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原文传递导电沥青混凝土的导电特性与工程应用研究

论文题名：	导电沥青混凝土的导电特性与工程应用研究
关键词：	道路工程;沥青混凝土;导电特性;路用性能
摘要：	随着我国沥青混凝土路面建设的飞速发展，路面的养护与安全问题受到广泛的重视，对养护时机的判断，冬季的融雪化冰的研究已经成为国内外沥青混凝土材料领域的研究热点。近些年来，导电沥青混凝土以其具有良好的压敏性能，自愈合性能和电热性能受到广泛的关注并进行了相关研究。目前，导电沥青混凝土的很多制备技术，性能参数测试都是在室内试验的基础上完成的，这在一定程度上限制了导电沥青混凝土在工程实践中的应用。因此，探明导电沥青混凝土导电特性与原材料，外界条件的关系，揭示导电填料与沥青的界面行为，研究导电沥青混凝土老化后的性能，提出导电沥青混凝土的施工关键技术对导电沥青混凝土的推广与应用具有重要的理论指导意义。　　本文从原材料与外界条件出发，研究了沥青、导电填料和集料对导电特性的影响，揭示了不同压力、不同温度、不同湿度条件下的导电特性变化规律；利用X荧光分析(XRF)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见光谱(UV-Vis)、接触角测量等技术手段表征了导电填料与沥青的界面行为；通过室内加速老化的方法，测试老化后的导电沥青混凝土的路用性能与电学性能，建立老化衰减模型，评价其服役行为；提出了导电沥青混凝土的拌和、运输、摊铺、碾压技术，并测试了近2年的电学性能与路用性能的变化。主要结论如下：　　（1）为了获得优良的导电特性，集料的个体特征方面，其长宽比应小于2:1，偏心率小于0.78为宜；集料的组合特征方面，Superpave与AC级配具有类似的试验结果，都具有良好的空隙和连通性。此外，鳞片石墨的表面间距与导电沥青混凝土的矿料间隙率（VMA），空隙率（VV），石墨的体积掺量，石墨的粒径有关，并建立了导电沥青混凝土的电阻模型。　　（2）在恒力作用下导电沥青混凝土出现电阻蠕变；在变力的作用下导电沥青混凝土出现压敏现象。这与导电通路的形成，石墨-沥青-集料界面效应，微裂缝效应有关。　　（3）在不同的温度、湿度作用下，导电沥青混凝土的电阻随着温度、湿度而变化，表现出一定的温度、湿度效应，表明导电沥青混凝土经过多年的服役后，其电阻不单反映当时的内部疲劳损伤情况，还会根据当地的气候条件而发生不可逆的增加。　　（4）鳞片石墨表面介孔多，孔隙发达，比表面积大，沥青可在其表面形成较为发育的吸附溶化膜。沥青与石墨的粘附功随着沥青的温度升高而增加。鳞片石墨在沥青中拌和时，处于先吸热后放热的过程。　　（5）石墨-沥青分散系统是一个松散的均匀堆积系统，导电沥青胶浆中导电网络的电阻主要就是石墨颗粒间的电阻。鳞片石墨颗粒在酸环境下ζ电位均为正值，表明石墨-沥青体系的导电网络是比较稳定的体系。　　（6）经过室内加速老化后，导电沥青混凝土与普通沥青混凝土相比，路用性能接近。导电沥青混凝土的电学性能的衰减是由上至下的，由外而内的。利用时温等效原理建立了导电沥青混凝土的在135℃老化条件下的路用性能与电学性能的老化衰减模型。　　（7）建立了导电沥青混凝土的拌和模型，提出了将石墨加入技术；确定了导电沥青混凝土的拌和工艺。采用“三明治”结构的电极形式，提出了导电沥青混凝土的摊铺与碾压关键技术。铺筑的导电沥青混凝土路面具有良好的路用性能与电学性能，满足沥青混凝土路面损伤诊断，融雪化冰的需求。
作者：	唐宁
专业：	材料学
导师：	吴少鹏
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文