导电混凝土电热除冰化雪的功率分析

分析了目前常用除冰化雪方法的利弊，介绍了导电混凝土电热除冰雪的工作原理；从能量守恒的角度分析了导电混凝土电热除冰雪的最低功率需求；实验测试了碳纤维混凝土电热功率与电压的关系，表明碳纤维混凝土通电后产生的热量能够满足冬季路面除冰化雪的需要。     

碳纤维导电混凝土电热升降温规律研究

根据能量守恒定律建立并求解了碳纤维混凝土电热升温和降温微分方程,得到了碳纤维混凝土在升温和降温阶段温度随时间的变化曲线,该曲线综合反映了碳纤维混凝土的散热面积、电热功率和对流辐射系数对升温过程的影响;实验测试了碳纤维混凝土电热升温和降温曲线,实测结果与计算值吻合较好.     

导电混凝土除冰化雪系统输入功率的有限元计算

用有限元程序成功地分析了导电混凝土除冰化雪系统.通过对除冰时的分析,验证了方法的正确性,同时得到了除冰时间与输入功率的关系,进而确定了除冰时所需的最小功率.通过对除雪时的分析,得到了经济合理的除雪方式及最小输入功率,为导电混凝土的制作和该系统的工程应用提供了坚实的理论基础.     

炭黑导电混凝土和碳纤维炭黑导电混凝土电热试验

目的为开发出融雪化冰或室内升温用的新型功能混凝土材料,研究炭黑导电混凝土(Carbon Black Conductive Concrete)和复掺碳纤维炭黑导电混凝土(Carbon fiber-carbon Black Diphasic Conductive Concrete)的导电性能以及电热效应.方法通过制作两种材料插有电极的立方体混凝土试块并测量记录不同龄期下的电阻率,比较分析两种材料的导电性能,并考虑碳纤维对导电性的影响作用.将两种材料试块分别串联进直流电路中,观察其通电发热情况并比较发热效果和电阻率的变化情况.结果相对于炭黑导电混凝土,复掺碳纤维炭黑导电混凝土的导电性更好,其中炭黑掺量为1%、碳纤维掺量为2%的试块电阻率低于100Ω·cm.两种材料通电发热速率均比较稳定且升温效果较好.单掺炭黑导电混凝土试块电阻率随通电时间延长变化较稳定,而复掺碳纤维炭黑试块电阻率受极化效应影响较大.结论相对于单掺炭黑导电混凝土,复掺碳纤维炭黑导电混凝土有更好的导电性,但其电阻率稳定性还有待研究.而单掺炭黑导电混凝土在通电发热试验中,其电阻率变化较小,具有较好的电阻率稳定性.     

碳纤维混凝土电热红外无损检测的灵敏性分析

利用碳纤维混凝土的电热效应，在电致发热的情况下，对含预制裂纹的碳纤维混凝土缺陷体进行红外无损检测，检测的灵敏性在于缺陷体被检表面上的最大温差。在建立了有内热源的热传导理论分析模型的基础上，采用有限元的方法计算得到了电热碳纤维混凝土缺陷体的表面温度分布及其最大温差，分析表明：随材料电阻率的降低和裂纹逐步加深，检测灵敏性显著提高，为优化和评估电热红外检测方案提供了重要的数值依据。     

电极对碳纤维导电发热混凝土性能的影响

研究了四电极法和埋入电极法得到的电阻差异性规律，同时也研究了埋入不锈铜片电极及埋入网状电极在电阻率、电热效果方面的差异，提出了可采用上下式电极来制作导电发热混凝土的方案，并将路面融雪化冰用碳纤维导电混凝土所需的碳纤维体积含量降低到了0．22%，不仅可以大幅降低制作发热混凝土的成本，而且还可以提高发热混凝土铺层的强度。     

碳纤维水泥基复合材料电热层的热应力分析

当碳纤维水泥基复合材料（ＣＦＲＣ）电热层与混凝土层固定在一起并且通电使之发热时，电热层的热膨胀受到限制将会产生热应力，本文首先建立了一定尺寸的ＣＦＲＣ电热层的热应力分析模型，采用有限元方法研究了不同的发热温度时ＣＦＲＣ的八面体剪应力，得出当发热温度较高时电热层的破坏危险性较大。     

安全电压下石墨基导电砂浆的致热、除湿和除冰效果

以自制的石墨基导电砂浆板为研究对象,在外加安全电压下,对其致热、除湿和除冰的效能进行了研究。介绍了石墨基导电砂浆板的制作流程及实验装置,SEN表征了其内部形貌结构,得出了导电砂浆板的温度变化、工作效能等随通电时间的变化结果。实验结果表明,石墨作为导电砂浆的功能基元,能均匀分散,形成一个完整的导电网络;给石墨基导电砂浆板输入35．8V的安全电压,其自身升温速率平均达1．57℃／min,最高除湿速率为0．42（g·m^-2·℃^-1s^-1）,最高除冰速率达到100（g·m^-2·min^-1）。     

