导电混凝土的研究现状及进展
混凝土中导电材料的应用研究
混凝土中导电材料的应用研究一、导言混凝土是建筑工程中使用最广泛的建筑材料之一，具有良好的抗压性能、耐久性能，但是它的导电性能相对较差，这就对一些特殊的工程应用提出了一定的要求，如防雷、防静电等。
因此，在混凝土中加入导电材料是一种有效的提高混凝土导电性能的方法。
本文将就混凝土中导电材料的应用研究进行综述。
二、导电材料的分类导电材料是指具有良好的导电性能的材料，其种类非常多，可分为金属导电材料、碳类导电材料、金属氧化物导电材料、导电聚合物材料等。
三、混凝土中导电材料的应用1.金属导电材料金属导电材料是一种常见的混凝土导电材料，在混凝土中添加金属物质可以有效的提高混凝土的导电性能。
常用的金属导电材料有铜、铝、铁等。
2.碳类导电材料碳类导电材料是指以碳为主要成分的材料，这种材料具有良好的导电性能，因此也可以用于混凝土中。
常用的碳类导电材料有石墨、碳纤维、碳黑等。
3.金属氧化物导电材料金属氧化物导电材料具有良好的导电性能和耐久性能，因此也可以用于混凝土中。
常用的金属氧化物导电材料有氧化铜、氧化铝等。
4.导电聚合物材料导电聚合物材料是指具有良好导电性能的聚合物材料，这种材料可以用于混凝土中。
常用的导电聚合物材料有聚苯胺、聚乙炔等。
四、混凝土中导电材料的添加方法混凝土中导电材料的添加方法主要包括直接混入、表面涂覆、钢筋包覆等。
1.直接混入直接将导电材料混入混凝土中，这种方法简单易行，但是混凝土中导电材料的分散性较差，导致导电性能不理想。
2.表面涂覆在混凝土表面涂覆一层导电材料，这种方法可以有效的提高混凝土的导电性能，但是涂层的耐久性能需要考虑。
3.钢筋包覆将导电材料包覆在钢筋表面，这种方法可以在不影响混凝土强度的情况下提高混凝土的导电性能，但是需要考虑钢筋的耐久性能。
五、混凝土中导电材料的应用案例1.防雷混凝土防雷混凝土是指在混凝土中添加导电材料，用于防止雷击。
通过实验可以得知，在混凝土中添加2%的铜粉可以有效降低雷击的危害。
用于公路桥梁融雪除冰的导电混凝土研究现状
用于公路桥梁融雪除冰的导电混凝土研究现状【摘要】目前广泛使用的融雪剂化雪方法不仅对路面及设施造成损害，而且破坏环境。
文章对目前用于公路桥梁融雪除冰的导电混凝土的研究现状进行了综述,从应用材料、融雪化冰机理、外部环境的影响等方面进行了分析,提出了实际应用中还需解决的问题,为今后的进一步研究奠定了基础。
【关键词】导电混凝土；公路桥梁；融雪除冰0.引言如何有效地解决公路冰雪天不封路或少封路，避免交通事故或少出交通事故，形成良好的安全管理模式，己成为交通管理部门的重要工作之一。
如何及时清除冰雪，保证城市生命线的畅通，把损失降到最低限度，也是政府及城市管理部门的重要课题。
因此在一些重要场合如高速公路以及城市环路坡道、大桥桥面、机场跑道等采取融雪化冰措施具有非常重要的现实意义。
1.国内外研究现状目前国内外常用的融雪化冰方法包括清除法和融化法。
清除法又可分为人工清除法和机械清除法两种;融化法包括化学融化法和热融化法。
1.1清除法人工清除法即通过人工的方法清除积雪。
该法对积雪清除较彻底，但效率低、费用高、影响交通通行及行车安全、且不能长时间作业，主要适用于小雪及重难点路段的积雪清除，且这种方法是被动方式操作，具有滞后性。
采用机械设备铲雪(机械车辆铲、推以及扫等)设备效率高，适合于大面积机械化清除作业。
这种情况虽然铲除了路面上的大量积雪，但当气温较低时，由于冰与路面之间的粘结力较大，单独使用机械除雪效果并不好，对冰面清除不彻底，国内生产的铲雪机功能单一，设备利用率较低，国外综合性的除雪机械价格昂贵，维修保养费用高;铲雪需要大量的人力、物力和设备，且属于被动式滞后操作，需要一定时间才能使交通恢复正常;除雪机械受季节影响较强，使用频率低，经济效益较差。
1.2融化法1.2.1化学融雪法是通过在路面上撒布化学药剂使冰雪融化，目前世界各国主要通过撒盐来融雪化冰。
这一方法是利用盐降低冰雪的融点，使积雪融化，通常适合路面积雪厚度较小，环境温度较高的地域。
-导电混凝土解析
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。
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。
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。
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。
国内导电混凝土研究现状
国内导电混凝土研究现状摘要：本文综述了国内导电混凝土研究的由来与进展，分析了该技术的导电机理，并着重介绍了石墨、碳纤维、钢纤维及钢渣等常用导电组分材料，以及复合导电介质的研究，总结了导电混凝土技术的发展前景。
关键词：导电混凝土；电阻率；导电材料；石墨；碳纤维1研究背景在中国，公路、城市道路、港口码头和机场等大量修建了水泥混凝土路面。
在寒冷的冬季，当水泥混凝土路面因降雪而积雪结冰时，给道路畅通和行车安全带来了严重的影响，甚至造成道路和机场关闭，给客货运输带来不便，也给建设单位造成巨大的经济损失。
目前，我国主要通过撒盐(NaCl，CaCl2)来融雪化冰。
这一方法具有材料来源广泛、价格便宜、化冰雪效果好等特点，因而得到了普遍应用。
但是，撤盐法也给混凝土路面结构和环境带来了许多负面效应，主要表现为钢筋钢纤维锈蚀、路面剥蚀破坏和环境污染等问题[1]。
因使用除冰盐，已造成道路、桥梁的严重破坏。
为此，我国在80年代开始了对导电混凝土的研究。
导电混凝土是在普通混凝土中添加一定含量的导电组分材料制成具有一定导电性能和力学性能的混凝土。
普通混凝土的电阻率一般在106~109Ω·cm范围内，既不属于绝缘体，也不属于良导体。
在混凝土中添加一定含量的导电组分，可使其导电性大大改善，从而成为具有良好导电性能的导电体。
2导电混凝土的导电机理导电混凝土是指由胶凝材料、导电组分材料和水等按一定配合比组成的多相复合材料，是在普通混凝土中掺入适量导电组分材料而形成的一种水泥基功能复合材料。
导电混凝土的导电一方面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；另一方面通过水泥石传导。
对于前者，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；同时，导电颗粒或纤维分散在水泥基体中，受绝缘的水泥基体阻隔，形成势垒。
当间隔距离减小，使水泥基体形成的势垒足够小，或电子和空穴从外界获得足够的能量时，就会跃过势垒，从一个导电体到达另一个导电体，从而实现导电。
导电混凝土及其发展趋势
导电混凝土及其发展趋势*沈 刚 董发勤(西南科技大学 绵阳 621010)摘 要:综合国内外文献,介绍了导电混凝土的导电原理、性能指标和导电相骨料,分析了导电混凝土的相分布,并重点叙述了国内外发展趋势。
