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沥青混凝土广泛应用于高等级公路和机场跑道。沥青混合料的电阻率约为10~7~10~9Ωm,属于绝缘体材料。通过掺入适量的导电相材料,改善沥青混合料的电学性能,可望获得多功能的沥青混凝土,将会对沥青路面冬季融雪化冰、路面损坏检测、公路交通智能化管理等产生深远的影响。 导电沥青混凝土的级配设计采用Superpave设计方法,合成曲线尽可能远离禁区,提供足够的矿料间隙率来填充高掺量的导电相材料。导电粉末可作为一部分填料,但与矿粉的密度差异大,需折算成当量矿粉质量。通过掺入炭黑、石墨和碳纤维可改善沥青混凝土的导电性能。炭黑的吸油性、石墨的润滑性及碳纤维的分散性分别限制其在导电沥青混凝土的应用。石墨单位体积对沥青混凝土导电性能改善效果良好,与其它导电相材料复合改性时改善作用显著,可作为导电沥青混凝土的主要导电相材料,少量碳纤维作为辅助导电相,同时炭黑代替部分矿粉既可起增强作用。掺入少量短切碳纤维可明显改善导电粉末填充沥青混凝土的导电性能,发挥碳纤维大的长径比所具有的导电桥梁作用和导电通路短接作用,改善电子的导电机制。 导电沥青混凝土中导电率与石墨掺量依赖性可用渗流理论解释其导电通路的形成。导电沥青混凝土的导电行为则可用隧道效应进行分析,交变电场中的导电行为可等效为电阻R和电容C并联,非线性V-I特性产生于隧道效应时粒子间的非线性导电和高电场时诱发额外的导电通路,二者是粒子间隙的函数,与电子跃迁能力有关。 石墨对沥青的吸收能力强,评价导电沥青混凝土的体积性能指标必须考虑吸收沥青。马歇尔残留稳定度试验、冻融劈裂试验和车辙试验表明石墨导电沥青混凝土的抗水损害能力强,高温稳定性能良好,可作为新型路面使用。通过控制沥青用量和石墨用量,增加沥青混凝土的压实度,可获得稳定的导电性能。压敏产生的原因是导电沥青混凝土试件的压缩邻近效应、微裂纹和石料间的剪切力使部分导电通路错位。而温敏产生的原因则为沥青的体积膨胀、石墨和沥青的热膨胀系数差异、内部应力和沥青温度敏感性共同作用的结果。