科技立项中期检查报告

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1、长沙理工大学学生课外科技项目中期检查报告书课题名称：导电式沥青混凝土材料研究课题负责人：王泽林所在学院：交通运输T程学院填报日期：2013-5-15木项口主要探讨和分析融冰化雪用导电沥靑混凝土路面的结构，提出利用复合技术和协同效应制备导电层沥青混凝土的方法和性能控制指标，设计掺有融雪剂的新型罩面层，构建具有隔热作用的沥青路面粘结层。通过本项目的实施，总结导电式沥青混凝土的制备技术、各项材料成分比例指标，并对其路用性能等进行分析研究，希望对沥青路面融冰化雪相关问题，起到一定的指导作用。本项目大致分为四个主要模块：(1

2、)了解项目国内外研究现状(2)确定最佳油石比(3)确定最佳碳纤维含量(4)进行进行导电式沥青的路用性能试验，并对上述成果进行校正。一、研究工作主要进展和结果1了解项目国内外研究现状传统的混合料电阻率高达106^1012Q-m,屈于电的不良导体，但通过往里掺加导电组分，可以使不良导体的混合料改善成具有较好导电性能的导体。一般符合实际融雪化冰需求的电阻率为ri00Q-mo综合目前的研究成果，导屯沥青混凝十.按导屯掺料一般可以分为三类：一类是焦炭类,导电组分为石墨、炭黑等；第二类为金属类，导电组分为钢纤维、钢渣等；第三类

3、是有机纤维类，导电组分为碳纤维等。早在1968年，美国联邦航空局与超级石墨公司共同研制出石墨改性沥青混合料，通过掺入石墨，捉高沥青混合料的导电性能，用于机场道而的通电发热除雪化冰，但没冇达到预期的效杲。1990年，超级石墨公司又重新资助该项目的研究，新泽西等几个州计划在高速公路和机场上应用该技术。1971年Minsk在沥青混合料中掺加体积百分比(导电相材料体积占沥青体积百分比，以下同)22%的石墨获得了电阻率在0.0250.127Q-m,获得了较好除冰效果的石墨导电沥青混凝2004年武汉理工大学磨炼同在沥青混合料中

4、掺加体积百分比为22%的石墨制备CAC,其电阻率在102Q・m以内，高温稳定性、水稳定性、低温稳定性符合规范要求，但与零掺量性能相比均有所下降o2009年吕林女等采用导电性能良好的钢渣部分替代SMA中的集料并掺入石墨，制备成钢渣导屯沥青混凝土，钢渣掺量35%、46%,石墨掺量25%,导屯性能稳定且满足融雪化冰的要求，路用性能符合规范要求，但与未掺钢渣相比除水稳定性外都有所下降。石墨沥青混合料改善沥青混合料导电性能需要的掺量比较大，同时石墨比较脆，混合料力学性能受其影响有所下降，所以在工程实践屮应用冇限。钢纤维具冇良

5、好的导电性能，其电阻率为(1・33~2・44)X10-3Q-m,也是一种良好的导电增强纤维。余芳等在AC级配沥青混合料中掺加2%的钢纤维，车辙试验的动稳定度与零掺量沥青混凝土相比略冇提高，高温稳定性改善效果不明显；提高了其低温抗拉强度，具有较小刚度，低温稳定性效果较好；冻融劈裂强度比有所下降，水稳定性不佳。美国皿纳西州立人学黄宝山教授的研究显示，在热拌沥青混合料中掺入少量的不锈钢钢纤维或碳纤维就可以显著改善其导电性能（掺入体积百分比为1.3%左右的钢纤维可以实现电阻率102Q・m内），其导电率可以控制在1000Q-

6、m以内，而需要掺入休积百分比大约18%的石墨才能达到这样的效果。钢纤维或碳纤维的掺入略微提高沥青混合料的高温抗车辙性能和耐久性能，有着和素沥青混凝土相近的低温抗裂性能。掺入石墨将显著提高高温抗车辙性能，但低温抗裂性有所下降。钢纤维作为沥青混凝土加强成分，具有高强度，耐高温、高弯曲弹性、高取向性等路用性能,它能改善沥青混凝土的热稳定性和低温抗裂性，对沥青路面的裂缝、松散有良好的抑制作用。但钢纤维在沥青混合料屮的相容性较差，与沥青混合料粘附性比较弱，握裹沥青能力较低，从而导致其抗剥落能力相对有所下降。另外金属比沥青混凝

7、土的耐磨性更好，一般到了路而寿命后期，路面将出现钢纤维凸出的现象，将对车辆轮胎造成非常严重磨损现象。同时，钢纤维价格相对比较昂贵，尤其是不锈钢纤维。因此，钢纤维沥青混凝土的发展有所限制。碳纤维具有重量轻、耐高温、耐腐蚀、膨胀系数小、比热容及导电介于非金属和金属Z间，具有极好的纤度（描述纤维粗细的单位，用一定长度纤维的重量来表示，纤度越小，纤维越细）等特点，是理想的沥青混合料导电增强组分。碳纤维根据主要原料又可分为沥青基碳纤维、聚丙烯猜基碳纤维、粘胶碳纤维三类。2005年Wu等在热拌沥青混合料掺入体积百分比为3.8%

8、的碳纤维实现了160Q-m的电阻率，但缺陷是碳纤维在混合料中比较难分散均匀，造价昂贵。磨炼同的硕士论文中，单独掺加体积百分比为7.5%的沥青基碳纤维可以使电阻率达到2.5X102Q-m,碳纤维的掺入提高了沥青混合料的劈裂强度，文中只把碳纤维作为石墨沥青混合料的增强剂，没有涉及碳纤维沥青混合料路用性能的系统研究。综上所述，国内外在纤维沥青混合料、导电沥青混凝料