关键词:导电混凝土 导电原理 相分布 发展趋势CONDUCTIVE CONC RETE AND IT S DEVELOPMENT TRENDShen Gang Dong Faqin(South west University of Science and Technology M ianyang 621010)Abstract :According to literatures both at home and abroad,the conductive principle,i ndex of performance and conductive aggregates of a cond uctive concrete are in troduced,the phase distribution of the conductive concrete is analyzed,wi th an emphasis on the developi ng trend both at home and abroad.Keywords :conductive concrete conductive principle phase distribution developing trend*国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(编号:2001A A322070)。
第一作者:沈 刚 1978年出生 硕士研究生收稿日期:2003-08-22早在20世纪30年代初,国外就开始研究导电混凝土的性能。
在这一方面,前苏联的研究比较全面,他们把在电力工业中应用的混凝土称为电工混凝土[1]。
他们不仅系统研究了导电混凝土的性能,还制定了相应的电工混凝土标准。
导电混凝土在电磁屏蔽工程中的应用研究
导电混凝土在电磁屏蔽工程中的应用研究摘要：现如今，伴随着电子信息化技术的飞快发展，包括但不限于移动通信、电脑计算机、雷达定位、收音广播等等在内的多种电子产品成为我们生活中的重要组成部分之一。
这些电子产品以及相关的电子工业在给我们生活带来便利的同时，也带来了全新的问题——电磁辐射。
电磁辐射不仅仅会干扰电子仪器本身的信号收发，还会使程序发生错乱造成信息泄露或者指令错误等问题，于我们人体健康而言，电磁辐射的危害也十分巨大。
基于电磁辐射的种种危害，我们把眼光放到了可以进行电磁干扰屏蔽的导电混凝土的身上，本文就导电混凝土在电磁屏蔽工程中的应用进行一些粗浅的认识和研究。
关键词：电子信息；电磁辐射；导电混凝土；一、混凝土中导电混凝土的由来以及导电混凝土的机理、性能和优点电子信息技术时代给我们带来不少便利的同时，也让我们宛如身处一个巨大的“微波炉”当中。
面对四面八方的电磁辐射冲击，建筑物成为我们可以暂时依托的“安全屋”，而作为主要建筑材料的混凝土，也自然而然进入了人们的视线。
但是，传统意义上的混凝土系围栏状结构的硅酸盐混凝土，该传统混凝土电磁波的屏蔽能力着实有限，很难满足人类或者电子设备需求的防护能力。
有需求就有研究，通过对混凝土进行改性，导电混凝土凭借着其良好的电磁干扰屏蔽作用，开始在历史的舞台大展拳脚。
传统混凝土在较为干燥的环境下，既不是绝缘体，也不是良导体。
基于传统混凝土优秀的物理学性能，人们开始着手对其进行改造，在传统混凝土中加入一定比例的导电介质，通过改变电阻率的范围来优化导电性能。
在导电介质的介入下，传统混凝土就摇身一变成为有着良好导电性能的导电材料。
有着导电性能的混凝土，既继承了前身结构材料的优点，又延伸出导电性、压敏性、温敏性、电磁干扰屏蔽性等优越特征。
经过改造的导电混凝土，不再是一种简单的结构性材料，而是成为一种有着电磁干扰屏蔽、工业静电预防、电力设备接地、基础设施内部应力自检查评估等等突出作用的多维度智能材料。
混凝土材料的研究现状和发展应用
混凝土材料的研究现状和发展应用《混凝土材料的研究现状和发展应用》在当今社会，混凝土作为一种常见的建筑材料，被广泛应用于各种建筑工程项目中。
随着科技和研究的不断进步，混凝土材料的研究也日益深入，其应用领域和发展前景也逐渐扩大。
本文将从深度和广度两个方面出发，探讨混凝土材料的研究现状和应用发展。
一、混凝土材料的研究现状1.1 混凝土材料的基本性能混凝土是一种由水泥、骨料、粉煤灰和水经过配合、搅拌、浇筑和养护而成的人工石材料，其基本性能包括抗压强度、抗拉强度、抗渗透性、抗冻融性等。
近年来，通过对混凝土材料的研究，可以发现新型的添加剂和改性剂可以有效提高混凝土的性能，使其在各种环境条件下都能表现出较好的性能。
1.2 混凝土材料的耐久性混凝土的耐久性一直是混凝土材料研究的重点和难点，尤其是在高强、高性能混凝土的研究中。
目前，通过对混凝土材料的微观结构和化学成分的研究，发现可以采用掺外加剂、纳米材料等方法来提高混凝土的耐久性，以应对各种特殊环境和工程条件。
1.3 混凝土材料的环保性随着社会对环保和可持续发展的重视，混凝土材料的环保性也成为研究的热点之一。
目前，国内外研究人员通过添加矿渣粉、粉煤灰等工业废弃物，以及利用再生混凝土等方法来提高混凝土的环保性，减少对自然资源的消耗和环境的影响。
二、混凝土材料的应用发展2.1 高性能混凝土的应用高性能混凝土是近年来混凝土材料研究的重点之一，其应用包括桥梁、高楼大厦、核电站等重要工程项目。
通过对其配合比、材料选用等方面的优化和改进，可以使高性能混凝土在工程建设中发挥更大的作用。
2.2 超高性能混凝土的应用超高性能混凝土是近年来新兴的混凝土材料，其抗压强度和耐久性能都远远超过传统混凝土材料。
其应用领域涵盖了核设施、导弹发射井等重要工程领域。
2.3 绿色混凝土的应用绿色混凝土是混凝土材料研究的新前沿，其应用主要包括城市园林、雨水收集系统、地下排水系统等方面。
通过其透水性、透气性和保温性等特点，可以有效改善城市生态环境和水资源利用效率。
导电混凝土的研究综述
导电混凝土的研究综述发表时间：2019-04-15T12:54:18.530Z 来源：《防护工程》2018年第36期作者：邓丽思[导读] 导电混凝土的研究现状以及导电混凝土的应用，总结了导电混凝土的发展趋势。
广州大学-淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心广州 510006摘要：本文通过结合国内外学者对导电混凝土的研究，介绍了导电混凝土的概念、特点、常用于制备导电混凝土的导电材料、导电混凝土的研究现状以及导电混凝土的应用，总结了导电混凝土的发展趋势。
关键词：导电混凝土；导电材料；导电机理；电阻率引言导电混凝土（Electrically conductive concrete，简称ECC）是加拿大国家委员会开发的一项技术专利。
是由胶凝材料和导电材料（如碳纤维、纳米炭黑、钢纤维等）以及水组成的一种多功能的智能混凝土材料。
将导电材料加入到混凝土中能有效地使混凝土的电阻率降低3-4个数量级，使其具有良好的导电性能。
此外，导电混凝土好具有耐久性好、抗弯和抗冲击性能优异和自监测等特点。
