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.
采用超声波对钢管结构进行损伤判别和结构健康监测在实际工程应用中有着重要的应用意义。本文采用理论分析与试验验证相结合的方法研究管状结构超声导波的频散性能,旨在明确应力状态是否对其频散性能造成影响。首先,本文针对导波的频散特性从理论上进行了分析,并通过数值计算绘制完成了相应频率的频散曲线。其次,建立一个利用压电陶瓷材料组成的试验系统,通过实验验证了理论计算的频散曲线的正确性,以及存在应力状态下对导波的影响。在随机选择的钢管中激励50 k Hz^70k Hz范围内的纵向模态的超声导波,采用飞行时间法检测和计算导波群速度。结果表明,试验得到导波群速度与频散曲线给出的理论值较接近,验证了频散曲线的正确性;另外,应力状态对导波群速度的影响不敏感,其影响可以忽略不计。
