导电沥青混合料电热及自愈合特性研究

来源 :河北工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dongmeizi1988
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沥青材料具有自愈合特性,这是由于沥青是一种具有温度和时间依赖性的粘弹性材料,具有流动或渗入裂缝的能力。但是沥青在自然状态下流动或渗入裂缝的能力过于微小,因此需要增强沥青的流动性能,裂缝才能够快速愈合。本文通过掺入导电相材料制备导电沥青混凝土,通过提高沥青混凝土内部温度加快沥青的流动,并对导电沥青混凝土的电学、热学及愈合性能进行了分析。主要研究导电沥青混凝土的制备、导电连接技术、导电沥青混合料电学及裂缝周围温度场分布规律,最后对沥青混合料愈合特性进行对比研究。首先,沥青混合料中裂缝的愈合程度主要依靠沥青材料的性质,本文选择碳纤维、石墨作为导电相材料,对不同掺量的碳纤维石墨导电沥青胶浆常用指标性能进行研究。结果表明:导电沥青胶浆在通电过程中裂缝周围升温较快,使沥青胶浆裂缝快速愈合,但碳纤维、石墨的掺量超过临界点时胶浆自愈能力反而会随掺量增加而降低。通过电阻率法、红外热成像法及数字图像处理技术定义了胶浆愈合能力水平,评价了沥青胶浆在通电加热过程中自愈行为。其次,通过对导电沥青胶浆试验研究,确定了导电沥青混凝土自愈合特性研究方法的可行性。因此制备碳纤维石墨导电沥青混凝土,通过测量导电沥青混凝土的电阻率和升温实验,确定导电相材料的掺量,得到碳纤维掺量0.5%+石墨掺量10%的试件导电、升温性能最佳。然后,探究导电沥青混凝土的通电加热特性和机理,确定优化的通电加热愈合方案,采用红外热成像仪测试得到导电沥青混合料裂缝周围温度场数据,用Matlab软件绘制裂缝周围温度场云图。对沥青混凝土小梁进行三点弯曲试验,通过“断裂—愈合—再断裂”的循坏愈合试验,分析沥青混合料的重复愈合能力。结果表明:小梁试件在反复开裂、反复愈合后,愈合恢复率下降,重复愈合对愈合性能有很大的影响,导电沥青胶浆及导电沥青混凝土裂缝可以快速愈合,裂缝处的温度与周围的温度有明显的温度差值,可以定向修复裂缝。最后,总结分析导电沥青混凝土愈合行为特性,为进一步开发更有效的基于通电加热愈合技术应用于实践奠定基础。
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