PAGEPAGE5全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃立項(xiàng)申請(qǐng)表項(xiàng)目名稱：立項(xiàng)人：所在院（系）：手機(jī)：電子信箱：申請(qǐng)金額：訓(xùn)練場(chǎng)地：申請(qǐng)日期：北京航空航天大學(xué)教務(wù)處二○一一年

填表說(shuō)明填寫申請(qǐng)表前，請(qǐng)先認(rèn)真閱讀《北京航空航天大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃實(shí)施規(guī)定》。申請(qǐng)表各項(xiàng)內(nèi)容，要實(shí)事求是，逐條認(rèn)真填寫。表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，字跡要清晰易辨。外來(lái)語(yǔ)要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)的縮寫詞，須注出全稱。申請(qǐng)表封面要求宋體4號(hào)字填寫，正文要求宋體5號(hào)字填寫，其中數(shù)字和英文要求TimesNewRoman，正文單倍行距，用A4紙雙面打印，于左側(cè)裝訂成冊(cè)。各欄空格不夠時(shí)，請(qǐng)自行加頁(yè)。表中“項(xiàng)目來(lái)源”是指“自己設(shè)定、導(dǎo)師課題細(xì)化或轉(zhuǎn)化、企業(yè)界的課題、其它”。表中“項(xiàng)目起止年月”以“2010.09—2012.05”的形式填寫。表中“項(xiàng)目預(yù)期成果”可包括：論文、調(diào)查報(bào)告、軟件設(shè)計(jì)、硬件作品及其它。表中“項(xiàng)目進(jìn)度安排”以“2010.10—2011.02完成資料的綜合整理與分析，完成相關(guān)論文的撰寫”的形式填寫。表中“項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算”要逐項(xiàng)列出明細(xì)，設(shè)備要注明性能指標(biāo)和規(guī)格型號(hào)，材料要注明類別，最后總計(jì)。請(qǐng)申請(qǐng)者認(rèn)真閱讀并按要求填寫本表末頁(yè)的申請(qǐng)者承諾書。項(xiàng)目名稱碳纖維與鋼纖維混合混凝土機(jī)場(chǎng)道面的力學(xué)性能與融雪化冰效應(yīng)項(xiàng)目來(lái)源自己設(shè)定申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)起止時(shí)間年月至年月申請(qǐng)人(團(tuán)隊(duì)第一人為立項(xiàng)人)姓名學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)聯(lián)系電話E-mail項(xiàng)目分工導(dǎo)師姓名職務(wù)/職稱電話E-mail一、申請(qǐng)理由（包括項(xiàng)目背景及自身具備的知識(shí)條件）項(xiàng)目背景：冬天或者冰寒地區(qū)的道路結(jié)冰、積雪，嚴(yán)重影響國(guó)家的交通、經(jīng)濟(jì)以及正常的戶外活動(dòng)和工作，2008年初的一場(chǎng)特大降雪，給我國(guó)特別是南方地區(qū)帶來(lái)巨大災(zāi)害，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)537.9億元。而航空運(yùn)輸行業(yè)更是深受其害，目前我國(guó)對(duì)此問(wèn)題的處理方法主要是機(jī)場(chǎng)停運(yùn)或人工、機(jī)械、化學(xué)融化、熱融化等方法融雪化冰。而這些傳統(tǒng)方法又存在很多問(wèn)題：如封閉機(jī)場(chǎng)會(huì)給客貨運(yùn)輸帶來(lái)極大不便，特別對(duì)于我國(guó)特有的“春運(yùn)”期間，機(jī)場(chǎng)停運(yùn)無(wú)疑是給本來(lái)就不堪重負(fù)的鐵路、公路運(yùn)輸雪上加霜；人工清除、機(jī)械清除，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大但是效率卻很低，效果也很差；化學(xué)融化的方法，融雪所使用的化學(xué)物品，可能會(huì)侵蝕機(jī)場(chǎng)道面、污染環(huán)境；熱融化方法同樣也存在效率低、費(fèi)用高、破壞道面等缺點(diǎn)。