導(dǎo)電瀝青混凝土

導(dǎo)電瀝青混凝土吳少鵬武漢理工大學(xué)硅酸鹽材料工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2009年9月24日傳導(dǎo)性瀝青混凝土導(dǎo)電瀝青混凝土是在瀝青混合料中摻入適當(dāng)類(lèi)型和適宜摻量的導(dǎo)電相材料，使瀝青混凝土由絕緣材料轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢▽?dǎo)電能力的復(fù)合材料。石墨炭黑碳纖維鋼纖維冶金渣粉末導(dǎo)電相纖維導(dǎo)電相集料導(dǎo)電相前言提綱

研究背景導(dǎo)電瀝青混凝土的制備導(dǎo)電瀝青混凝土的性能導(dǎo)電瀝青混凝土的導(dǎo)電機(jī)理導(dǎo)電瀝青混凝土的機(jī)敏特性廣泛的應(yīng)用前景導(dǎo)電混凝土屏蔽無(wú)線電干擾、防御電磁波金屬陰極保護(hù)系統(tǒng)、接地裝置道路融雪化冰、建筑物加熱智能控制和監(jiān)測(cè)、無(wú)損檢測(cè)一、研究背景功能性融雪化冰清除法機(jī)械設(shè)備鏟雪人工清除機(jī)械清除吹雪機(jī)除雪融化法化學(xué)融化熱融化氯化物融雪劑環(huán)保型融雪劑紅外線加熱導(dǎo)電混凝土法電熱絲法流體加熱法一、研究背景一、研究背景融雪化冰方式類(lèi)型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)清除法人工清除法除雪交徹底效率低、影響交通、浪費(fèi)人力機(jī)械清除法機(jī)械設(shè)備鏟雪除雪面積大、速度快清除不徹底、影響交通、設(shè)備昂貴且閑置期長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益差吹風(fēng)機(jī)除雪除雪安全環(huán)保適用范圍小、機(jī)械需求量大、費(fèi)用高融化法化學(xué)融化法氯化物融雪劑材料來(lái)源廣泛、價(jià)格便宜降低路面耐久性、污染環(huán)境環(huán)保融雪劑環(huán)保、融雪較氯鹽快價(jià)格昂貴難以推廣熱融化法地?zé)峁芊ɡ们鍧嵞茉础⒕G色環(huán)保融雪效率低，初期投資大紅外線管加熱自動(dòng)融雪、易于控制升溫過(guò)于遲緩且受外部風(fēng)向的影響大，現(xiàn)已基本不用電熱絲法不需變壓器等服務(wù)設(shè)施、加熱效果好電熱絲易被行車(chē)荷載破壞，不易維修，限制了其應(yīng)用流體加熱法利用自然熱水源或太陽(yáng)能加熱、綠色環(huán)保系統(tǒng)本身與安裝價(jià)格昂貴、換熱管道易滲漏而影響加熱效果導(dǎo)電混凝土法綠色環(huán)保、融雪及時(shí)、無(wú)需中斷交通要消耗電能，適宜于在機(jī)場(chǎng)、橋面等重要路段應(yīng)用目前，世界各國(guó)主要通過(guò)撒鹽（NaCl、CaCl2）來(lái)實(shí)現(xiàn)融冰化雪。然而，撒鹽法給混凝土橋梁結(jié)構(gòu)和環(huán)境帶來(lái)了許多負(fù)面效應(yīng)。世界上不少?lài)?guó)家因使用除冰鹽，已造成道路、橋梁的嚴(yán)重破壞，目前正在花費(fèi)巨額費(fèi)用進(jìn)行修復(fù)，其經(jīng)濟(jì)損失十分巨大。一、研究背景2003年，美國(guó)內(nèi)布拉斯加州道路管理局在RocaSpurBridge上鋪筑完成了世界上第一條用于融冰化雪的導(dǎo)電水泥混凝土橋面。在經(jīng)過(guò)5年的使用和跟蹤調(diào)查之后，ChristopherY.Tuan等對(duì)各種融冰化雪方式的成本進(jìn)行了對(duì)比分析。一、研究背景結(jié)果表明：導(dǎo)電水泥混凝土初始建造成本為﹩635/m2，使用時(shí)的能源消耗為350W/m2，每場(chǎng)降雪的運(yùn)行成本為﹩0.76/m2，設(shè)計(jì)使用壽命為35年。導(dǎo)電混凝土在未來(lái)有潛力成為最經(jīng)濟(jì)有效的道路融冰化雪方式。一、研究背景一、研究背景1989年，美國(guó)的D.D.L.Chung發(fā)現(xiàn)將一定形狀、尺寸和摻量的短切碳纖維摻入到混凝土材料中，電阻率變化與加載成一定的近似比例關(guān)系，可以使混凝土材料具有自感知內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變，并且電阻率變化的部分不可逆表明電阻率變化能夠反映材料結(jié)構(gòu)的損傷程度的功能。一、研究背景導(dǎo)電水泥混凝土導(dǎo)電瀝青混凝土一、研究背景

