超细不锈钢纤维导电混凝土的制备及性能研究

发布时间：2017-10-31 17:21

  本文关键词：超细不锈钢纤维导电混凝土的制备及性能研究

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【摘要】：采用导电混凝土进行冬季路面的融雪化冰是一种绿色环保、有效可行的方法,研制性能优异的导电混凝土具有十分重要的意义。本文采用具有多项优异特性的不锈钢纤维作为导电介质制备导电混凝土,结合路面有限元热模拟和一系列试验研究对该课题进行深入谈论,主要研究内容及成果如下:(1)采用ANSYS构建了道路的表面升温模型和融冰模型,并成功进行了不同环境条件下的模拟计算,分析了影响表面升温和融冰效果的主要因素,并根据模拟分析结果确定了导电混凝土系统的各项设计参数。(2)从制备着手,一方面通过对传统纤维混凝土制备工艺进行改进,找到了制备适合不锈钢纤维导电混凝土的工艺;另一方面对影响其导电性能及力学性能的不同因素进行试验研究,找到了比较合适的配比。(3)针对不锈钢纤维导电混凝土的电阻率随龄期、湿度和温度的变化情况,对其电阻率稳定性进行了相应的研究,表明不锈钢纤维混凝土的电阻率具有非常好的稳定性。(4)利用哈尔滨冬季低温及降雪天气,对不锈钢纤维导电混凝土板进行了室外表面升温、融冰、融积雪及实时融雪的试验研究;另外又利用冰柜模拟低温环境,对导电混凝土板进行了室内的表面升温及融冰的试验研究。证明了模拟结果的正确性和不锈钢纤维导电混凝土融雪化冰的可行性。(5)将不锈钢纤维导电混凝土与PAN基碳纤维导电混凝土,进行了导电性能、力学性能及制成导电板后融雪化冰能力的对比,验证了不锈钢纤维导电混凝土具有优异的综合性能。
【关键词】：不锈钢纤维 导电混凝土 电阻率 强度 融雪化冰
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 国外导电混凝土研究现状10-12
• 1.2.2 国内导电混凝土研究现状12-13
• 1.3 国内外综述简析13-14
• 1.4 导电相的选取14-15
• 1.5 主要研究内容15-17
• 第2章 导电混凝土升温及融冰有限元模拟17-40
• 2.1 引言17
• 2.2 问题简述17-18
• 2.3 传热基本理论18-25
• 2.3.1 傅里叶定律及导热微分方程18-19
• 2.3.2 单值性条件19-22
• 2.3.3 相变分析22
• 2.3.4 表面综合换热系数22-25
• 2.4 有限元分析前处理25-29
• 2.4.1 基本材料参数25-27
• 2.4.2 模型建立及网格划分27-28
• 2.4.3 初始条件及边界条件28
• 2.4.4 外部环境对综合换热系数的影响28-29
• 2.5 有限元计算结果及分析29-37
• 2.5.1 表面升温模拟29-32
• 2.5.2 表面融冰模拟32-35
• 2.5.3 隔热层的影响35-37
• 2.6 融雪化冰系统相关设计参数的确定37-39
• 2.7 本章小结39-40
• 第3章 不锈钢纤维导电混凝土的研制及特性研究40-56
• 3.1 引言40
• 3.2 试验材料和设备40-42
• 3.2.1 试验材料及用途40-42
• 3.2.2 试验设备42
• 3.3 制备工艺的研究42-44
• 3.4 不锈钢纤维掺量的影响44-47
• 3.4.1 试验设计及结果44-45
• 3.4.2 结论及分析45-47
• 3.5 水胶比的影响47-49
• 3.5.1 试验设计及结果47-48
• 3.5.2 结论及分析48-49
• 3.6 振捣的影响49-51
• 3.6.1 试验设计及结果49-50
• 3.6.2 结论及分析50-51
• 3.7 消泡剂的影响51-53
• 3.7.1 试验设计及结果51-52
• 3.7.2 结论及分析52-53
• 3.8 电极对导电混凝土力学性能的影响53-55
• 3.8.1 试验设计及结果53-54
• 3.8.2 结论及分析54-55
• 3.9 本章小结55-56
• 第4章 不锈钢纤维导电混凝土电阻率稳定性的研究56-64
• 4.1 引言56
• 4.2 不锈钢纤维的耐腐蚀性56-58
• 4.3 电阻率随龄期的变化58-59
• 4.3.1 试验设计及结果58
• 4.3.2 结论及分析58-59
• 4.4 湿度环境对导电性能的影响59-62
• 4.4.1 试验设计及结果59-60
• 4.4.2 结论及分析60-62
• 4.5 温度环境对导电性能的影响62-63
• 4.5.1 试验设计及结果62
• 4.5.2 结论及分析62-63
• 4.6 本章小结63-64
• 第5章 室内外融雪化冰试验研究64-78
• 5.1 引言64
• 5.2 试验材料和设备64
• 5.2.1 试验材料及用途64
• 5.2.2 试验设备64
• 5.3 导电板的制作64-65
• 5.4 交、直流电作用下电阻值及升温情况的对比65-67
• 5.4.1 交、直流电作用下的电阻值对比65-66
• 5.4.2 交、直流电作用下的升温对比66-67
• 5.5 室外融雪化冰试验67-73
• 5.5.1 室外表面升温试验67-69
• 5.5.2 室外融积雪试验69-71
• 5.5.3 室外融冰试验71-72
• 5.5.4 室外实时融雪试验72-73
• 5.6 室内表面升温及融冰试验73-76
• 5.6.1 室内表面升温试验73-75
• 5.6.2 室内融冰试验75-76
• 5.7 本章小结76-78
• 第6章 不锈钢纤维混凝土与碳纤维混凝土的对比研究78-85
• 6.1 引言78
• 6.2 不锈钢纤维与碳纤维的对比78
• 6.3 试件的制备78-79
• 6.4 不同导电混凝土的性能对比79-81
• 6.4.1 电学及力学性能对比79-80
• 6.4.2 制成导电板的性能对比80-81
• 6.5 融雪化冰性能的对比81-84
• 6.5.1 室内表面升温及融冰试验对比81-82
• 6.5.2 室外融雪化冰试验对比82-84
• 6.6 本章小结84-85
• 结论85-87
• 参考文献87-93
• 致谢93

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