因此被应用于融雪除冰、电磁屏蔽、阴极保护和结构健康监测等领域。
1 导电混凝土的导电机理导电混凝土具有较好的导电性能主要依赖于导电材料，当导电材料在混凝土基体中均匀分散，相互搭接时，电子通过导电材料之间进行电流传输。
此外，混凝土基体中存在的离子可以通过自由水进行电流传输。
2 导电材料具有导电性能的导电材料种类众多，如碳系导电材料、金属系导电材料和复合型导电材料等，但并非所有的导电材料都适用于制备导电混凝土。
目前，常用于制备导电混凝土的导电材料有碳纤维、石墨粉、纳米炭黑、钢纤维等。
2.1 碳纤维碳纤维属于碳系导电材料，是一种具有高强度、高模量、密度小，化学性质稳定且良好导电性的新型纤维材料。
在水泥基材料中加入碳纤维制备导电混凝土不仅能有效提高其抗折强度及抗冲击韧性，且使混凝土具有良好的导电性能，因此，碳纤维受到国内外导电混凝土研究者的青睐。
混凝土导电性检测方法研究
混凝土导电性检测方法研究混凝土导电性检测方法研究导言：混凝土是建筑工程中最常用的材料之一，具有良好的耐久性和承载能力。
然而，在使用过程中，混凝土可能会遭受各种不同类型的损伤，如裂缝、腐蚀等。
及早发现和修复这些问题对于确保建筑物的结构和功能非常重要。
混凝土的检测方法成为了研究的焦点之一。
在本文中，我们将重点探讨混凝土导电性检测方法的研究进展与应用。
一、混凝土导电性的基本原理混凝土的导电性是指其对电流的传导能力。
混凝土本身是一种不导电的材料，这是由于其主要成分——水泥凝胶和砂石等骨料是绝缘体。
然而，当混凝土遭受到损伤或腐蚀时，其中的导电体（如金属裂缝的钢筋）将会呈现出导电性。
通过测量混凝土的导电性，我们能够检测到其中的损伤。
二、混凝土导电性检测方法的分类基于以上原理，研究者们提出了多种混凝土导电性检测方法。
根据测量的物理量不同，我们将这些方法分为两大类：电阻率法和电导率法。
1. 电阻率法电阻率法是通过测量混凝土对电流流动的阻力来判断其导电性。
主要包括电阻率试验与电学成像两种方法。
a) 电阻率试验：该方法通常使用四探针电阻率计进行测量，其中两个电极用于注入电流，另外两个用于测量电压。
通过计算电阻率，可以获得混凝土的导电性信息。
这种方法简单直观，但最大的问题是只能测量很小的区域，并不能全面地评估混凝土的导电性。
b) 电学成像：这种方法通过将电阻率测量电极排列成一个二维或三维的阵列，并将其与成像技术相结合，可以实现对混凝土内部导电性的全面评估。
该方法可以提供较高的空间分辨率，并且能够探测到较小的损伤。
然而，由于需要大量的电极和相应的数据处理，该方法的应用仍然面临一些技术限制。
2. 电导率法电导率法是通过测量混凝土对电流流动的导电率来评估其导电性。
常用的方法包括微波法和频率法。
a) 微波法：这种方法利用微波在混凝土中的传播速度与其导电性之间的关系来进行检测。
通过测量传播速度，可以获得混凝土的相对电导率。
微波法具有无损、快速的特点，并且可以对较大的面积进行检测。
导电混凝土智能建筑材料
导电混凝土智能建筑材料智能建筑材料是当代建筑领域的一项重要创新技术，它融合了现代科技与建筑设计，为建筑行业带来了许多新的可能性。
导电混凝土作为智能建筑材料的一种，具有独特的导电性能，可以应用于建筑结构的防雷、地热、智能感应等方面。
本文将对导电混凝土智能建筑材料的特点、应用以及未来发展进行探讨。
一、导电混凝土的特点导电混凝土是一种将导电纤维添加到混凝土中的新型建筑材料。
与传统建筑材料相比，导电混凝土具有以下几个特点：1. 高导电性能：导电混凝土中添加的导电纤维能够有效传导电流。
这使得导电混凝土可以作为导电材料，用于建筑结构的防雷和接地系统。
2. 优异的力学性能：导电混凝土不仅具备传统混凝土的力学性能，如抗压、抗拉强度等，同时还具备导电功能。
因此，导电混凝土可以在满足建筑结构要求的同时，实现电流的传导和分配。
3. 可调控的导电性能：通过调整导电纤维的类型和含量，可以实现导电混凝土的导电性能的可调控。
这使得导电混凝土可以根据具体需求进行设计和应用。
二、导电混凝土的应用导电混凝土作为一种智能建筑材料，可以应用于多个领域，为建筑结构带来独特的功能和性能。
1. 防雷系统：导电混凝土具有良好的导电性能，可以用于建筑物的防雷系统。
在建筑物的结构中使用导电混凝土，可以有效地吸收和分散雷电冲击，保护建筑结构不受雷击。
2. 地热系统：导电混凝土可以应用于地热系统中。
导电混凝土通过传导电流的方式，可以将电能转化为热能，实现地热能的利用和分布。
3. 智能感应：导电混凝土还可以应用于建筑物的智能感应系统。
通过在导电混凝土中嵌入传感器，可以实现建筑结构的智能监测和信息反馈。
除了以上应用，导电混凝土还可以用于地暖系统、冰雪融化、照明等领域，为建筑物提供更加安全、智能和舒适的环境。
三、导电混凝土的未来发展导电混凝土作为新兴的智能建筑材料，未来具有广阔的发展前景。
1. 技术创新：随着科学技术的不断进步，导电混凝土的制备工艺和导电纤维的性能将得到进一步改进和创新。
导电混凝土调研报告
导电混凝土调研报告导电混凝土是一种具有导电功能的新型建筑材料，通过在普通混凝土中添加导电材料，使其具有了良好的导电性能。
导电混凝土的出现，为建筑工程领域带来了许多新的应用和发展机遇。
本文将对导电混凝土进行调研，并分析其特点、应用及未来发展趋势。
首先，导电混凝土的特点主要体现在以下几个方面。
首先，导电混凝土具有良好的导电性能，可以有效地传导电流。
其次，导电混凝土具有良好的耐久性和抗腐蚀性能，可以适应各种恶劣环境。
第三，导电混凝土可根据实际需要进行设计和调整，并且可以与普通混凝土进行无缝连接。
最后，导电混凝土还可以应用于地暖系统和防雷系统等领域，发挥重要的作用。
导电混凝土的应用也非常广泛。
首先，导电混凝土可以应用于建筑物的地板和墙体等部位，用于地暖系统的散热和传导。
其次，导电混凝土还可以用于建筑物外墙和屋顶的防雷系统，起到保护作用。
此外，导电混凝土还可以用于公路桥梁和隧道等工程，通过传导电流来消除积雪和冰。
未来，导电混凝土还有许多发展趋势。
首先，随着科技的不断进步，导电混凝土的导电性能将越来越高，可以承载更大的电流。
其次，导电混凝土的应用领域会进一步扩展，例如在智能建筑和智能交通等方面的应用。
另外，导电混凝土的环保性能也将得到提升，使其更加符合可持续发展的要求。
在导电混凝土的研究和应用过程中，还存在一些挑战和问题。
首先，导电混凝土的生产成本较高，需要研发更经济高效的生产工艺和材料。
其次，导电混凝土在施工过程中的操作性较差，需要改进施工技术和方法。
此外，导电混凝土的导电性能受到温度和湿度等环境因素的影响，需要进行更全面的性能研究和优化。
综上所述，导电混凝土作为一种新型建筑材料，具有许多优点和潜在应用。
未来，导电混凝土的发展前景十分广阔，但同时也需要解决一些技术和经济上的问题。
相信在不久的将来，导电混凝土将在建筑工程领域发挥重要的作用，并为实现可持续发展做出贡献。
导电混凝土的研究与应用
导电混凝土的研究与应用摘要:导电混凝土是一种特种混凝土,其基本原理是导电材料部分或全部取代混凝土中的普通骨料,它是具有符合规定的电性能和一定的力学性能的特种混凝土。
