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碳纤维导电混凝土在路面结构中的应用研究
| 论文题名： | 碳纤维导电混凝土在路面结构中的应用研究 |
| 关键词： | 碳纤维导电混凝土;路面结构;电热性能;升温试验;除冰试验 |
| 摘要： | 在我国北方的寒冷地区，冬季降雪、路面冰冻是导致交通事故和影响道路使用寿命的重要原因。相对于传统的化学除雪和机械除雪等道路除冰雪方法，利用碳纤维导电混凝土的电热性能使路面的积雪或积冰融化是一种可行且环保的方法。 本文拟在前人的研究基础上，研究以PCC(水泥混凝土)+AC(沥青混凝土)复合式路面为基础，采用高强全轻混凝土做保温层的碳纤维导电混凝土在道路、桥梁、隧道以及人行道路面结构中的应用。 首先制作了各结构层的材料，组合后进行升温试验、冰柜除冰试验及全轻混凝土的保温效果试验，记录试验过程中各层的温度变化和电热层的电阻率变化加以分析。探索在实际路用工程中合适的碳纤维掺量和电热除冰雪效果。最后利用ANSYS有限元软件模拟在环境迅速降温时电热混凝土通电工作给路面温度场带来的改善。 试验表明：水泥、沙、石的比例为1：1：2，PAN基短切碳纤维掺量为配比水泥质量的6.0％时，混凝土综合性能最好；使用密度800级的碎石型页岩陶粒与陶砂，可以制作出满足路用性能且导热系数只有0.44(W/m·℃)的全轻保温混凝土，仅为普通混凝土的1/4；将材料进行结构组合后的升温试验中通电约30分钟时沥青层表面开始升温，经过300分钟最终升高24℃，升温效果明显；除冰试验中500分钟后可以完全溶化初始温度—16℃，厚度1.5cm冰块，具有除冰效果；试验中全轻混凝土保温层的设置，相对于普通混凝土垫层，使电热混凝土与全轻混凝土之间的温度增加了8℃，沥青表面温度提高了6℃，保温效果明显；在人行道中的应用试验中，大理石表面温度经过5个小时的升温，升高了35℃，升温效果较好。 采用ANSYS有限元分析软件进行分析发现：如采用降温前预加热的措施，甚至可以改变环境降温时沥青表面温度的下降过程，始终保持上升状态维持在0℃。 本文的研究一切从工程实际出发，目的是为了拓宽电热混凝土在道路工程中的应用领域，为碳纤维电热混凝土最终在工程实际中应用进行实验性探索。 |
| 作者： | 魏晓冬 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 王福建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学建筑工程学院 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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