在世界各國(guó)已建公路中，水泥混凝土路面所占比例逐漸縮小，瀝青路面已占80％以上；我國(guó)高速公路總里程已超過(guò)5.3萬(wàn)公里，其中90％以上為瀝青路面。瀝青路面對(duì)于行車(chē)具有油耗低、噪音小、抗滑性好、車(chē)輛磨損小等優(yōu)點(diǎn)，目前已在機(jī)場(chǎng)跑道、橋面鋪裝、高速公路、城市道面等主要道路中得到廣泛應(yīng)用。一、研究背景融雪化冰道路監(jiān)測(cè)利用導(dǎo)電瀝青混凝土的機(jī)敏特性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)外部應(yīng)力及其產(chǎn)生的應(yīng)變，甚至內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷的自診斷。導(dǎo)電瀝青混凝土良好的導(dǎo)電性能使其在接通外部電源后，電能轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生足夠的熱量使瀝青路面升溫，實(shí)現(xiàn)融雪化冰。一、研究背景1968年，Mink首次報(bào)道了美國(guó)聯(lián)邦航空局與超級(jí)石墨公司共同研制的石墨(25wt.%)改性瀝青混凝土及其試驗(yàn)路情況：六個(gè)實(shí)驗(yàn)段在兩個(gè)冬季表現(xiàn)出了令人滿意的融冰化雪效果，但電學(xué)性能的不穩(wěn)定性（電阻率顯著增加）制約了后期應(yīng)用。1998年Zaleski公布了兩種不同石墨共同改性的導(dǎo)電瀝青混凝土專(zhuān)利，其石墨摻量為10wt.％～25wt.％。一、研究背景一、研究背景新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃“結(jié)構(gòu)自診斷瀝青基復(fù)合材料”一、研究背景國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目”融雪化冰用多相復(fù)合導(dǎo)電瀝青混凝土的制備及服役行為研究“西部交通科技項(xiàng)目”融雪化冰用導(dǎo)電瀝青混凝土橋面鋪裝技術(shù)研究“研究背景

導(dǎo)電瀝青混凝土的制備導(dǎo)電瀝青混凝土的性能導(dǎo)電瀝青混凝土的導(dǎo)電機(jī)理導(dǎo)電瀝青混凝土的機(jī)敏特性提綱二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備石墨鋼渣纖維導(dǎo)電相優(yōu)選礦料級(jí)配瀝青用量制備根據(jù)級(jí)配理論與組成原理設(shè)計(jì)集料組成根據(jù)擬合公式修正體積性能，確定最佳瀝青用量根據(jù)配伍性與協(xié)同效應(yīng)，針對(duì)導(dǎo)電相的形狀特征和導(dǎo)電率，調(diào)整摻入方式和摻配比例旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型試件，測(cè)定空隙率、礦料間隙率和瀝青飽和度馬歇爾擊實(shí)和車(chē)轍成型試件，測(cè)定常規(guī)路用性能二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備石墨是碳質(zhì)元素結(jié)晶礦物，它的結(jié)晶格架為六邊形層狀結(jié)構(gòu)。每一網(wǎng)層間的距離為3.40埃，同一網(wǎng)層中碳原子的間距為1.42埃。屬六方晶系，具完整的層狀解理。

