導讀

    普通瀝青混凝土的電阻率高，電阻率一般在106～109Ω·cm范圍內(nèi)，屬電的不良導體。對于交流電來講，干燥的瀝青混凝土是良好的絕緣體，其電阻率約為1013Ω·cm。然而，還存在一種會導電的混凝土——導電瀝青混凝土！那什么是導電瀝青混凝土呢？在道路建設和養(yǎng)護運用中有什么特殊的功能呢？  
   

 1、什么是導電混凝土？

    導電瀝青混凝土是一種具有符合規(guī)定的電性能和一定的力學性能的特種新型混凝土，其基本原理是，在普通瀝青混凝土中加入一定量的導電材料，即導電材料部分或全部取代混凝土中的普通骨料，在不影響瀝青混凝土路用性能的同時，使其具有一定的電學性能。
    導電瀝青混凝土主要是依靠導電材料的相互接觸進行導電的。目前可以作為導電混凝土導電相的材料有導電粉末、導電纖維、導電集料三類，主要有石墨、炭黑、碳纖維、鋼纖維、鋼渣等。導電材料可取代部分骨料摻入或作為單獨組分直接摻入。現(xiàn)在研究最多的是碳纖維導電混凝土和石墨導電混凝土。

    2、導電混凝土的功能

    導電瀝青混凝土具備熱和電的感知和轉(zhuǎn)換能力，這就使得它具有特殊的功能。對于道路領(lǐng)域?qū)щ姙r青混凝土具有兩方面的功能：一方面可以利用路用性能變化與其電阻變化之間的關(guān)系，對瀝青混凝土內(nèi)部的疲勞損傷進行判斷，進而確定瀝青混凝土路面的養(yǎng)護時機；一方面可以利用其電阻性能，在路面兩端施加一個安全電壓，使導電瀝青混凝土加熱升溫融化道路表面的冰雪。
    導電瀝青混凝土可以利用瀝青路面受到車載的作用后輸出的電阻值的變
    化來判斷路面的服役狀態(tài)。導電瀝青混凝土在受到荷載后的電阻變化可分為四個階段（圖3）：
    ①初壓實階段A-B，在該階段中，導電瀝青混凝土剛剛受壓發(fā)生形變，導電填料開始相互接觸，電阻開始下降；
    ②無損傷階段B-C，在該階段中，導電瀝青混凝土不斷受壓，導電填料接觸的更加嚴密，同時內(nèi)部也產(chǎn)生了許多細小的微裂紋，導致導電通路的生成和破壞速率相同，電阻變化非常小；
    ③有損傷階段C-D，在該階段中，導電瀝青混凝土的形變達到極限，導電填料不再被壓縮，導電通路不再增加，同時，內(nèi)部的微裂紋逐漸擴大，大多數(shù)導電通路不斷被破壞，導致電阻開始增加；
    ④破壞階段D-E，在該階段中，導電瀝青混凝土被破壞，導電通路被徹底破壞，電阻陡然上述。

 

     因此，導電瀝青混凝土可以通過電阻的變化來判斷內(nèi)部的損失和疲勞，從而確定瀝青混凝土的養(yǎng)護時機，并及時進行養(yǎng)護，延長使用壽命，確保了瀝青混凝土路面的服役年限。圖4為導電瀝青混凝土養(yǎng)護時機判斷示意圖。利用導電瀝青混凝土的電阻變化來確定養(yǎng)護時機，在預測瀝青混凝土路面疲勞壽命，智能養(yǎng)護管理方面具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?

    （2）應用于道路融冰雪

    冬季的降雪為道路交通安全和經(jīng)濟發(fā)展帶來了極大的影響。為了保障道路行車安全，保證經(jīng)濟通道的暢通，路面及時有效的除雪方式是研究的熱點之一。
    目前，主要的融雪化冰的方法是機械清除法和撒鹽融化法。機械除雪法是利用機械設備除雪，但是除雪不徹底，機械使用效益低；撒鹽融化法是利用鹽降低水的冰點，從而使冰雪融化，但是鹽的腐蝕性對瀝青混凝土的損害大，同時也造成周圍環(huán)境和水源的污染。
    導電瀝青混凝土通過添加導電材料，降低了瀝青混合料的電阻率，并使瀝青混合料具有了一定的導熱能力。
    導電瀝青混凝土在不同功率下通電發(fā)熱升溫模擬曲線。對導電瀝青混合料施加不同的功率，可以在不同的時間內(nèi)使瀝青混凝土快速的升溫到冰點以上，從而達到融雪化冰的目的。利用導電瀝青混凝土的電阻加熱可以及時有效的融雪化冰，在道路安全和暢通方面具有重要意義。
 

   結(jié)語

    導電瀝青混凝土是一種新型的特種功能混凝土，具備熱和電的感知和轉(zhuǎn)換能力，是一種“智能”型材料。導電瀝青混凝土具有材料來源廣泛，制備簡單，經(jīng)濟等特性。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，今后在道路建設和養(yǎng)護領(lǐng)域?qū)粡V泛應用。