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偿温降收缩 ［１１］ 。针对越冬层的新型保温措施，张梦溪等 ［１２］ 提出将导电混凝土用于越冬层面，为解决
水工结构工程问题提供新的思路，并利用数值模拟分析了寒潮侵袭下，越冬层的温度及应力变化，为
新型的碾压混凝土用于大坝越冬保温做了可行性研究。
导电混凝土是一种多功能智能材料，具有广泛的应用前景，可用于融雪化冰、阴极保护、电磁屏
蔽、工程接地、结构安全监测等方面。为了深入研究导电混凝土的各项性能和推广应用，国内外都已
开展了大量相关的室内和室外试验。侯作富 ［１３］ 通过理论研究和数值模拟分析了碳纤维导电混凝土用于
路面融雪化冰的 可 行 性， 制 作 并 测 试 了 冬 季 寒 冷 的 室 外 条 件 下 导 电 混 凝 土 板 的 融 雪 化 冰 效 果。
Ｍａｌａｋｏｏｔｉ等 ［１４］ 将碳纤维导电混凝土铺设到停车场路面，研究了不同电极间距、电极材料下导电混凝
土的发热功率，并在冬季 ５ｃｍ厚雪层覆盖下取得了很好的融雪效果。Ａｙｄｉｎ ［１５］ 从环保和降低成本的角
度出发，利用回收的废钢丝和钢粉制作导电混凝土，得到了抗压强度高、电阻率低的适用于路面加热
的理想型导电混凝土。Ａｂｄｕａｌｌａ等 ［１６］ 将保温材料用于导电混凝土下层，提高了能量的利用率，同时提
出了一种预制的导电混凝土板，为导电混凝土的应用提供一种新的思路。Ｆｅｎｇ等 ［１７］ 研究了将导电砂
浆覆盖在阳极周围，水面以上 １６．７ｍ范围内的钢筋均不会腐蚀，水面以上 ０．６７ｍ已腐蚀的钢筋也会
得到较好的保护。Ｙｕａｎ等人 ［１８］ 将钢纤维掺入混凝土中制作的具有复合结构的导电混凝土电磁屏蔽效
果比 ３００ｍｍ厚钢筋混凝土和单种结构导电混凝土的电磁屏蔽效果提高了 ２５．９倍和 ２．４倍。此外，导
电混凝土的电热特性也被应用到工程领域以外的其他行业，Ｓｔａｌｅｙ等人 ［１９］ 利用导电混凝土板作为堆肥
区的热基材料，显著降低大肠杆菌和肠球菌含量。导电混凝土的填充料主要分为碳基材料和金属材
料，金属类材料常用钢纤维、钢渣、钢屑，但在混凝土中掺入这些导电材料会降低混凝土的和易性，
并且金属材料的锈蚀问题会引起后期电阻率的增加，对电阻率的稳定性带来不利影响 ［２０］ 。碳基材料主
要为碳纤维、炭黑、碳纳米管、石墨，碳纤维和碳纳米管导电性能良好但价格昂贵 ［２１］ ，不适用于大体
积水工混凝土制备；石墨作为导电相，掺量高，虽然电阻率下降明显，但混凝土强度降幅大 ［２２］ ；相比
之下，炭黑价格低廉，导电效果好，采用外加剂后分散明显 ［２３］ ，适用于水工大体积碾压导电混凝土的
导电相材料。但是，炭黑颗粒小、比表面积大，作为导电相材料掺入混凝土后，会吸附部分水量，导
致水泥的水化不完全，拌合的混凝土流动性差 ［２４］ ，通常采用提高水灰比或使用高效减水剂来弥补炭黑
的吸水量。虽然掺炭黑的导电混凝土流动性差，但可利用该特点进行碾压施工，从混凝土的胶凝材料
用量、单位用水量等配合比角度来对比，碾压式导电混凝土与用于大坝的碾压混凝土存在着较大的差
异。为了使导电混凝土长龄期下保持较低且稳定的电阻率，需要掺入较多的炭黑，但相应地会降低混
凝土力学性能，为了满足相关的力学性能，混凝土配合比中水泥的掺量也需要增加。
电阻率是影响导电混凝土电热性能的关键，近年来国内外研究炭黑型导电混凝土的电阻率主要从
炭黑掺量 ［２５ － ２６］ 、龄期 ［２６］ 、水灰比 ［２７］ 、复掺导电材料 ［２８］ 等方面来分析。大体积水工混凝土中粗骨料含
量较大，需明确适用于水工结构的碾压式导电混凝土粗骨料含量对力电性能的影响。在前期研究中，
通过力学试验和数值模拟分析了粗骨料含量对 ＥＲＣＣ力学性能的影响 ［２３］ 。本文从粗骨料含量对电阻率
影响的角度出发，制备不同骨料含量下的 ＥＲＣＣ试件，研究了导电混凝土电阻率与龄期及骨料含量的
关系；其次，通过 ＥＲＣＣ － ２Ｄ细观模型量化 ＩＴＺ与砂浆电阻率的关系；最后，建立了 ＥＲＣＣ － ３Ｄ细观
模型分析了粗骨料体积分数、炭黑掺量、级配等因素对 ＥＲＣＣ电阻率的影响，提出了适用于水工结构
的 ＥＲＣＣ电阻率计算模型。

２ 不同骨料含量 ＥＲＣＣ电阻率试验

２．１ 原材料与试样制作 本文试验制作的 ＥＲＣＣ原材料采用 Ｐ·Ｏ４２．５Ｒ普通硅酸盐水泥、纳米炭黑、
天然河砂、碎石、分散剂、消泡剂、高效减水剂等，采用电阻率低且稳定的 ４目紫铜网作为电极内埋于
试件全断面。为了减小除骨料含量外其他原材料对电阻率的影响，砂浆基体的各组分比例保持不变，各
组分质量比为水 ∶水泥 ∶砂 ∶炭黑 ∶分散剂 ∶消泡剂 ∶减水剂 ＝ ０．５５∶１∶３∶０．０８∶０．０４∶０．００４∶０．００８ 。
不同骨料含量下的 ＥＲＣＣ配合比如表 １所示，纳米炭黑的性能指标如表 ２所示。

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