導電瀝青混凝土的導電特性與工程應用研究.pdf

1、隨著我國瀝青混凝土路面建設的飛速發(fā)展，路面的養(yǎng)護與安全問題受到廣泛的重視，對養(yǎng)護時機的判斷，冬季的融雪化冰的研究已經成為國內外瀝青混凝土材料領域的研究熱點。近些年來，導電瀝青混凝土以其具有良好的壓敏性能，自愈合性能和電熱性能受到廣泛的關注并進行了相關研究。目前，導電瀝青混凝土的很多制備技術，性能參數(shù)測試都是在室內試驗的基礎上完成的，這在一定程度上限制了導電瀝青混凝土在工程實踐中的應用。因此，探明導電瀝青混凝土導電特性與原材料，外界條件的

2、關系，揭示導電填料與瀝青的界面行為，研究導電瀝青混凝土老化后的性能，提出導電瀝青混凝土的施工關鍵技術對導電瀝青混凝土的推廣與應用具有重要的理論指導意義。
　　本文從原材料與外界條件出發(fā)，研究了瀝青、導電填料和集料對導電特性的影響，揭示了不同壓力、不同溫度、不同濕度條件下的導電特性變化規(guī)律；利用X熒光分析(XRF)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、紫外可見光譜(UV-Vis)、接觸角測量等技

3、術手段表征了導電填料與瀝青的界面行為；通過室內加速老化的方法，測試老化后的導電瀝青混凝土的路用性能與電學性能，建立老化衰減模型，評價其服役行為；提出了導電瀝青混凝土的拌和、運輸、攤鋪、碾壓技術，并測試了近2年的電學性能與路用性能的變化。主要結論如下：
　?。?）為了獲得優(yōu)良的導電特性，集料的個體特征方面，其長寬比應小于2:1，偏心率小于0.78為宜；集料的組合特征方面，Superpave與AC級配具有類似的試驗結果，都具有良好的空

4、隙和連通性。此外，鱗片石墨的表面間距與導電瀝青混凝土的礦料間隙率（VMA），空隙率（VV），石墨的體積摻量，石墨的粒徑有關，并建立了導電瀝青混凝土的電阻模型。
　?。?）在恒力作用下導電瀝青混凝土出現(xiàn)電阻蠕變；在變力的作用下導電瀝青混凝土出現(xiàn)壓敏現(xiàn)象。這與導電通路的形成，石墨-瀝青-集料界面效應，微裂縫效應有關。
　?。?）在不同的溫度、濕度作用下，導電瀝青混凝土的電阻隨著溫度、濕度而變化，表現(xiàn)出一定的溫度、濕度效應，表明導

5、電瀝青混凝土經過多年的服役后，其電阻不單反映當時的內部疲勞損傷情況，還會根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件而發(fā)生不可逆的增加。
　　（4）鱗片石墨表面介孔多，孔隙發(fā)達，比表面積大，瀝青可在其表面形成較為發(fā)育的吸附溶化膜。瀝青與石墨的粘附功隨著瀝青的溫度升高而增加。鱗片石墨在瀝青中拌和時，處于先吸熱后放熱的過程。
　?。?）石墨-瀝青分散系統(tǒng)是一個松散的均勻堆積系統(tǒng)，導電瀝青膠漿中導電網絡的電阻主要就是石墨顆粒間的電阻。鱗片石墨顆粒在酸環(huán)境下

6、ζ電位均為正值，表明石墨-瀝青體系的導電網絡是比較穩(wěn)定的體系。
　?。?）經過室內加速老化后，導電瀝青混凝土與普通瀝青混凝土相比，路用性能接近。導電瀝青混凝土的電學性能的衰減是由上至下的，由外而內的。利用時溫等效原理建立了導電瀝青混凝土的在135℃老化條件下的路用性能與電學性能的老化衰減模型。
　?。?）建立了導電瀝青混凝土的拌和模型，提出了將石墨加入技術；確定了導電瀝青混凝土的拌和工藝。采用“三明治”結構的電極形式，提出了