导电混凝土具备热和电的感知和转换能力,这就使得它不仅能作为一种建筑承载材料使用,而且还将在电工、电子、电磁干扰屏蔽、防静电、电加热器、钢筋阴极保护、建筑地面采暖、路面除冰融雪等方面发挥重要作用。
因此关于导电混凝土的研究受到越来越广泛的关注。
关键词:导电混凝土电阻率石墨碳纤维混凝土钢纤维混凝土导电介质导电性能混凝土因其优良的物理力学性能在土木工程领域得到了广泛的应用，是目前用量最大的一种建筑材料。
普通混凝土的电阻率高，电阻率一般在106～109Ω·cm范围内。
属电的不良导体。
对于交流电来讲，干燥的混凝土是良好的绝缘体，其电阻率约为1013Ω·cm[1]。
但随着混凝土中水分的增加，混凝土的电阻率降低。
由于混凝土中水泥水化后有很多离子性的物质(电解质)溶解于水中，这些溶解盐也可以充当电介质，并通过毛细管互相连接，因此混凝土随着水分的增加，其导电性能也增加。
当完全饱和时，混凝土的电阻率可降至102～103Ω·cm[2]。
所以普通混凝土是一种介于绝缘体和导体之间的材料。
如果在普通混凝土中添加一定量的导电组分材料，可使其导电性能大大改善，从而形成具有较好导电性能的导电体。
导电混凝土既有结构材料的特点，又具有导电性。
这不仅使混凝土作为一种结构材料使用，以及在电工、电磁干扰屏蔽、工业防静电、电力设备接地工程、电加热器、钢筋阴极保护、建筑地面采暖、路面除冰融雪等方面发挥重要作用。
1 导电混凝土的导电机理导电混凝土是指由胶凝材料、骨料、导电组分材料和水等按一定配合比组成的多复合材料，是在普通混凝土中掺入适量导电组分材料而形成的一种水泥基功能复合材料。
其中导电组分作为分散相，导电性能好;混凝土或水泥作为基体相，导电性能差。
导电混凝土的导电一个方面是由分散在基体中的导电组分材料形成网络，并通过隧道效应连同网络间的绝缘而传导，另一方面是通过水泥石传导。
水泥基导电混凝土研究现状及应用
d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2023.05.007水泥基导电混凝土研究现状及应用夏艳晴1,2,王 宁1,2,张超明3,阳黎1,张雨晴1(1.嘉华特种水泥股份有限公司,乐山614000;2.西南科技大学材料与化学学院,绵阳621010;3.中铁二局集团有限公司,成都610000)摘 要: 导电混凝土是利用普通硅酸盐水泥㊁矿物掺合料和导电材料(石墨㊁碳纤维㊁钢纤维等)制备的复合功能混凝土㊂其不仅具有一定的荷载承受能力,而且具备导电和导热的功能,是一种功能型复合水泥基材料㊂论文综述了导电材料石墨㊁碳纤维㊁钢纤维对新拌混凝土工作性能㊁力学性能和耐久性能的影响,同时概括了导电混凝土目前的应用发展趋势㊂关键词: 导电混凝土; 石墨; 碳纤维; 钢纤维R e s e a r c hS t a t u s a n dA p pl i c a t i o no fC e m e n t -b a s e dC o n d u c t i v eC o n c r e t e X I AY a n -q i n g 1,2,WA N G N i n g 1,2,Z HA N GC h a o -m i n g 3,Y A N GL i 1,Z HA N GY u -q i n g 1(1.J i a h u aS p e c i a l C e m e n tC o ,L t d ,L e s h a n614000,C h i n a ;2.S c h o o l o fM a t e r i a l s a n dC h e m i s t r y,S o u t h w e s t U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,M i a n y a n g 621010,C h i n a ;3.C h i n aR a i l w a y N o .2B u r e a uG r o u p C o ,L t d ,C h e n g d u610000,C h i n a )A b s t r a c t : C o n d u c t i v ec o n c r e t e i s m a d eo fo r d i n a r y Po r t l a n dc e m e n t ,m i n e r a l a d m i x t u r e sa n dc o n d u c t i v e m a t e r i a l s (g r a p h i t e ,c a r b o n f i b e r ,s t e e l f i b e r ,e t c ).I t n o t o n l y h a s a c e r t a i n l o a db e a r i n g c a p a c i t y ,b u t a l s oh a s t h e f u n c t i o no f c o n -d u c t i o n a n dhe a t c o n d u c t i o n .T h i s p a p e r r e v i e w e d t h e ef f e c t s o f c o n d u c t i v em a t e r i a l s s u c ha sg r a phi t e ,c a r b o n f i b e r a n d s t e e l f i b e r o nw o r k a b i l i t y ,m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n dd u r a b i l i t y o f f r e s h l y m i x e dc o n c r e t e ,a n ds u mm a r i z e d t h e c u r r e n t a p p l i c a t i o n t r e n do f c o n d u c t i v e c o n c r e t e .K e y wo r d s : c o n d u c t i v e c o n c r e t e ; g r a p h i t e ; c a r b o n f i b e r ; s t e e l f i b e r 收稿日期:2023-03-16.