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原文传递公路工程智能超载感应混凝土的制备研究

论文题名：	公路工程智能超载感应混凝土的制备研究
关键词：	公路工程;超载感应混凝土;碳纤维混凝土路面;智能荷载监控;导电性能;压敏性能
摘要：	公路运营中车辆超载不仅损坏路面结构而且会引发桥梁的垮塌及其他事故。超载感应混凝土具有较好导电性和压敏性，利用其压敏性和周围混凝土基体材料的相容性，可将碳纤维混凝土作为路面材料，对超载车辆进行实时智能监控。同时也可以避免传统方法成本高、影响运营速度等缺点。　　本文针对超载现象从智能混凝土及重载交通混凝土路面发展现状入手，提出将高强混凝土和智能混凝土相结合，制备以碳纤维、钢纤维和石墨为导电相的超载感应混凝土，利用超载感应混凝土的电阻率与荷载间的对应关系实现对荷载的实时监控。主要做了以下工作: 　　首先，探讨了超载感应混凝土的制备工艺，重点研究了碳纤维的分散问题。本文利用聚羧酸高效减水剂对束状碳纤维进行处理，由于聚羧酸高效减水剂带有的大分子量长侧链在水中可以电离出羧基、羟基和磺酸基等基团，这些基团所带的电荷与碳纤维表面的电荷电性相反，所以在碳纤表面的吸附作用下可以大大提高碳纤维的分散性能。　　其次，通过正交试验设计了制备超载感应混凝土的工艺参数，对其电阻率和抗压强度两大试验指标进行了测试，通过直观分析法和方差分析法分析了碳纤维、钢纤维、石墨和硅灰4个因素对超载感应混凝土两试验指标的影响，并且得到了最佳配比。结果表明碳纤维、钢纤维和石墨的掺量对试件的电阻率有显著性影响，随着三者体积掺量的增加试件的电阻率减小;石墨和硅灰掺量对该混凝土的抗压强度有显著性影响，试件的抗压强度随着石墨掺量的增加而减小，随着硅灰掺量的增加而增大。　　再次，通过试验研究了水化龄期、纤维掺量、湿度、粗骨料的掺量和粒径对其电阻率稳定性的影响。试件的电阻率随着龄期的延长而增加，前期增幅较大，后期增幅减缓最终趋于稳定;少量的碳纤维即可有效改善试件的电阻率，随着碳纤维含量的增加电阻率减小;粗骨料掺量增加、粒径增大都会阻碍导电相间的搭接从而破坏导电网络的形成进而致使试件的电阻率增大。　　最后，研究了极限荷载及循环荷载下超载感应混凝土的压敏性即电阻变化率与压应力的关系，并且研究了粗集料的体积掺量和粒径大小对超载感应混凝土压敏性的影响，进而对超载感应混凝土的路用性能进行了评价。结果表明电阻变化率与荷载间存在一一对应的关系;极限荷载作用下，电阻率先减小接近试件破坏时电阻率会突然增大;在弹性范围内等幅循环加卸载作用下，各循环过程电阻率增减幅度、曲线形状基本相同，电阻变化率具有可逆性;通过理论和试验分析得知超载感应混凝土强度较高，压力敏感性较好，另外与周围基体间相容性较好可应用于公路工程超载检测中。
作者：	赵婧
专业：	材料工程
导师：	王瑞燕
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文