石墨質(zhì)軟，黑灰色。硬度為1～2，沿垂直方向隨雜質(zhì)的增加其硬度可增至3～5。比重為1.9～2.3。比表面積范圍集中在1~20m2/g。

石墨對(duì)瀝青混凝土導(dǎo)電性能改善效果良好，可作為導(dǎo)電瀝青混凝土的主要導(dǎo)電相材料。二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備導(dǎo)電、導(dǎo)熱性：石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。導(dǎo)熱性超過(guò)鋼、鐵、鉛等金屬材料。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低。石墨能夠?qū)щ娛且驗(yàn)槭忻總€(gè)碳原子與其他碳原子只形成3個(gè)共價(jià)鍵,每個(gè)碳原子仍然保留1個(gè)自由電子來(lái)傳輸電荷。根據(jù)結(jié)晶形態(tài)不同，將天然石墨分為三類(lèi):1、致密結(jié)晶狀石墨2、鱗片石墨3、隱晶質(zhì)石墨二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備纖維類(lèi)導(dǎo)電材料在混凝土中的滲流閾值較低，少量纖維可明顯改善導(dǎo)電粉末填充瀝青混凝土的導(dǎo)電性能。碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量在90%以上，是由人造化學(xué)纖維經(jīng)熱穩(wěn)定氧化處理、碳化處理及石墨化處理等工藝制成的，具有耐高溫、耐磨、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等特性。二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備鋼渣作為集料能顯著提高瀝青混凝土的路用性能，并且可以改善導(dǎo)電瀝青混凝土的導(dǎo)電性能。性能數(shù)值比重>3.2-3.6密度,kg/m3

1600-1920孔隙率﹥3%成分含量CaO40-52SiO210-19FeO10-40MnO5-8MgO5-10Al2O31-3P2O50.5-1S<0.1MetallicFe0.5-10二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備導(dǎo)電復(fù)合材料研究結(jié)果表明其電學(xué)性能與導(dǎo)電相材料摻量有很大的依賴(lài)性如滲流閾值，即隨著導(dǎo)電粒子含量的增加，開(kāi)始時(shí)電導(dǎo)率增加極少，但當(dāng)加入的導(dǎo)電粒子達(dá)到某一含量后，電導(dǎo)率就有一跳躍，劇增十個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

因此為了分析導(dǎo)電相材料摻量與電阻率的關(guān)系和確定最佳的導(dǎo)電材料摻量范圍，對(duì)不同的導(dǎo)電相材料均設(shè)計(jì)不同的摻量。

二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備在討論復(fù)合材料的電學(xué)性能時(shí)均將導(dǎo)電相摻量用體積百分比形式表示，為了便于對(duì)比分析，將導(dǎo)電相材料體積占瀝青體積百分比作為導(dǎo)電相材料體積百分比進(jìn)行電學(xué)分析。mc、ma為導(dǎo)電相材料和瀝青的質(zhì)量；ρc、ρa(bǔ)為導(dǎo)電相材料和瀝青的密度。二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備

在導(dǎo)電瀝青混凝土材料組成設(shè)計(jì)中，導(dǎo)電粉末粒徑小于0.075mm，可作為一部分填料。但導(dǎo)電粉末的密度比礦粉的密度小，若兩者按等質(zhì)量摻入瀝青混合料中，導(dǎo)電粉末的體積將大于礦粉，為保證填料的體積分?jǐn)?shù)一致而不影響其體積性能，需將導(dǎo)電粉末折算成當(dāng)量礦粉質(zhì)量。mb為當(dāng)量礦粉的質(zhì)量；mc為導(dǎo)電粉末質(zhì)量ρl、ρc分別為礦粉和導(dǎo)電粉末的密度二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備根據(jù)導(dǎo)電復(fù)合理論，只有摻入大量的導(dǎo)電相材料才能獲得良好的導(dǎo)電性能，所以瀝青混合料級(jí)配應(yīng)具有良好的顆粒組成和足夠的礦料間隙填充導(dǎo)電相材料。Superpave級(jí)配設(shè)計(jì)方法采用0.45次方最大級(jí)配線圖，同時(shí)特定了級(jí)配的控制點(diǎn)和禁區(qū)，為集料留有一定的空隙，充分發(fā)揮集料的嵌擠骨架作用。二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備Superpave12.5級(jí)配合成篩孔尺寸(mm)1912.59.54.752.361.180.60.30.150.075合成級(jí)配(%)100.095.677.349.529.721.715.710.57.95.7二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備Superpave12.5瀝青混合料的技術(shù)要求瀝青在導(dǎo)電瀝青混凝土中充當(dāng)粘結(jié)料和絕緣材料兩個(gè)角色。瀝青混合料需要有足夠的瀝青裹覆才能提供良好的粘結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)導(dǎo)電相材料由于導(dǎo)電粒子間瀝青膜的阻隔難以形成導(dǎo)電通路而不能改善混凝土的導(dǎo)電性能。合理的瀝青用量需要確保瀝青混凝土的體積性能指標(biāo)復(fù)合技術(shù)要求，又能獲得良好的電學(xué)性能。