作者简介:夏艳晴(1987-),博士生,工程师,讲师.E -m a i l :865847193@q q.c o m 在气候恶劣的城市,冰雪会严重影响道路交通,造成事故率和道路维修成本显著增加㊂此外,随着全球降水量和劳动力成本的增加,世界各国除雪成本在过去几年中显著增加㊂例如,美国明尼苏达州圣保罗机场的除雪预算约为每年400万美元,而蒙特利尔的除雪计划接近1.6亿美元/年㊂近年来,大量研究利用焦耳效应[1-3]开发了由导电混凝土(E C C )制成的道路加热板㊂在E C C 中,将导电物质添加到水泥混凝土中,以建立用于导电的通路㊂E C C 加热系统的优点是温度分布更均匀,维护和维修成本低㊂水泥混凝土导电的原因在于:首先是固体导电相(例如纤维,粉末,骨料等)形成的渗滤网络的电子传导;其次是水泥浆中的离子在孔隙溶液中运动进行的电解传导[3]㊂导电混凝土是利用胶凝材料和导电材料(石墨㊁碳纤维㊁钢纤维等)制备的复合功能混凝土㊂其不仅具有一定的荷载承受能力,而且具备导电和导热的功能,是一种功能型复合水泥基材料㊂目前,导电混凝土根据胶凝材料的不同,可分为三大类:无机类导电混凝土(如水泥混凝土)㊁有机类导电混凝土(如沥青混凝土)和复合类导电混凝土(如聚合物混凝土);按照导电材料不同,可分为碳质类(如石墨㊁炭黑㊁碳纤维等)导电混凝土和金属类(钢纤维)导电混凝土㊂论文针对水泥基导电混凝土,综述了原材料对导电混凝土性能的影响,此外还介绍了导电混凝土的应用领域㊂72建材世界 2023年 第44卷 第5期1 原材料对水泥基导电混凝土性能的影响1.1 石墨对导电混凝土性能的影响石墨粉的细度和掺量对混凝土的工作性㊁强度和导电性均有影响㊂疏水性的鳞片状石墨,可以削弱新拌混凝土的工作性能㊂史延田等[4]研究指出,随着石墨粉掺量增加,新拌混凝土工作性能下降,表现为掺入石墨粉的混凝土流动性㊁粘聚性和保水性较差㊂而有研究表明[5]:石墨粉的加入,不影响混凝土的工作性能㊂在混凝土中加入石墨粉,混凝土3d ㊁7d ㊁28d 强度降低,尤其是早期强度降低幅度大[6]㊂原因在于:石墨粉表面疏水;石墨粉一般细度超过300目,比表面积大,需水量大;石墨微观结构为层状结构,容易解理滑动,其摩擦系数小于0.1,宏观表现为石墨与水泥浆体粘结不牢固[7]㊂为了解决石墨与水泥石粘结问题,专利申请号为C N 200510064446.1,名称为 一种掺石墨的导电混凝土的制备方法 ,采用湿法高压挤压成型制作工艺,即混凝土成型后,进行高压挤压,滤除多余的水分,混凝土密实度提高,强度提高㊂对于导电性,张文福等[8]的试验结果表明:随着养护龄期的增加,导电混凝土电阻率增加;相同龄期的混凝土,当石墨的掺量小于20%时,混凝土电阻率随石墨掺量的增加而减少㊂研究[9]发现,导电混凝土中,石墨的掺量有个临界值(渗流阈值),即当石墨掺量小于某个值(阈值)时,混凝土电阻率急剧下降,导电性能大幅增加;当石墨掺量超过阈值,随着掺量增加,混凝土导电性能不再提高,但强度会大幅下降㊂原因是当混凝土内石墨含量达到一定程度时,会形成导电链子,石墨掺量超过阈值后,对混凝土导电性能的作用不大㊂过多的石墨掺量不仅对混凝土力学性能不利,而且经济效益差,因此,渗流阈值在实际工程中有重要作用㊂1.2 碳纤维对导电混凝土性能的影响碳纤维是一种人工合成纤维,具有耐碱腐蚀㊁高抗拉强度㊁导电性等优良性能㊂混凝土中加入碳纤维,可提高混凝土抗拉强度,同时显著增加混凝土导电性㊂碳纤维的长度和体积掺量对导电混凝土的工作性能具有较大影响㊂陈龙风[10]研究表明:随着碳纤维掺量增加,混凝土的坍落度和扩展度均减小,与普通混凝土相比,含气量随之增大㊂赵晶等[11]研究发现,新拌碳纤维导电混凝土坍落度经时损失随碳纤维体积掺量的增加而增加㊂随着碳纤维掺量的增加,新拌混凝土流动性下降,粘聚性和保水性提高,含气量提高㊂水泥基混凝土属于脆性材料,抗拉强度低,收缩大,易开裂㊂加入碳纤维后,抗拉强度会大幅度提高,而抗压强度则可能降低㊂刘洪涛[12]研究表明,当碳纤维体积掺量在0.24%时,混凝土抗压强度和抗拉强度达到最大值㊂何建试验后发现,当碳纤维体积率为0.5%时,混凝土立方体抗压强度最高㊂佟钰[13]研究表明:当碳纤维体积率低于1%时,与3mm 纤维相比,5mm 纤维可以显著提高导电混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度㊂过量的碳纤维在分散和搅拌过程中会引入大量气泡,使混凝土含气量增大㊂此外,当混凝土碳纤维的体积率较高时,不能在基体中均匀分散而是发生团聚,造成基体整体粘结性较差,承受荷载时,造成应力集中而开裂㊂故就力学性能而言,碳纤维的体积率不能超过1%㊂如图1所示,随着碳纤维体积率的增加,混凝土的电阻率降低,碳纤维渗滤阈值通常在0.4%~1%之间㊂当碳纤维体积率接近该阈值时,增加碳纤维体积率可以明显降低导电混凝土的电阻率;当碳纤维体积率超过阈值时,碳纤维掺量对混凝土导电性的影响较小,电阻率趋于某一极限值[14]㊂碳纤维阈值存在的原因是:当纤维掺量较低时,纤维之间不能相互搭接形成导电通路,导电性差;随着碳纤维体积掺量的增加,导电网络对于导电能力的贡献逐渐增加;超过阈值后,混凝土中含气量增加,混凝土导电性不再增加,甚至下降㊂综合碳纤维对导电混凝土工作性㊁力学性能和导电性的影响规律,考虑经济性,碳纤维体积率不能超过1%㊂821.3钢纤维对导电混凝土性能的影响钢纤维广泛用于超高性能混凝土(UH P C)中,能够极大地提高混凝土的力学性能㊂有学者针对钢纤维不同体积率对混凝土物理力学性能的影响作了试验研究,结果表明:钢纤维体积率在1.0%~2.5%时,混凝土弯拉强度增长速度较快㊂丁海鹏等[15]研究了不同钢纤维掺配比例对UH P C性能的影响,结果表明:钢纤维体积率在20%以内,混凝土坍落度和扩展度增加㊂掺入钢纤维能使胶凝材料间粘聚性降低,从而提高混凝土流动性和整个体系的均匀性,进而使混凝土工作性得到保证㊂研究发现,混凝土中单掺钢纤维,混凝土的电阻率基本没有减小㊂虽然钢纤维也是一种导电相,但由于在混凝土其体积率一般较小,不能形成良好的电流回路㊂美国S h e r i f fY e h i a等在钢纤维混凝土中掺入钢屑来提高其导电性能,成功地将混凝土的电阻率降到了几十Ω㊃c m㊂Y e h i a和T u a n研究发现,随着龄期的增加,钢纤维混凝土的电阻率明显增加,原因是混凝土内部p H>12.5,钢纤维发生钝化作用从而降低混凝土导电性㊂因此,单掺钢纤维的长龄期混凝土导电性能较差㊂目前,有研究将钢纤维与钢渣混合使用,不仅可以改善长龄期混凝土导电性下降现象,而且解决废渣利用问题,节能环保㊂也有采用钢纤维与石墨混合使用的研究,其中,石墨占粉体材料10%~15%㊁钢纤维在混凝土中的体积率为1.0%左右时,制备的导电混凝土性能稳定,此时电阻率为40~50Ω㊃m㊂2水泥基导电混凝土的应用2.1导电混凝土作为电热土木工程材料导电混凝土接通电源后,混凝土通电发热,产生大量热能㊂在我国北方需要取暖的地区,导电混凝土室内加热装置可以代替现有的暖气装置,通电后可快速加热室内空气,对于节能降耗㊁减少碳排放具有非常重要的社会意义和经济价值㊂此外,导电混凝土可以铺装路面,通电发热加速路面冰雪融化,一方面可以确保车辆安全通行,避免交通事故;另一方面,减少除冰盐和除冰机械对路面的破坏,增加路面耐久性㊂2.2制作电热元件由石墨㊁普通硅酸盐水泥和铝质耐火材料组成的导电混凝土,既具有普通混凝土优异的可浇筑性,还具有一定的耐高温性和导电性,因此这种混凝土是一种较为理想的电阻加热元件㊂在制备过程中,调节混凝土中