CSG导电混凝土的电热性能研究

发布时间：2017-10-10 01:11

  本文关键词：CSG导电混凝土的电热性能研究

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【摘要】：导电混凝土可用于地暖工程、道路工程以及桥梁负荷检测等领域,本论文通过在普通混凝土中加入碳纤、钢纤维、石墨(Carbon fiberSteel fiberGraphite,CSG)形成导电混凝土,在施加电压的条件下,通过内部导电相的导电隧道作用使混凝土变成具有良好导电性能的导体。导电混凝土的应用广泛,但掺加单一导电相的导电混凝土在实际运用中无法兼具优良的电热性能和力学性能。本文通过实验研究一种绿色、高效、节能的导电混凝土,在保证良好力学性能基础上获取优良的导电发热性能。通过评价CSG导电混凝土的力学性能、电阻稳定性以及电热性能对其综合使用性能进行评价。在CSG导电混凝土的基本力学性能测定之后,采用预埋电极片的方式成型CSG导电砼试件以便测定其电学性能,并对电极材料以及电极的铺设方式对测定其电阻率的影响进行讨论;然后通过测定CSG导电混凝土的反复升温过程中电阻率变化和温度变化,分析其电阻稳定性和升温稳定性,研究混凝土干湿状态对其电热性能的影响;最后分析CSG导电混凝土的导电发热机理,并测定其基本热性能参数比热,为CSG导电混凝土在实际工程中的应用提供了理论依据。本文的主要研究内容及结论如下:(1)运用正交实验法进行CSG导电混凝土的配合比设计,以各导电材料因素的不同掺量水平配制CSG导电混凝土并制作试件,以试件的电阻率作为试验指标,确定各导电相掺量变化对于CSG导电混凝土导电性能的影响,最终确定各导电相的最佳掺量并确定配合比为水泥:砂:水=1.00:2.58:0.49,并对其进行力学性能测试,结果表明该配合比满足规范对其力学性能的要求。(2)使用铜片、铜网、不锈钢网这三种不同电极材料分别采用二极法(分左右和上下)、四极法在试件中铺设电极片,通过测定这些CSG导电混凝土试件的电阻率,比较出电极铺设方式和电极材料对测定导电混凝土电阻率的影响,根据实验结果在不同的使用条件下合理选择电极材料及铺设方式。结果表明采用四极法铺设电极,可有效避免极化效应带来的误差,测量的电阻率更为准确。通过不同电极材质分析得出,铜片是导电性能最优的导电材料,导电率高且稳定。(3)制作320mm×230mm×35mm的CSG混凝土板试件(模拟混凝土地板)并对其通电升温,分析其在升温过程中的电阻稳定性,重复此过程验证CSG导电混凝土重复使用性,并在不同干湿条件、不同低温环境下对其通电加热,分析环境温度和水分对CSG导电混凝土的电热稳定性的影响,并测定试件表面均匀分布的各点的温度均匀性。结果表明,CSG导电混凝土大板试件在加热过程中具有良好的电阻稳定性和发热均匀性。(4)研究了CSG导电混凝土的导电发热机理并采用实验测定其基本热参数-比热,用CSG导电混凝土大板进行了现场升温实验,对比分析CSG导电混凝土板比热实际升温计算值与量热筒测定值,验证了CSG导电混凝土在工程实际中的应用可行性。
【关键词】：导电混凝土 碳纤维 钢纤维 石墨 电热性能
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 导电混凝土的研究现状12-14
• 1.3 CSG导电混凝土的研究意义14-15
• 1.4 本文主要研究内容及技术路线15-17
• 第二章 CSG导电混凝土的组成设计17-33
• 2.1 试验原材料及设备17-24
• 2.1.1 试验原材料17-23
• 2.1.2 实验设备23-24
• 2.2 基准配合比设计24-26
• 2.2.1 正交试验方法简介24-25
• 2.2.2 因素水平表的确定25
• 2.2.3 试件的制作25-26
• 2.3 数据分析26-29
• 2.3.1 极差分析结果26-27
• 2.3.2 钢纤维对CSG导电混凝土导电性能的影响27
• 2.3.3 碳纤维对CSG导电混凝土导电性能的影响27-28
• 2.3.4 石墨对CSG导电混凝土导电性能的影响28
• 2.3.5 硅灰对CSG导电混凝土导电性能的影响28-29
• 2.4 力学性能测试29-31
• 2.4.1 抗折强度试验29-30
• 2.4.2 抗压强度试验30-31
• 2.4.3 结果分析31
• 2.5 本章小结31-33
• 第三章 电极材料及铺设方式对CSG导电砼电热性能的影响33-44
• 3.1 电阻率33-35
• 3.1.1 电阻率的概念33-34
• 3.1.2 实验方法34-35
• 3.2 碳纤维的分散35-36
• 3.3 不同电极材料对CSG导电混凝土电热性能的影响36-43
• 3.3.1 各种电极铺设方式下使用不同极材料时测得的试件电阻率37-41
• 3.3.2 同种材料的电极采用不同的方式铺设时的试件电阻率41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 CSG导电混凝土的电阻稳定性44-57
• 4.1 升温过程中的CSG导电混凝土电阻稳定性44-46
• 4.1.1 升温电阻率稳定性试验设计44-45
• 4.1.2 试验结果与分析45-46
• 4.2 多次反复实验下CSG导电混凝土电阻稳定性46-49
• 4.2.1 反复升温电阻稳定性试验设计47
• 4.2.2 试验结果与分析47-49
• 4.3 干湿环境对CFSFG导电混凝土电阻稳定性的影响49-51
• 4.3.1 湿度对电阻稳定性影响试验设计49-50
• 4.3.2 实验结果与分析50-51
• 4.4 环境温度对于CSG导电混凝土电阻稳定性的影响51-53
• 4.4.1 温度对电阻稳定性试验设计51-52
• 4.4.2 实验结果与分析52-53
• 4.5 CSG导电混凝土发热的均匀性53-55
• 4.5.1 发热均匀性试验设计54
• 4.5.2 试验数据与结果分析54-55
• 4.6 本章小结55-57
• 第五章 CSG导电混凝土的比热计算57-66
• 5.1 CSG导电混凝土导电发热性能基础知识57-59
• 5.1.1 CSG导电混凝土的导电机理57-58
• 5.1.2 CSG导电混凝土的导电发热机理58-59
• 5.2 CSG导电混凝土的比热计算59-64
• 5.2.1 实验仪器59-61
• 5.2.2 实验方法61-62
• 5.2.3 CSG导电混凝土比热计算方法62-63
• 5.2.4 试验结果63-64
• 5.3 本章小结64-66
• 第六章 结论与建议66-68
• 6.1 结论66-67
• 6.2 建议67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 在校期间发表的论文专著及取得的科研成果72

【参考文献】

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本文编号：1003466