二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備AH-70道路石油瀝青性能指標(biāo)試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)果技術(shù)要求針入度（25℃，5s，100g）（0.1mm）70.460~80軟化點(diǎn)（環(huán)球法）（℃）46.5≥46延度（5cm/min、15℃）（cm）>150≥100蠟含量（蒸餾法）（%）1.7≤2.2閃點(diǎn)（℃）308≥260密度（15℃）（g/cm3）1.033實(shí)測(cè)溶解度%99.8≥99.5RTFOT后質(zhì)量變化（％）0.08≤±0.8殘留針入度比（25℃）（％）66≥61殘留延度（10℃）（cm）12.1≥6二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備導(dǎo)電相材料具有一定的吸油性,有一部分瀝青被吸收到石墨的微孔中，并不參與填充礦料間隙率。石墨用量與最佳瀝青用量具有良好的線性關(guān)系，應(yīng)用擬合公式修正體積性能后可采用Superpave指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。Y為最佳瀝青用量X為石墨用量二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備美國(guó)Troxler公司4140-B旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀單板機(jī)操作板控制，液壓加載；

壓實(shí)壓力：200-1000kpa可調(diào)；

旋轉(zhuǎn)角度：0.50-20±0.020可調(diào)；

旋轉(zhuǎn)速度：30±0.5轉(zhuǎn)/分鐘，固定；

旋轉(zhuǎn)次數(shù)：1-999次，可調(diào)；

模筒直徑：100mm，150mm可選；LD-168全自動(dòng)瀝青混合料拌合機(jī)

拌和容量：20升（導(dǎo)熱油加熱）控溫范圍：常溫~300℃拌漿轉(zhuǎn)速：公轉(zhuǎn)47圈/分自轉(zhuǎn)76圈/分控溫精度：±3℃

控時(shí)范圍：0-100分鐘二、導(dǎo)電瀝青混凝土的制備瀝青加熱至160℃；集料加熱至170℃；拌鍋升溫至180℃添加纖維，拌合90s；添加瀝青，拌合90s；添加石墨和礦粉，拌合90s控制混合料溫度140℃裝模旋轉(zhuǎn)成型標(biāo)定旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀脫模；編號(hào)試模加熱至105℃研究背景導(dǎo)電瀝青混凝土的制備

導(dǎo)電瀝青混凝土的性能導(dǎo)電瀝青混凝土的導(dǎo)電機(jī)理導(dǎo)電瀝青混凝土的機(jī)敏特性提綱三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能導(dǎo)電瀝青混凝土的導(dǎo)電性能導(dǎo)電瀝青混凝土的路用性能三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能導(dǎo)電瀝青混凝土的電學(xué)性能電阻率表征了導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，是材料的特征參數(shù)，其倒數(shù)是電導(dǎo)率。導(dǎo)電性好的材料，電荷的載體主要存在于材料的內(nèi)部，電流也是通過(guò)材料的內(nèi)部而流動(dòng)。而對(duì)導(dǎo)電性能差的材料，其表面電荷載體移動(dòng)所形成的電流已不能忽略，為了區(qū)別材料內(nèi)部和表面的電流，分別將其稱(chēng)為體積電流和表面電流，相應(yīng)部位的導(dǎo)電能力分別以體積電阻率和表面電阻率表征。這里所指的電阻率均為體積電阻率。ρ為試件的電阻率；R為試件的電阻；S為試件橫截面積；H為試件的高度。三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能高阻計(jì),靜電計(jì)6517A