的石墨掺量,就可调整混凝土的导电性,以满足各种电热元件的功率要求㊂这种新型的无机非金属电热元件,电流可在整个混凝土电热元件内部均匀地流过,单位面积所允许通过的最大电流比较大,工作稳定且功率高㊂此外,导电混凝土电热元件的体积可以制作得比较大,从而提高散热面积,使得散热快且均匀,电热元件表面的温度低,可以避免出现明火,大大提高了安全性㊂2.3导电混凝土用于接地工程导电混凝土具有优良的力学性能和耐腐蚀性,可用于输电线路的接地工程㊂我国将导电混凝土用作水利大坝的接地工程中已是成熟技术,如乔山水电站㊁白沙水电站和芹山水电站均有使用导电混凝土㊂导电混凝土应用于接地工程中的方法是将其灌入垂直接地体的深孔中,接地体被导电混凝土握裹㊂该施工方法一方面可以防止接地体腐蚀;另一方面,可增加接地体与周围土壤的接触面积,降低接地电阻㊂高压输电网接地体易腐蚀的原因是接地体表面与土壤直接接触,接触面既有电子传导,又有离子传导,两种不同导电原理的电荷交换界面容易腐蚀,接触体寿命短㊂利用导电混凝土握裹接地体,由于导电混凝土通过电子进行导电,混凝土与接地体接触面均为电子传导,因此接触面不会腐蚀㊂又因导电混凝土致密,土壤内离子不易通过混凝土渗透到接地体表面,消除了两种不同导电原理的电荷交换界面,可以防止钢材接地体的腐蚀,延长其使用寿命㊂至于提高导电混凝土的抗渗性,可在胶凝材料中加入膨胀剂,使混凝土在凝结硬化过程产生一定的体积膨胀和自应力,减少混凝土的化学收缩㊁自收缩和干燥收缩,提高混凝土的抗裂性和抗渗性,同时使其与接地体表面和地层紧密结合,从而消除接地体与土壤间的接触电阻㊂2.4混凝土结构无损检测混凝土结构在受到荷载或应力作用时,往往在钢筋与混凝土的接触面㊁新旧混凝土的接触界面㊁砂浆与粗骨料之间的界面上出现微裂缝,即界面过度区(I T Z)上发生损伤㊂通过监测混凝土电阻率的变化可在一定程度上反映I T Z是否出现微裂缝,同时可以判断混凝土的应力与应变状态㊂因此,导电混凝土可作为反92映建筑物应力状态的传感器,实时监测高层建筑㊁水利大坝㊁大跨度桥梁等重大工程的受荷情况㊂导电混凝土这种能感知结构应变及微观损伤的性能可为结构工程提供一种无损监测的有效方法㊂2.5工业防静电对于化工厂而言,静电会引起爆炸,引发火灾㊂在石油化工行业,贮油罐会因油与油或油与贮油罐之间的摩擦而产生静电引起火灾㊂因此,消除静电对工业安全尤为重要㊂结构接地是众多的工业防静电的常用方法:将需要防止静电的地面或结构利用导电材料制作而成㊂目前,常用的导电性地面采用成本较高的导电橡胶㊁导电合成树脂等制成,虽然它们防静电的效果不错,但经济效益较低㊂而采用导电混凝土浇筑地面,只要适当控制导电混凝土中导电材料的含量或体积率,同样也可以达到很好的工厂防静电效果㊂3结语无机导电混凝土不仅具有一定的荷载承受能力,而且具备导电和导热的功能,是一种功能型复合水泥基材料㊂在水泥基导电混凝土研究中,由于金属纤维的钝化作用,研究更倾向于使用石墨导电材料,其稳定的导电性已经获得认可㊂导电混凝土具有材料来源广泛㊁制备简单㊁经济等特性,使其已经广泛用作电热土木工程材料㊁制作电热元件㊁用于接地工程㊁混凝土结构无损监测和工业防静电中㊂参考文献[1] A z a r s aP,G u p t aR.E l e c t r i c a lR e s i s t i v i t y o fC o n c r e t e f o rD u r a b i l i t y E v a l u a t i o n:A R e v i e w[J].A d v M a t e r,2017(2):1-30.[2] R h e e I,L e e J S,K i m YA,e t a l.E l e c t r i c a l l y C o n d u c t i v eC e m e n tM o r t a r:I n c o r p o r a t i n g R i c eH u s k-d e r i v e dH i g h-s u r f a c e-a r-e aG r a p h e n e[J].C o n s t rB u i l d M a t e 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混凝土中导电材料的应用研究
混凝土中导电材料的应用研究一、引言混凝土是一种常用的建筑材料，但其本身存在一些缺陷，如导电性能较差、易开裂等。
为了弥补这些缺陷，近年来研究者开始将导电材料加入混凝土中，以提高其导电性能和机械性能。
本文将探讨混凝土中导电材料的应用研究。
二、导电材料的选择导电材料是指能够导电的材料，如碳纤维、碳黑、铜纤维等。
在选择导电材料时，需要考虑以下因素：1.导电性能：导电材料的导电性能直接影响混凝土的导电性能。
2.机械性能：导电材料应具备一定的强度和韧性，以保证混凝土的机械性能。
3.耐久性：导电材料应具备较好的耐久性，以保证其在混凝土中的长期稳定性。
4.成本：导电材料的成本应当尽可能地低，以降低混凝土的制造成本。
综合考虑上述因素，目前较常用的导电材料为碳纤维和碳黑。
三、导电混凝土的制备导电混凝土的制备过程包括混凝土配合比的确定、导电材料掺入量的确定、混凝土的搅拌、浇注和养护等。
1.混凝土配合比的确定混凝土的配合比应根据具体要求进行确定。
在配合比中加入导电材料时，需要保证其掺入量不超过混凝土总量的5%。
2.导电材料掺入量的确定导电材料的掺入量应根据混凝土的用途进行确定。
一般情况下，掺入量在2~4%之间。
3.混凝土的搅拌、浇注和养护混凝土的搅拌应保证导电材料均匀分布，以保证混凝土的导电性能。
浇注时应注意混凝土的均匀性和密实性。
养护时应保证混凝土的充分硬化。
四、导电混凝土的性能研究导电混凝土的性能主要包括导电性能和机械性能。
1.导电性能导电混凝土的导电性能主要受导电材料的掺入量和分布情况的影响。
研究表明，掺入适量的导电材料可以显著提高混凝土的导电性能。
导电性能的测试方法有直流电阻法、交流电阻法和电学杂质法等。
2.机械性能导电混凝土的机械性能主要受导电材料的强度和韧性的影响。
研究表明，掺入适量的导电材料可以显著提高混凝土的抗裂性能和抗压强度。
机械性能的测试方法有抗压强度试验、抗裂性试验等。
五、导电混凝土的应用导电混凝土具有很广泛的应用前景。
碳纤维导电混凝土的研究与发展前景
目前对碳纤维混凝 土的 应用研 究 主要 集中 在 4 方面: 应力和损伤监测; 交 通监 测; 融雪 化冰; 制成 温度 湿度 传感器。对碳纤维水泥基导电混凝 土智能化的 研究和 开发将 进一步拓宽它的应用领域, 为社会带来更大的经济效益。
但是, 碳 纤维导电混凝土作为一种新 型的功 能材料, 在实 际工程应用中还有很多问题需要 进一步地 研究, 如 ( 1) 碳纤维
