低电压下钢纤维石墨导电混凝土升温性能研究

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发布时间：2021-09-10

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低电压下钢纤维石墨导电混凝土升温性能研究
钱兴，赵若红，傅继阳
(广州大学广东高校结构安全与健康监测工程技术研究中心；广州市结构安全与健康监测重点实验室，510006)
摘要：在混凝土中掺加钢纤维和石墨制备道路桥梁融雪除冰用导电混凝土，并在36V人体安全电压作用下
进行升温实验，得出不同配合比导电混凝土升温性能曲线，通过对比分析发现．混合掺加钢纤维和石墨材料比单独
使用一种材料的升温性能要好，其中掺加质量分数为2％钢纤维加1．67％石墨的导电混凝土升温性能最优，且抗压
强度满足设计要求。
关键词：导电混凝土；安全电压；融雪除冰；钢纤维；石墨
Abstract：A type of conductive concrete containing steel fiber and graphite is developed for heating and deicing．For
the purpose of observing the heating performance of the conductive concrete，an heating experiment is conducted at 36V
which is an safe voltage for human body．The results of experiment show that the heating perform ance of the concrete both
adding steel fiber and graphite is better than that of the concrete only containing steel fiber or graphite．And the conduc—
rive concrete containing 2％ steel fiber and 1．67％ graphite has the best heating performance．and the compressive
strength of the concrete satisfies the design requirements as wel1．
Key words：Conductive concrete；Human safety voltage；Heating and deicing；Steel fiber；Graphite
中图分类号：TM344．1 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2013)06—37—03
0 前言
我国北方地区冬季常常出现冰雪天气，2008年
全国范围出现雪灾，仅京珠高速就出现了长达36h
的持续交通堵塞。冰雪灾害对道路、桥涵等交通设
施的安全性和耐久性危害严重。传统的机械除冰工
作效益低，撤盐除冰等化学方法容易造成环境污
染．更容易造成混凝土材料的氯离子侵害。因此，在
不影响结构安全和周边环境的基础上急需发展一
种高效的融雪除冰方法。上世纪70年代已经有人
提出在混凝土中添加碳纤维、钢纤维等导电材料以
改善混凝土性能，实现自动融雪除冰I ，但现有导
电混凝土融雪除冰试验一般采用的均为高电压。A．
Perez等人嘲利用200V左右的电压进行长期的融雪
除冰：Christopher Y．Tuan教授同将导电混凝土应用
到Roca Spur大桥桥面，在208V电压作用下成功实
现了融雪除冰。但高电压融雪除冰系统在使用中难
以保证安全性，且耗电量巨大。鉴于此，本试验拟在
混凝土中添加钢纤维与石墨，研发一种在人体安全
的36V电压下，施工方便，强度可靠，且升温性能良
好的融雪除冰混凝土材料。
1 试件的制备
1．1 原材料
基金项目：广东省科技计划国际合作项目(2010805010018)；
教育部2012年度高等学校博士学科点专项科研基金
(2012441012001M)。
水泥：P·C 32．5级，容重3100kg／m。，初凝时间
≥45min，碱含量0．6％。
砂：中砂，平均粒径O．25～0．5mm，≤O．25mm粒
径砂占50％。
石：10～20mm级配良好的碎石。
减水剂：T120，密度(1．09-sO．03)kg／m ，减水率
14％，浅棕色微粘液体；固含量(22+2)％；氯离子含
量≤0．03％。
石墨：导电性良好的高纯石墨粉，粒径4～
lOIxm．含碳量9O％～99．9％。含水率<0．5％。
钢纤维：导电性良好的Cs04—08／32型钢纤维，
长(40+1)mm，宽(4±0．1)mm，抗拉强度600MPa。
1．2 配合比设计
面层以C40混凝土配合比设计方法确定，具体
配合比为水泥：砂：石子：水：减水剂=1．00：1．37：
2．73：0．36：0．015。在面层混凝土配合比基础上，以一
定质量比掺人钢纤维和石墨作为导电材料，钢纤维
掺加比例为1％～5％，石墨掺加比例分别为0．56％、
0．93％、1．30％和2．04％。
1．3 混凝土制备设备与工艺
采用40cmx30cmx5cm混凝土板模拟融雪除冰
路面。力学性能测试采用150mmx150mrnx150mm立
方体试块，混凝土搅拌使用HJw一60型单卧轴强制
式搅拌机，使用振捣棒振捣，试件使用振动台振实。
采用HBY一40B养护箱进行养护，立方体试件抗压