產(chǎn)地:美國(guó)廠商:美國(guó)吉時(shí)利KEITHLEY

最高的電流測(cè)量靈敏度1×10-17A；

最高的電阻(率)直接測(cè)量能力5×10-17Ω；

測(cè)量范圍：電流(10-17~10-2A)；電壓(10-6~102/104V)；

溫度(-190~1350℃)；

電阻(10-1~1017Ω)；

電荷(10-15~10-6C)；

濕度(0.3%~100%)電阻率測(cè)定實(shí)驗(yàn)三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能1、石墨對(duì)瀝青混凝土導(dǎo)電性能的改善優(yōu)于炭黑。2、石墨的臨界體積分?jǐn)?shù)為11.0%，由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電體。三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能1、碳纖維單位體積改善效果最好，臨界體積摻量為5%。2、摻加少量碳纖維可明顯改善導(dǎo)電粉末填充瀝青混凝土的導(dǎo)電性能。三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能2、碳纖維的體積臨界摻量最低，少量纖維可明顯改善導(dǎo)電性能。通過(guò)降低石墨摻量，添加碳纖維，可以同時(shí)改善瀝青混凝土的導(dǎo)電性能和路用性能。3、炭黑、石墨和碳纖維在瀝青混凝土中的摻量受到自身物理化學(xué)性能的制約。炭黑的吸油性、石墨的潤(rùn)滑性及碳纖維的分散性分別限制了其在導(dǎo)電瀝青混凝土的應(yīng)用。1、三種導(dǎo)電相材料的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析表明石墨單位體積對(duì)瀝青混凝土導(dǎo)電性能改善效果良好，可作為導(dǎo)電瀝青混凝土的主要導(dǎo)電相材料。三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能全自動(dòng)馬歇爾穩(wěn)定度儀HM-3000主要技術(shù)指標(biāo):

·最大加載25KN，精度0.01KN

·加載速率50.8mm/min·主機(jī)具有存儲(chǔ)功能，可存貯250組試驗(yàn)數(shù)據(jù)水損害是瀝青路面的主要病害之一，瀝青混合料的抗水損害能力是決定路面水穩(wěn)定性的根本因素。評(píng)價(jià)瀝青與礦料的粘附性評(píng)價(jià)瀝青混合料水穩(wěn)定性浸水馬歇爾試驗(yàn)評(píng)價(jià)抗水損害能力凍融劈裂試驗(yàn)三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能MS0為試件的浸水殘留穩(wěn)定度（%）MS1為試件浸水48h后的穩(wěn)定度（kN）MS為試件的穩(wěn)定度（kN）浸水馬歇爾實(shí)驗(yàn)三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能TSR為凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比（%）RT1為常規(guī)試件的劈裂抗拉強(qiáng)度（Mpa）RT2為凍融循環(huán)試件的劈裂抗拉強(qiáng)度（Mpa）凍融劈裂實(shí)驗(yàn)三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能間接拉伸實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)蠕變實(shí)驗(yàn)UTM-25動(dòng)態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能動(dòng)態(tài)蠕變實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)蠕變：第一階段Ⅰ，遷移期，蠕變變形在瞬間迅速增大，但應(yīng)變速率隨時(shí)間迅速減??；第二階段Ⅱ，穩(wěn)定期，蠕變變形呈直線形穩(wěn)定度增長(zhǎng)，應(yīng)變速率保持穩(wěn)定，這是線性永久變形階段；第三階段Ⅲ，破壞期，蠕變變形和應(yīng)變速率均急劇增大，直至破壞。K為車(chē)轍敏感因子，F(xiàn)n為抗車(chē)轍流值三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能摻加石墨降低了車(chē)轍敏感因子K，并且增加了抗車(chē)轍流值Fn，表明石墨增強(qiáng)了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性；碳纖維降低了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。這與常規(guī)車(chē)轍試驗(yàn)得出的結(jié)果相吻合。三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能式中：Nf——試件疲勞破壞時(shí)的重復(fù)荷載作用次數(shù);

σ——施加的應(yīng)力(MPa)；

K、n——由試驗(yàn)確定的系數(shù)。采用間接拉伸疲勞試驗(yàn)，在應(yīng)力控制方式下，瀝青混合料的疲勞壽命-應(yīng)力關(guān)系可用經(jīng)典疲勞方程來(lái)表征：間接拉伸疲勞實(shí)驗(yàn)三、導(dǎo)電瀝青混凝土的性能nkNeatconcrete3.2832887.1Concretewith

22%graphite4.8673593.1Concretewith

22%graphite+0.2%carbonfibers5.4506377.8疲勞損傷是路面破壞的主要形式之一，研究瀝青混合料在一定的交通和環(huán)境條件下的疲勞特性對(duì)于瀝青路面設(shè)計(jì)是十分重要的。在應(yīng)力低于1.0Mpa時(shí)，導(dǎo)電瀝青混凝土的疲勞壽命高于普通瀝青混凝土。提綱研究背景導(dǎo)電瀝青混凝土的制備導(dǎo)電瀝青混凝土的性能