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 电性能和一定力 学性能 的混 凝土。目 前, 各国 研究 的导 电混 凝土已有多种, 所用 的原料 及用 途也 各不相 同。根 据胶 凝材 料的不同, 可 将导电 混凝土 大体 分为 三类[1] , 即无 机类 ( 如水 泥导ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ混凝土及 水玻 璃导电 混凝 土) 、有 机类( 如沥 青导 电混 凝土和树脂导电混凝土) 和复合类( 如聚合物 导电混凝 土和浸 渍导电混凝土) 。常用 的导电 组分 也分为 三类: 聚合 物类、碳 类和金属类。各种导电填料及其特点见表 1 所示。
导电混凝土调研报告
导电混凝土调研报告导电混凝土调研报告一、前言导电混凝土是一种新型的建筑材料，它能够在电流通过时传导电能，具有导电性能和混凝土的力学性能。
导电混凝土的研发和应用具有重要意义，本报告将对导电混凝土的性能、应用领域以及发展前景进行调研分析。
二、导电混凝土的性能特点1.导电性能导电混凝土具有良好的导电性能，能够传导电流，形成闭合回路。
导电混凝土中添加导电材料（如碳纤维、碳胶等）能够提高其导电性能。
导电混凝土的导电能力与导电材料的导电性能直接相关。
2.力学性能导电混凝土在满足导电要求的同时也要保持一定的力学性能。
经过合理调配的导电混凝土能够满足工程需要的抗压、抗弯、抗渗等力学性能指标。
3.防雷抗电磁干扰性能导电混凝土具有良好的防雷抗电磁干扰性能。
它能够有效接地，降低雷击和电磁干扰造成的损失。
三、导电混凝土的应用领域1.电磁屏蔽材料导电混凝土能够起到良好的电磁屏蔽作用，可以应用于电磁波屏蔽材料的制备。
这种材料在电子通信、军事领域等具有广泛应用前景。
2.触摸屏导电混凝土可以制作导电触摸屏面板，具有良好的触摸感应性能，同时具有很高的刚性和耐久性。
3.防雷设备导电混凝土能够应用于建筑物的防雷设备中，提供可靠的避雷保护功能，保护建筑物和其内部设备免受雷击侵害。
4.电磁辐射防护导电混凝土具有抗电磁辐射的特性，可以用于电磁辐射污染较严重的建筑物的防护，减少辐射对人体的伤害。
四、导电混凝土的发展前景导电混凝土具有良好的综合性能，在许多领域都具有广阔的应用前景。
随着科学技术的不断进步，导电混凝土的性能也会不断改善和优化，应用领域也将不断扩大。
特别是在电子通信、建筑防护、电磁波屏蔽和能源利用等领域，导电混凝土的应用前景非常广阔。
总结：导电混凝土作为一种新型的建筑材料，具有导电性能和混凝土的力学性能，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，导电混凝土的研究不断深入，其性能和应用领域也将不断拓展。
导电混凝土将成为建筑行业的重要发展方向之一，为人们的生活带来更多的便利和安全。
导电混凝土
导电混凝土研究现状导电混凝土是一种新型的混凝土, 其基本原理是导电材料部分或全部取代混凝土中的普通骨料,它是具有符合规定的电性能和一定的力学性能的特种混凝土。
导电混凝土具备热和电的感知和转换能力, 这就使得它不仅能作为一种建筑承载材料使用, 而且还将在电工、电子、电磁干扰屏蔽、防静电、电加热器、钢筋阴极保护、建筑地面采暖、路面除冰融雪等方面发挥重要作用。
因此关于导电混凝土的研究受到越来越广泛的关注。
1. 导电相骨料导电混凝土的导电相骨料应具有必需的导电性、足够的机械强度和温度稳定性。
同时应能在组分局部过热时具有抗氧化作用, 它不应与胶凝材料发生化学反应, 导电相与胶凝材料的线膨胀系数值应相近, 导电相的导电性对温度的依赖性应最小。
所以, 并非所有电阻率低的导电材料均适宜作导电相材料。
试验表明, 在众多的导电材料中, 碳质骨料最适宜作为导电混凝土的骨料, 现在研究最多的也就是碳纤维导电混凝土和石墨导电混凝土。
导电材料可取代部分骨料掺入或作为单独组分直接掺入。
根据导电相骨料在混凝土中取代的成分不同,导电相骨料常分为导电相细骨料和导电相粗骨料。
2. 电极设计在导电混凝土的应用中, 主要的测量和测控参数是材料的电阻值, 电极是联系被测试样和测试仪表的桥梁。
因此电极电阻率的大小、与被测试样及外导线接触良好与否及在使用中的耐久性等, 都直接关系到测试结果的精确度和真实性, 所以电极设计就显得尤为重要。
一般地, 测试电阻值主要是由试件电阻、电极电阻、电极与试件间的接触电阻以及电极与外引导线间的接触电阻四部分组成。
可以使用的电阻按其形状分有: 布状电阻(如石墨布) , 片状电阻(如铜片) , 线状电阻(如铜丝) ; 按其与混凝土的连接方式可分为: 外粘式和预埋式。
研究证明, 表面涂导电胶, 上压贴铜导线和石墨布, 然后固化所得到的电极测试电阻值是最小的, 且结果变动系数也不大, 同时也不破坏试件的完整性。
3. 导电混凝土的主要性能指标(1) 强度。
导电混凝土的研究综述
导电混凝土的研究综述文章综合国内外文献概述了导电混凝土的发展过程和特点，介绍了导电混凝土的导电原理，导电相材料的常见类型以及性能要求，总结了导电混凝土的发展趋势。
标签：导电混凝土；导电原理；电阻率；导电相材料引言混凝土是一种家喻户晓的建筑材料。
它的发展虽然只有100多年，如今已成为世界范围内应用最广、用量最大的建筑材料。
尽管混凝土的发展非常迅速，但其性能与使用要求之间仍存在较大差距。
例如传统的混凝土在干燥情况下的电导率一般在106-109Ω·m，潮湿状态下达到101-104Ω·m，都不具有良好的导电性能[1]。
若要改善其导电性能，则需加入某种导电介质，制成导电混凝土。
1 概述1.1 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置而成，具有规定的导电性能和一定力学性能的混凝土[2]。
1.2 导电混凝土的特点导电混凝土既能发挥混凝土的优点，又能安全、简答、快捷的解除除雪化冰问题。
而且采用导电混凝土将使除冰工作效率大大提高，对保证车辆行驶、飞机起降的安全性起到重要作用。
此外，导电混凝土具有很好的机敏性，可以通过测定电阻率的变化反映路面内部情况。
2 导电混凝土的发展过程导电混凝土最早被人们开始研制是在二十世纪30年代左右，包括前苏联，美国，英国，德国，加拿大在内的多个国家都开始探索了混凝土导电性能的可能性。
二十世纪50年代，前苏联不仅研究了混凝土导电性能的可行性，而且制定了相应的电工混凝土标准。
他们把电工混凝土分为三类，即绝缘混凝土，导电混凝土，特种导电混凝土。
二十世纪70年代，人们冬季在路面上撒布除冰盐来消除路面和桥面上的冰雪，但确造成了混凝土的严重腐蚀。
因此，美国和一些北欧国家开始关注混凝土通电加热性能。
二十世纪80年代，我国也加入了导电混凝土的研制队伍里[3]。
二十世纪90年代，人们在导电混凝土的研制和开发阶段获得了长足的进步。
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—52— 2014年10期I A N Z H U K E X U E
建筑科学 J 导电混凝土的研究现状及进展
韩晓泽 戴冠东
（重庆交通大学 重庆 400074）