橡胶粉和钢渣粉对混凝土介电性能和微波除冰效率的影响研究

采用回收橡胶粉和钢渣粉等工业废弃物改善普通混凝土的微波吸收性能,使之可用于混凝土路面的微波除冰。通过实验研究橡胶粉和钢渣粉掺量对混凝土的介电性能、微波加热除冰效果以及力学性能的影响,结果表明:在2.3～2.5GHz频率范围内,混凝土的相对介电常数和相对损耗因子都随橡胶粉和钢渣粉掺量的增加而增加,钢渣粉对于混凝土介电性能的提升程度要高于橡胶粉。因此,在微波作用下混凝土表面的升温速率随橡胶粉和钢渣粉掺量的增加而增加,而冰层脱落时间却明显缩短。冰层从混凝土表面脱落时,混凝土邻冰区的温度约为4～6℃。混凝土的抗压强度和抗弯强度随橡胶粉掺量的增加而减小,但随钢渣粉掺量的增加而增加。     

碳纤维混凝土梁电热效应驱动下的变形分析

在输入稳定通电功率条件下,利用热传导理论导出了碳纤维混凝土梁电热效应驱动下的内部稳定温度场及其位移理论公式,并导出了梁的上下表面温差及变形与输入功率的关系.通过碳纤维混凝土梁电热效应驱动下的变形实验,证明了理论模型的可信度,并由此确定了该混凝土的热导率和在该实验条件下的对流换热系数等有关物理参数,这将对机敏混凝土梁的变形自调节研究具有指导意义.     

融雪化冰用碳纤维混凝土的导电性能研究

阐述了将用于路面融雪化冰的导电性能优良的碳纤维混凝土的制作过程，特别说明了一种效果较好的电极的制作方法，并通过实验分析了该种导电混凝土电阻率与碳纤维的种类、电极大小的关系以及电阻随龄期及温度的变化情况，结果说明制作出的导电混凝土具有良好的性能，可用于工程实际。     

导电混凝土应用于建筑采暖工程的计算方法

导电混凝土作为一种新型建筑材料,将其应用于建筑采暖工程中,可有效节约资源、保护环境。室内空气温度是建筑采暖的主要关注点,针对导电混凝土作为建筑采暖地面的问题,在考虑电热效应、辐射换热与对流换热等的基础上,给出了混凝土温度场、室内空气平均温度的计算方法,无需对空气建模,简化了前处理工作量。与室内试验结果对比分析表明,计算结果与试验结果相对偏差在1.34%左右,验证了所提出计算方法的正确性与可用性。针对室内采暖效率,进行了不同组合工况的数值模拟分析,说明了通电电压、混凝土厚度的可挖潜能力较弱,导电混凝土的电阻率敏感性较强,是可挖潜的重要影响因素。     

融雪化冰用钢渣导电沥青混凝土的电阻稳定性

探讨了不同石墨掺量下钢渣导电沥青混凝土(conductive asphalt concrete using steel slag as aggregate,CACS)的电阻稳定性,研究了温度、氯盐溶液、载荷变化对钢渣导电沥青混凝土电阻率的影响.试验表明,钢渣作为集料复掺石墨制备出的钢渣导电沥青混凝土,电阻随时间变化小,在氯盐溶液中其电阻稳定性也良好.钢渣导电沥青混凝土的电阻呈现明显的正温度系数效应(positive temperature coefficient,PTC),电阻率随着温度的升高而逐渐增加,具有良好的温敏性;电阻率随着压力的增大而减小,卸载后电阻率有所增加,但不能完全恢复到原来的电阻率.     

碳纤维致热混凝土的阻温特性研究

研究了不同碳纤维含量的混凝土 2 8d导电性和抗压强度。研究发现 ,碳纤维混凝土具有优良的导电性和力学性能 ,在碳纤维含量为 1.0 %时 ,抗压强度达到最大值 ,而碳纤维含量高于此值 ,导电性也无明显下降。同时还对碳纤维混凝土进行了电热效应实验 ,实验表明 ,碳纤维混凝土具有良好的电热效应和阻温特性 ,表现出 PTC效应和 NTC效应。当温度低于 10 0℃左右时 ,NTC效应占主导地位 ;当温度高于 10 0℃左右时 ,PTC效应占主导地位。     

Electrical Conductivity of the Carbon Fiber Conductive Concrete

This paper discussed two methods to enhance the electrical conductivity of the carbon fiber（CF） electrically conductive concrete. The increase in the content of stone and the amount of water used to dissolve the methylcellulose and marinate the carbon fibers can decrease the electrical resistivity of the electrically conductive concrete effectively. Based on these two methods, the minimum CF content of the CF electrically conductive concrete for deicing or snow-melting application and the optimal ratio of the amount of water to dissolve the methylcellulose and marinate the carbon fibers were obtained.     

Influential Factors on Deicing Performance of Electrically Conductive Concrete Pavement

The deicing experiment of carbon fiber reinforced electrically conductive concrete （CFRC） slab was conducted in laboratory at first, then the deicing process of CFRC parement was analyzed by means of finite element method （FEM）. At last, based on the energy conservation law and the computing restdts of finite element method, the influential factors including the setting of electric heating layer, environmental temperature, the thickness of ice, material parameters, and deicing power on deicing performance and energy consumption were discussed.