采用石墨和碳纤维作为导电相材料制备了导电混凝土,研究了导电相材料的掺量和掺入方式、水胶比、养护龄期以及施加电压对导电混凝土导电性能的影响。结果表明:单掺时,随着石墨或碳纤维掺量的增加,试件的电阻率降低,导电性能提高;复掺石墨与碳纤维试件的电阻率比单掺石墨或碳纤维的试件更低,导电性能更好,最佳复掺比例为石墨6%+碳纤维1.0%;试件的电阻率随着水胶比、施加电压的增加而减小,随着养护龄期的增加而增大;与单掺组试件相比,复掺组试件的电阻率受水胶比、施加电压和养护龄期的影响相对较小。

采用振动搅拌技术,选取碳纤维为导电相制备用于杆塔基础接地的导电混凝土,并对碳纤维导电混凝土的振动搅拌工艺参数、配合比和接地性能进行了试验研究。结果表明:采用振动搅拌技术制备碳纤维导电混凝土的最优工艺参数组合为:干拌时间10 s、湿拌时间70 s、加碳纤维搅拌时间60 s;最优配合比为:碳纤维掺量0.3%、水灰比0.46、单位用水量200 kg、砂率36%;此工艺参数和配合比下,导电混凝土的28 d抗压强度为46.3 MPa,抗折强度为5.7 MPa,28 d电阻率为2.09Ω·m,导电性能优良,满足输电线路杆塔基础接地的性能要求。

为研究导电混凝土受弯过程的机敏性,在混凝土中掺入碳纤维和石墨来改善其力学及机敏性能,试验研究了掺碳纤维和石墨导电混凝土的力学性能,建立了导电混凝土在受弯过程中荷载-挠度-电阻变化率的关系。在导电混凝土中适量用石墨代替碳纤维,可在不影响其力学性能的同时提高导电混凝土机敏性,对石墨-碳纤维导电混凝土挠度-电阻变化率进行拟合,得到挠度与电阻变化率关系的经验公式,且相关性较好。

设计研发了一种新型的双层不锈钢纤维(DSSF)导电混凝土,该新型混凝土是一种多层结构,在2个不同的层中放置不锈钢纤维,用石墨颗粒或钢纤维对混凝土基体进行改性,并对其进行了抗压、抗弯拉及导电性能试验。结果表明,不锈钢纤维体积掺量为0.5%时,DSSF混凝土的抗压强度相对于素混凝土提高12%左右,抗弯拉强度相对于素混凝土提高26.92%。掺入不锈钢纤维及适量石墨颗粒后的DSSF混凝土其电阻率较素混凝土有数量级的减小。

选取碳纤维、石墨为导电相材料制备用于接地工程的导电混凝土,对石墨碳纤维导电混凝土的拌合工艺、配合比和接地特性进行了试验研究。结果表明,当碳纤维掺量0.6%、石墨掺量2%、单位用水量240 kg、砂率32%并采用半干拌法拌合工艺时,导电混凝土具有良好的导电性能和力学性能;混凝土电阻率随龄期增长趋于稳定,稳定值为1.62Ω·m左右,电阻率在-10～60℃范围内的变化幅度小于0.52Ω·m,随环境湿度变化电阻率的变化幅度小于0.28Ω·m,导电性能稳定;导电混凝土28 d抗压强度达到37.3 MPa,抗折强度达到5.0 MPa,满足接地材料的力学性能要求。

为优化碳纤维-钢纤维-石墨三相导电混凝土中三种导电材料的组成比例,试验研究了三种材料掺量以及石墨细度对混凝土抗压强度和导电性能的影响,并通过灰关联分析得出三种材料对导电性能影响的显著程度。结果表明,碳纤维掺量越大,混凝土导电性能越好,当碳纤维掺量大于0.8%时,电阻率趋于稳定,当碳纤维掺量为0.4%时强度最大,初步确定碳纤维掺量为0.4%;电阻率与碳纤维掺量之间呈对数规律变化;养护龄期越长,导电性能越差,当龄期超过21d后,导电性能趋于稳定;石墨颗粒越细混凝土强度越低,导电性能越好,其中石墨细度为400目和600目时导电性能极为接近;随着石墨掺量的增大,抗压强度和电阻率逐渐减小,当石墨掺量超过8%时,导电性能趋于稳定。综合确定碳纤维、钢纤维和石墨掺量分别为0.5%、0.8%和5%时,混凝土导电性能最好,同时具有较高的强度;三种导电材料...

选择目前常用的导电材料钢纤维与石墨制作了23组导电混凝土,研究了单独掺加钢纤维、石墨以及混合掺加钢纤维石墨导电混凝土的比热,给出导电混凝土比热的取值范围。结果表明,加权平均法的计算结果与试验结果存在一定的差异,在试验结果与加权平均法的基础上,给出了导电混凝土比热计算的修正公式。

以某电热路面工程为依托,研究了钢纤维对石墨导电混凝土电热性能的影响。对比升温实验数据发现,经过不同的冻融循环次数,钢纤维石墨导电混凝土电流均呈现三个阶段:缓慢增长阶段、快速增长阶段、稳定阶段;冻融循环使钢纤维-石墨导电混凝土的电流及其变化范围有所减小,发热功率在相同电压下有所降低。

对比分析了不同冻融循环次数下,钢纤维-石墨导电混凝土与素混凝土的力学性能。结果表明,经过200次冻融循环后,素混凝土的质量损失达到5.1%,相对动弹性模量为58.1%;导电混凝土的平均质量损失仅为2.1%,平均相对动弹性模量为88.0%;经过300次冻融循环后,素混凝土抗压强度下降39.9%,导电混凝土抗压强度下降23.6%,即导电混凝土的抗冻融循环的能力优于素混凝土,并且,可根据相应的拟合曲线预测导电混凝土的使用寿命。

制备了钢纤维石墨导电混凝土,进行了电流类型及电压大小对电阻率影响的相关试验。研究发现,交流电源供电时,导电混凝土试件的电阻率小于直流电源供电时的电阻率,两者的差值随电压的增加而减小;无论是交流电源还是直流电源供电(电压在60V以下),试件电阻率均与电压成反比,两者呈二次抛物线关系,电阻率的变化幅度随电压的增加而减小。