随着物质水平的提高,人们对室内舒适度的要求越来越高,建筑采暖已成为大多数人渡过寒冬必不可少的需求,已有研究通过对室内空气流场及人体温度场分析,发现地板辐射采暖是最舒适的采暖方式。目前,常用的地板辐射采暖材料有:电缆、电热膜和低温热水管,其中,低温热水管存在热量损失严重、占用空间大等缺点;电缆、电热膜都是铺设在装饰层的下面,当发生故障维修时需要破坏全部装饰层,造成资源大量浪费。近年来,导电混凝土在路面融雪除冰的应用越来越成熟,其良好的电热性能亦可用于室内采暖。目前关于导电混凝土的研究多为50mm左右的厚板,厚板用于室内采暖时会减少室内的净高,增加楼面荷载。但导电混凝土板的厚度越薄,其制作工艺越困难,混凝土发热越易出现不均匀现象,目前文献缺少针对导电混凝土薄板的相关研究。另一方面,现有研究更注重导电混凝土材料本身的改性,却忽略了实际铺设的系统工程研究。本文采用钢纤维和石墨两种导电相材料制备厚度仅为20mm的导电混凝土薄板,分别探讨了电极间距、电极铺设方式、硅灰和不同配比对导电混凝土薄板性能的影响。在此基础上,选择电热性能最好的导电混凝土薄板开展了室内试铺实验,测试了混凝土板及室内空间的温度场分布;采用Fluent软件进行了导电混凝土发热的数值模拟,并将其结果与实测结果进行了对比分析。主要有以下成果:(1)分析了电极间距和电极铺设方式对导电混凝土薄板电阻率及发热速率的影响。试验结果表明:在其它条件相同时,不同电极间距的导电混凝土薄板的电阻率大小基本接近,在数值模拟中,可以将导电混凝土薄板假设为均质导体材料;配比相同时,上下式电极的导电混凝土薄板的发热速率是左右式电极板的181.9倍,因此上下电极的铺设方式是较好的施工方案。(2)探讨了硅灰对导电混凝土薄板的强度、电阻率与电热性能的影响,并从微观的角度进行了机理分析。试验结果发现硅灰可以改善水泥石界面的粘结性,提高导电混凝土的强度;结合能谱分析,石墨颗粒被硅灰形成的水化产物包围,阻断了C原子的跃迁,导致电阻率的升高,进而降低了薄板的发热效果;另一方面,硅灰的掺入可以使薄板表面最大温差至少减少3.01%,改善了导电混凝土薄板整体均匀发热效果。(3)根据前期试验结果,当钢纤维掺量2.5%、石墨掺量6%时,导电混凝土薄板的电热性能最优,选择此配方进行室内采暖试铺试验。试验设计3×3发热板块的采暖系统,包括温控开关和保险管座,实现了整个采暖系统的温度智能控制及安全预警,同时也便于故障的排查。试验结果说明了导电混凝土薄板采暖系统的有效性;其耗电量为0.68元/平米/天,与现有电缆地暖的能耗持平。本试验所设计的地暖系统可以为导电混凝土板的工程应用提供参考方案,具有重要的实用价值。(4)基于室内采暖的实测试验数据,采用Fluent软件进行数值模拟分析,通过调整模型和材料的物理参数使实测试验值与模拟数据相接近。所获得的数值模型可以用来预测掺入不同导电相材料的导电混凝土薄板在封闭房间的温度场分布;在确定采暖所需发热功率的条件下,可采用此模型计算导电相材料的配合比。