不同导电相混凝土的导电与力学性能研究
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收稿 日期:2012—02—16;修 回 日期:2012-02—23 作者简介:蓝文坚(1970-),男,广西河池人 ,高级 工程师,主要 从事水电工程材料研究及建筑工程质量检测 ,E-mail:1580781l180@139.eom;
吴保泓(1964_),男。广西宜州人 ,高级工程师 ,主要 从事水电 工程材料研究及建筑工程质量检测 a. d.wbh13307818035@163.eom。
钢纤维掺量增加到一定 的程度后 ,即增加到特定 的
渗 滤 阀值后 ,继续 提 高 钢纤 维 的掺 量 对 改 善混 凝 土
的导 电性不 明显 。实验结果表明 ,本文所制备的钢
纤维混凝 土中,钢纤维的渗滤 阀值约为 1.5%。图 2
摘 要:研 究 了以钢 纤维、钢屑 、石墨 、碳 纤维作为导 电相 制备 导 电混凝土 的导电性和力 学性 能 ,结果表 明,掺加钢 纤 维、钢屑对改善混凝土的 导电性效 果不明显 ,且导 电稳定性 差 ,但掺加 钢纤维混凝 土具有较好 的抗折性能 ;石墨 对降 低 混凝 土的 电阻率有 一定效果 ,但石 墨混凝土 电阻率随养护龄期增加稳 定性较 差;掺加适 量碳 纤维不仅 使混凝 土具 有较好的导 电性能 ,而且抗折性能也明显优 于普通混凝土 ,表 明碳 纤维混凝 土具有 良好的工程 应用前景。 关 键 词 :混凝 土 ;导 电性 ;抗 折 强 度 ;钢 纤 维 ;石 墨 ;碳 纤 维 中国分类号:TU502 文献标识码:A 文章 编号 :100l枷 8X(2012)03—003O—o4
3 试验 结果与分析
3.1 不 同导 电相 混凝 土 的导 电性 能
3.1.1 钢 纤维 混凝 土 的导 电性 能
图 1给 出 了 钢 纤 维 掺 量 对 混 凝 土 电 阻 率 的 影
响规 律 。从 图 中可 以看 出 ,钢纤 维 混 凝 土 的 电阻 率
比不 掺 导 电相 的对 照组 混 凝 土 降低 了 50%左 右 ,当
单丝 抗 拉 弹性 舍碳量 伸长率 密度 电阻率
碳纤维 直径 强 度 模量 %
m GPa GPa
% g,c Q
· cm
PAN
220^,
7.O 3JD一3.5
≥ 93
240
1.5 l6-l-76 1.5xl
2.2 混凝 土 制备及 性 能测 试
导电混凝 土制备及拌合物性 能测试 参照 GB/ T50080—2002《普通混凝土拌合物性 能试验方法标 准 》。混凝土导 电性能 和抗 折测试 试件 尺寸为 40 ram ̄40 mmx160 mm,其 中导 电性能试件成型时在 试 件 两 端 预埋 铜 片 电极 ,所 有 试 件 24—48 h后 脱 模 ,标准养护 28 d后取 出晾干 ,用精密数字万用表 测试试件电阻 ,根据模型系数计算 电阻率。混凝土 配合 比为 (水泥+硅灰 ):水 :砂=1:0.4:0.9,10%的硅灰 替 代 水 泥 。钢纤 维混 凝 土钢 纤 维 的体 积掺 量 为 0.5%、1.5% 、2.0% 、2.5% 、3.0%。钢 屑混凝 土 钢屑 的体 积 掺 量 为 5% 、10% 、15% 、20o/o、25% 、30% 、40% 、
2 原材料 与试验方 法
2.1 原 材料
试验用南京海螺水泥厂生产 的 PO 42.5普通硅 酸盐水泥 ;普通中砂 ,粒径小于或等于 2.5 ram;优质 硅灰 ,比表面积大于或等于 20 000 m2/kg,SiO 含量 大于或等于 92%;钢纤维为嘉兴市南湖区东栅强力 钢纤 维 厂生 产 的钢纤 维 ,规 格 0.2 mmxl3 l-t im,抗 拉
强度大于或等于 2 850 MPa;钢屑为南京南钢生产 的钢屑 ,粒径小 于或等 于 10 ram;石墨含碳量 大于 95%,其 电阻率不大于 0.5f ̄·cm;PAN基碳纤维 (性 能见表 1);聚羧酸高性能减水 剂 ,按胶凝材料总量 0.5%~1%掺 人 。
表1 PAN基碳纤维基本性能表
第 31卷第 3期 2012年 6月
红水 河 Hoຫໍສະໝຸດ gShui River V01.31.No.3 June.2012
不同导 电相混凝土的导电与力学性能研究
蓝文 坚 ,吴保泓 ,同文键 2,刘志 勇
(1.广西 水电科学研究 院,广西 南宁 530021;2.南京理工大学土木工程系 ,江苏 南京 210094; 3.烟台大学 土木工程学院 ,山东 烟台 264005)
1 引言
混凝土 因其具有优异 的物理力学性能 、良好 的 耐久性 、广泛的地域性以及合理的经济性而在土木 工程 中应用广泛 ,但是普通混凝土的电阻率高 ,一 般 干 燥 状 态 下 普 通 混 凝 土 的 电 阻 率 约 为 104— 107f ̄·m【1],其导电性能很差 ,限制 了其在接地 网中 的应用。研究表明在普通混凝土 中掺加一定量 的钢 纤维 、钢屑、石墨、碳黑 、碳纤维等导 电材料 ,可改善 其 导 电性 能 ,制 成 的导 电 混凝 土 可 用 于混 凝 土 结 构 中钢 筋 的 阴极 保 护 、机 场道 路 的 融 冰 化 雪 、高 速 公 路 的 自动 监 控 、工 程 结 构 的健 康 监 测 等领 域 ,从 而大大拓展混凝土的使用范围。本文选用钢纤维 、 钢屑 、石墨 、碳纤维作为导电相 ,研究不同导 电相材 料对混凝土导电性能和抗折性能的影响规律 ,为导 电混凝土在 电网工程 中应用提供可靠依据 。
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蓝文坚 ,吴保 泓 ,周文键 ,等 :不同导电相混凝土的导电与力学 性能研究
50%。石墨混凝 土石墨 的体积 掺量 为 1%、1.5% 、 2% 、3%、4%。碳纤维混凝 土碳纤维 的体 积掺量为
0.5% 、l% 、1.5% 、2% 、2.5% 。
的用水量 ,导致混凝 土的强度随着石墨粉的掺量增 加 而快 速下 降圈。