導(dǎo)電瀝青混凝土的導(dǎo)電機(jī)理導(dǎo)電瀝青混凝土的機(jī)敏特性四、導(dǎo)電瀝青混凝土的導(dǎo)電機(jī)理目前，解釋導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電機(jī)制的有粒子接觸導(dǎo)電效應(yīng)，電場(chǎng)發(fā)射效應(yīng)，隧道效應(yīng)等。但沒(méi)有一個(gè)較為完善的、普遍適用的導(dǎo)電機(jī)制來(lái)解釋體系導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成及其導(dǎo)電行為。電導(dǎo)率與頻率的依賴(lài)性電導(dǎo)率對(duì)石墨摻量的依賴(lài)性直流V-I特性四、導(dǎo)電瀝青混凝土的導(dǎo)電機(jī)理滲流理論常用于解釋無(wú)規(guī)則混合導(dǎo)電復(fù)合材料的絕緣-導(dǎo)電轉(zhuǎn)變過(guò)程。隨著石墨摻量增加，導(dǎo)電瀝青混凝土表現(xiàn)典型的滲流導(dǎo)電行為。用最小二乘法擬合公式，可得到導(dǎo)電瀝青混凝土的擬合結(jié)果為t=3.16，Pc=11.0%。由公式作出的滲流模型關(guān)系如圖中曲線所示電阻率與導(dǎo)電相材料的體積分?jǐn)?shù)滿足如下關(guān)系四、導(dǎo)電瀝青混凝土的導(dǎo)電機(jī)理這種高的臨界指數(shù)值，是與導(dǎo)電瀝青混凝土負(fù)載體系的特征相關(guān)，石墨顆粒無(wú)規(guī)則分布在瀝青中，特別是在Pc附近，體系的電導(dǎo)顯然是由通過(guò)導(dǎo)電顆粒間距很窄的絕緣層的隧穿機(jī)制所控制，局部電導(dǎo)與顆粒間距和隧穿幾率有關(guān)，因此具有一定的分布。

當(dāng)Pc=11.0%時(shí)，lgσ與lg（P-Pc）具有良好的線性關(guān)系，但臨界指數(shù)t值明顯高于標(biāo)準(zhǔn)格子滲流問(wèn)題的普適臨界指數(shù)1.6~2.0。四、導(dǎo)電瀝青混凝土的導(dǎo)電機(jī)理在Pc附近，體系發(fā)生隧穿電導(dǎo)，隧穿機(jī)制中電子遷躍幾率p為電子躍過(guò)間隙的能力隨著間隙尺寸的減小而呈指數(shù)增大，間隙尺寸與導(dǎo)電相的摻量有關(guān)。λ為常數(shù)，T為樣品溫度，E為躍遷能隙所需活化能，Ep是越過(guò)壁壘的局部活化能，δ為隧道因子，r為電子必須穿過(guò)的空間距離。四、導(dǎo)電瀝青混凝土的導(dǎo)電機(jī)理假設(shè)石墨粒子隨即分散于瀝青中，粒子間的平均間隙r與體積摻量P有如下關(guān)系隧穿電導(dǎo)有兩個(gè)特征空間距離：電子穿過(guò)的最大空間距離rc和容易穿過(guò)的空間距離r0。導(dǎo)電瀝青混凝土中導(dǎo)電粒子間隙千差萬(wàn)別，當(dāng)間隙小于r0時(shí)，其起到電子遷移捷徑的作用，對(duì)電導(dǎo)率貢獻(xiàn)最大，當(dāng)粒子間隙位于rc和r0之間時(shí)，粒子間隙微小的變化均會(huì)引起電導(dǎo)率的顯著變化。將11%~18%代人公式，發(fā)現(xiàn)lgσ的變化范圍為-2.1~1.8，表明隧穿電導(dǎo)σ隨著P變化極為有限，只在Pc附近一個(gè)很小的范圍產(chǎn)生。四、導(dǎo)電瀝青混凝土的導(dǎo)電機(jī)理在低石墨摻量（P﹤Pc）時(shí)，導(dǎo)電粒子接觸幾率極小且導(dǎo)電粒子間隙大，電子難以躍遷，體系呈絕緣性；在石墨摻量P接近Pc時(shí)，導(dǎo)電粒子接觸幾率小，粒子間隙窄而產(chǎn)生隧道效應(yīng)，局部粒子間的偶然接觸在小區(qū)域內(nèi)起電子遷移捷徑的作用，但隧穿機(jī)制控制體系電導(dǎo)，表現(xiàn)出絕緣-導(dǎo)電急劇轉(zhuǎn)變；在高摻量（P﹥Pc）時(shí)，導(dǎo)電粒子接觸幾率大，粒子接觸效應(yīng)起主要作用，電子在由石墨粒子構(gòu)成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通路內(nèi)遷移，此時(shí)滲流模型可