-导电混凝土

导电混凝土的定义
导电混凝土是指由胶凝材料、导电相、介电 骨料和水等组分,按照一定配比混合凝结而成 的多相复合材料， 是由导电相部分或全部取 代混凝土中的普通骨料配制而成，具有规定 的导电性能和一定力学性能的混凝土。
导电混过凝土的发展历程
二十世纪30-40年代，人们开始研制导电混凝土，前苏联、 德国、加拿大、美国、英国等国探索混凝土导电的可能性 。五十年代末，前苏联掌握了以水玻璃和水泥作为基材的 导电混凝土工艺。二十世纪七十年代，美国、加拿大以及 北欧国家为了解决公路和桥面在除冰过程中，因使用除冰 盐而造成的混凝土严重腐蚀的问题在采用阴极保护措施的 过程中，引出了导电混凝土的研究和应用 。二十世纪90年 代以来导电混凝土的研究和应用获得了长足的进步。我国 在八十年代也开始了对导电混凝土的研究，目前也取得了 较大进展。目前研究最多的也就是碳纤维导电混凝土和石 墨导电混凝土。
导电混过凝土的导电机理
1、 隧道效应导电机制 这种理论认为是 由分散在基体中的导电组分材料形成网 络，并通过隧道效应连通网络间的绝缘 而传导，如碳纤维、石墨粉及钢纤维等 为电子(或空穴)导电，电流通过彼此搭接 或接触形成的导电网络进行传导。
2、水泥石导电机制 此种理论认为是通ຫໍສະໝຸດ Baidu 水泥石传导，即水泥石的导电。
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克里斯的导电混凝土
2003年，克里斯开始在一座桥上对导电混凝土进行为期5年的测试。测 试结果表明，这座大桥很好地解决了桥面结冰的问题。此外，在持续 三天的暴风雪中，导电混凝土融雪只花了250美元，这比出动铲雪机和 抛洒融雪剂的成本要低得多。 此后，克里斯一直致力于降低导电混凝土的制造成本，经过几年的研 究，这种材料的成本已经从600美元每立方降到了300美元。
石墨
碳纤维
钢纤维
钢纤维具有提高混凝土的抗拉、 抗弯、抗剪等力学性能的优点， 同时作为金属也可以发挥导电 功能。金属具有良好的导电性， 如铜的电阻率是1.7×106Ω·cm，铁的电阻率为 9.7×10-6Ω·cm。因而钢纤维 常作为配制导电混凝土的技术 方案之一。
钢渣和炭黑、碳质骨料
1、钢渣中含有15%-26%的氧化铁、 10%-15%的金属废钢，因而其颗 粒通常具有导电性，可以考虑用 作导电混凝土的导电介质。 2、炭黑、碳质骨料 炭黑是一种价 格便宜的导电物质，也可以用来 制作导电混凝土。
哈尔滨实际案例
在哈尔滨市的新兴产业科技服务平台的车道采用本融雪除冰混凝土 材料，其使用电压为48V，并于2012年10月完成施工浇筑，为中国 第一个采用导电混凝土的专案。
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美国内布拉斯加州(Nebraska) 洛加马刺桥
2003年，在美国内布拉斯加州(Nebraska)洛加马刺桥(Roca Spur Bridge)上实际 采用本新型融雪除冰混凝土材料，有效除去桥梁面层之冰雪经5年测试，历经10次 大风雪，效果良好、稳定。经过2004-2007年之间实际应用，在风雪来临前可使铺 面温度从-15℃升高至15℃，效果相当优良。
导电混凝土
吕玲玲
目录\CONTENTS
研究背景
定义
实际例子
研究背景
建筑采暖对我国北方来说是一个重要问题。传统的采暖 方式需安装金属散热片并建造锅炉房, 一次性投资大, 同时 对于商品房来说, 存在收费难的问题。 利用导电混凝土制做采暖地面进行了尝试, 由于热源在室 内最下方并遍布整个地面, 换热效果好。用导电混凝土制做 采暖地面, 造价低、施工工艺简单、性能稳定, 不失为建筑 采暖的又一新途径。
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主要导电介质及其特点
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石墨具有良好的导电性掺量才能在混 ① 导电纤维比导电粒子更容易形成导 凝土基体内形成相互连通的导电网络， 电网络；②纤维越细，直径越小，在 石墨粉的需水量很大，需要大幅度增 相同体积含量时，纤维根数越多，纤 加混凝土拌合物石墨粉末需要掺加较 维的总长度越大，纤维与纤维之间更 高的用水量，导致混凝的掺量增加而 易于搭接，从而形成相互连通的导电 快速下降。因此，石墨导电混凝土适 纤维网络；纤维越长，越容易相互搭 合用于对混凝土强度要求不高的领域， 接。 碳纤维导电混凝土存在的问题一 如接地电阻、合闸电阻、建筑物的非 方面是价格较高，另一方面是碳纤维 含量较多时搅拌不均匀造成碳纤维结 承重部位等土的强度随着石墨粉 团现象。因此在制作过程中通常需要 使用分散剂和消泡剂。
导电混过凝土的应用
（1）可以替代金属起到屏蔽无线电干扰，防御电磁波的作用，如 用于抗电磁屏蔽建筑； （2）用作电工材料，如接地装置建筑物的避雷设备断路器的合闸 电阻，消除静电装置金属阴极保护系统等； （3）利用导电产生的热效应进行环境加热，建筑采暖以及道路和 机场的融冰化雪； （4）利用它的力-电相关特性制成一种机敏智能材料，可用于混凝 土结构的非破损检查评估，也可用于高速公路的自动监控、运动车 辆的重量，称量大型结构(如核电站设施大坝)的微裂纹监测等。
应用实例
加拿大国家研究协会建筑研究院建材实 验室的一支研究小组在詹姆斯-比乌东 博士的带领下，在2003年5月开发出一 种新型的既有良好的机械性能，又有很 强的导电性能的混凝土。也申请了美国 专利，而且这项技术6月份被NebraskaLincoln大学土木工程系所采纳，导电混 凝土用做桥面的覆盖层以消除积雪和结 冰。
导电混过凝土的分类
根据胶凝材料不同, 可将导电混凝土大体分为三类： （1）无机类（如水泥导电混凝土和水玻璃导电混凝土； （2）有机类( 如沥青导电混凝土和树脂导电混凝土) ； （3）复合类( 如聚合物导电混凝土和浸渍导电混凝土) 。 其中， 较为常用的有碳质骨料混凝土与树脂导电混凝土。 常用的导电组分也分为三类：聚合物类、碳类和金属类。
普通混凝土的导电性
普通混凝土无论是处于潮湿或干燥状态都不具有良好的 导电性能 （普通混凝土在干燥状态下的电阻率104-109Ω·m ；在潮湿状态下达到101-104Ω·m；而金属导体电阻率一般 在10 -7量级）。在混凝土中掺加一定量的导电介质，可以 使混凝土的导电性大大改善，从而使其成为具有较好导电 性的导电体。