摘要：综舍国内外文献分析了导电混凝土的导电机理，介绍了石墨、碳纤维、钢纤维及钢屑等常用导电组分材料及其导电混凝土的性能、导电混凝土电性能的影响因素，介绍了导电混凝土在室内采暖、变电站接地网和电热除冰化雪中的应用，指出了目前导电混凝土研究和应用方面存在的不足。
关键词：混凝土；导电性；电热
1 引言
混凝土因其优良的物理力学性能在土木工程领域得到了广泛应
用，是目前使用量最大的一种建筑材料。
普通混凝土的电阻率高，属
电的不良导体。
在普通混凝土中添加一定含量的导电组分材料，可使
其导电性大大改善。
本文综合国内外文献分析了导电混凝土的导电机
理，介绍了常用导电组分材料及其导电混凝土的性能、导电混凝土电
性能的影响因素、基于混凝土导电性的机敏性研究和导电混凝土的工
程应用研究，指出了目前导电混凝土研究和应用方面存在的问题。
2 导电混凝土的导电机理
导电混凝土是指由胶凝材料、导电组分材料和水等按一定配合比
组成的多相复合材料，是在普通混凝土中掺入适量导电组分材料而形
成的一种水泥基功能复合材料。
其中导电组分作为分散相，导电性能
好；混凝土或水泥作为基体相，导电性能差。
导电混凝土的导电一方
面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
网络问的绝缘而传导，另一方面通过水泥石传导。
3 常用导电组分材料及其导电混凝土的性能
目前常用于制作导电混凝土的导电组分主要有石墨粉、碳纤维、
钢纤维及钢屑等，不同组分导电混凝土的力学和导电性能差异较大。
3.1 石墨
石墨是一种较易获取的无机材料，它不仅具有良好的导电性、导
热性，而且有良好的化学惰性。
研究表明，导电混凝土的电阻率随石
墨掺量的改变可在l0-1~106 Ω・cm 范围内变化，但必须在掺量较高
时才能使混凝土具有良好的导电性，这将使混凝土的强度大幅度降低。
当石墨掺量为25％时，石墨水泥的电阻率降为7.4×103 Ω・cm，但其强度不足10 MPa [1]。
3.2 钢纤维及钢屑 钢纤维具有良好的导电性，其电阻率约为（1.33~2.44）×10-5 Ω・cm。
在混凝土中掺人一定含量的钢纤维，也可以提高混凝土的导电能力。
对平均直径为25 µm、长度3 mm 左右的钢纤维，当体积掺量为1％ ~5％时，养护28 d 的电阻率为（31.9~7.4）×103Ω・
cm [2]。
当掺入1.5%~2％钢纤维和10％ ~20％钢屑，混凝土的电阻率为500~1 000 Ω・cm，抗压强度为35~40 MPa。
3.3 碳纤维 将适量短切碳纤维掺到水泥混凝土中，不但可以起到增强效果、提高脆性水泥基体的抗拉强度和抗冲击性能、提高韧性，同时还可以改善水泥混凝土的导电性[3]，其电阻率从109Ω・cm 降至l02Ω・cm 以内。
研究结果表明，掺入碳纤维或钢纤维均能使水泥浆的电阻率降低，且电阻率随纤维掺量的增大而减小。
掺入混杂纤维，即通过掺加一定量碳纤维形成相互连通的导电网络，同时掺人适量电阻率低的钢纤维，将获得比单掺碳纤维或钢纤维（体积掺量相同）更好的导电性。
4 导电混凝土导电性能的影响因素 混凝土的配合比组成是影响导电混凝土导电性能的主要因素，包括导电组分材料的类型、形状特征（颗粒状或纤维状）颗粒大小或长径比大小、掺量及混凝土的水灰比等；另外，混凝土导电性随固化龄期的延长和环境温度、湿度而变化。
对碳纤维混凝土而言，除上述因素外，纤维的均匀分散性对混凝土导电性影响显著。
5 导电混凝土的工程应用研究 目前开展的应用研究主要有以下三个方面：室内采暖、电力设备接地工程和电热除冰化雪。
室内采暖是利用导电混凝土的电热特性，即通电后产生热量，从而达到采暖的目的。
文献[4]对导电混凝土采暖地面的初步研究结果表明，对设计功率为1 kW 的3.0×2.6m 的导电混凝土地面，每天通电4 h 即可满足采暖要求。
变电站接地网是保证电力系统安全可靠运行、保证人身及设备安全的重要设施，其接地电阻是接地网的主要技术参数之一。
一般说来，在设计土壤电阻率较高的变电站时，接地电阻不太容易满足规程要求，需要采取降阻措施。
采用导电混凝土接地，通过降低接地电极表面与土壤的接触电阻和电流在地中扩散时所经过路径的电阻，可达到降低接地电阻的目的。
该方法具有接地电阻小、接地电阻稳定、使用寿命长等优点，可在高电阻率地区接地工程中广泛推广应用。
导电混凝土电热除冰化雪的工作原理是：将导电混凝土与外部电源连通，混凝土内产生热量，使路面温度升高。
当路面温度上升到0℃ 以上后，路面上的冰雪就会吸热融化成水蒸发、流走，从而保障道路畅通和行车安全。
这一技术的应用，不但有助于冬季道路畅通和行车安全，而且还将消除除冰盐的使用及除冰盐给混凝土结构和环境所带来的负面影响。
6 存在的问题及解决措施 目前导电混凝土的研究和应用存在以下两个关键问题，需要进一步研究解决： 1）对颗粒状或粉末状的石墨粉、碳粉、焦碳及钢屑等导电材料，由于其长径比小，当掺量较小时，导电材料难以相互接触，不能形成良好的导电网络，故其导电性能差；当掺量较大时，一方面由于碳黑、焦碳等自身强度较低，另一方面由于导电材料的吸水性，将加大混凝土拌和时的需水量（水灰比），使混凝土的强度大幅降低，难以满足
土木工程对力学强度的需要。
因此，目前研究的导电混凝土难以较好
地兼顾力学与导电这两方面性能的要求。
2）导电混凝土的造价普遍较高。
特别是石墨、碳纤维等导电组
分材料价格昂贵，使其造价远远高于普通混凝土。
加拿大的Xie
等在混凝土中掺人体积含量为15%~20％的钢屑和1.5％~2.0％钢纤
维，使混凝土的造价增加了4倍，达到250$/m 3。
上述两个因素严重
制约了导电混凝土在实际工程中的大量推广应用。
根据导电混凝土的导电机理和电导渗流理论，可采取同时掺入导
电纤维和导电颗粒的方法，即在适量纤维相互搭接形成导电网络的基
础上，掺人导电颗粒，以增大导电组分的接触面，从而在确保混凝土具有足够力学强度的基础上，获得较好的导电性。
对导电性要求不太高的混凝土，可采用钢渣等固体废弃物进行配制。
炼钢过程产生的废
弃物钢渣中除含有较高的金属铁及其氧化物（半导体材料，具有一定
导电能力）外，还具有可代替天然骨料制备混凝土。
作为一种工业废渣，其价格十分便宜。
因此采用钢渣制备导电混凝土，将有效克服以往价格高、混凝土性能下降的缺点。
参考文献：
[1]杨元霞，刘宝举，沈火荣．不同填料对导电水泥基复合材料物理性能影响的研究[J].长沙铁道学院学报，1997，15（3）：21—25． [2]Banthia N，Djeridane S，Pigeon M．Electrical Resistivity of Carbon and Steel Micro—Fiher Reinforced Cenlents[J]．Cement and Concrete Research，1992，22（5）：804—814．
[3]叶青，张泽南，胡国君．掺碳纤维水泥基导电材料的物理性能研究[J]．混凝土与水泥制品，1995，3：43—46．
[4]李仁福，戴成琴，于纪寿，等．导电混凝土采暖地面[J]．混凝
土，1998，1：47—48．。