鑒于冰雪對(duì)道路交通的巨大危害和目前除冰雪方法的弊端,需要進(jìn)一步研究新的融雪化冰方法，自發(fā)熱水泥混凝土機(jī)場(chǎng)道面，使機(jī)場(chǎng)道面既能在冰雪天氣中通過(guò)導(dǎo)電發(fā)熱、控制道面溫度達(dá)到融雪化冰或是防止道面結(jié)冰的目的；也能承擔(dān)應(yīng)有的荷載、擁有良好的耐久性，已經(jīng)成為一個(gè)重要且可行的課題。在水泥混凝土道面中加入碳纖維和鋼纖維不僅可以極大的提高混凝土的承載能力，滿足機(jī)場(chǎng)承載要求；同時(shí)利用碳纖維和鋼纖維的導(dǎo)電性增強(qiáng)混凝土的導(dǎo)電性能，使混凝土在兩端電極作用下可以作為導(dǎo)體通電發(fā)熱，可以做到實(shí)時(shí)融雪化冰，保證機(jī)場(chǎng)在極端天氣下正常運(yùn)行。項(xiàng)目可行性：現(xiàn)將如何確定導(dǎo)電混凝土及保護(hù)層的最佳厚度和碳纖維與鋼纖維的最佳配比的思路詳述如下：1確定最佳厚度：a：力學(xué)條件：基于彈性地基板理論,最大荷載應(yīng)力的臨界荷位在板邊縱縫或橫縫中點(diǎn)，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，可將飛機(jī)荷載下道面板應(yīng)力計(jì)算公式形式定為：式中:td為以撓度比表征接縫傳荷能力的傳荷系數(shù);Ec為混凝土彎拉彈性模量;Et為基層頂面回彈模量;q為飛機(jī)胎壓;r為考慮飛機(jī)動(dòng)載影響的荷載圓半徑;a、b、c、d、e為待定常數(shù)。又知，最大荷載應(yīng)力取決于板的接縫傳荷能力和飛機(jī)主起落架構(gòu)型,當(dāng)前主起落架主要分為單輪、雙輪、雙軸雙輪或多軸多輪，現(xiàn)以單輪為例，討論滿足機(jī)場(chǎng)承載能力的導(dǎo)電混凝土和保護(hù)層的最佳厚度；由文獻(xiàn)，當(dāng)飛機(jī)作用于道面板縱縫中點(diǎn)時(shí),產(chǎn)生的最大應(yīng)力計(jì)算公式為：式中:tdx為縱縫的接縫傳荷系數(shù)；當(dāng)飛機(jī)作用于道面板橫縫中點(diǎn)時(shí),產(chǎn)生的最大應(yīng)力計(jì)算公式為：式中:tdy為橫縫的接縫傳荷系數(shù).經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有的道面結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行大量的調(diào)查得出:道面板厚度一般變化于0·20~0·40m之間,接縫傳荷數(shù)變化于0.55~0.90之間,混凝土彎拉彈性模量變化于32~38GPa之間,基層頂面回彈模量變化于165~315MPa之間,如果知道具體荷載，從而知道最大應(yīng)力，即可通過(guò)上述公式求得道面板的最小厚度。b：熱學(xué)條件：利用碳纖維、鋼纖維混合混凝土的電熱效應(yīng)融雪化冰時(shí),根據(jù)能量守恒定律,碳纖維混凝土通電所產(chǎn)生的熱量,應(yīng)等于混凝土升溫的蓄熱量、冰雪升溫及融化吸收的熱量和熱量損失三者之和。其關(guān)系可表示如下:Q=PΔt=mCpΔT+miCpiΔTi+Qlmi+Qs式中:m、Cp、ΔT分別為導(dǎo)電混凝土和保護(hù)層的質(zhì)量、比熱和升高的溫度,其中,m=ρV,ρ和V分別為導(dǎo)電混凝土的密度（考慮到纖維混凝土中纖維體積含量較低,對(duì)導(dǎo)電混凝土的密度和比熱影響較小,因此也可直接采用普通混凝土的密度和比熱進(jìn)行計(jì)算）和體積;mi、Cpi、ΔTi分別為冰的質(zhì)量、比熱和升高的溫度,其中,mi=ρiVi,ρi和Vi分別為冰的密度和體積,ρi=920kg/m3,Cpi=2.1kJ/(kg·℃);P為導(dǎo)電混凝土的發(fā)熱功率;Δt為通電時(shí)間;Ql為冰的熔解熱,Ql=334kJ/kg;Qs為融雪化冰過(guò)程中導(dǎo)電混凝土或冰、雪與周圍環(huán)境的熱損失。由公式可知，在實(shí)際情況下，后三項(xiàng)為常量，即融雪所需的總熱量一定，而蓄熱量與厚度h成正比，所以所需電熱Q與h成正比，故可得出結(jié)論，h越小，所需熱量越小。綜合力學(xué)條件和熱學(xué)條件，在同時(shí)滿足承載條件及蓄熱量小的情況下，必存在一個(gè)最優(yōu)化的混凝土厚度。2配比條件：由文獻(xiàn)，鋼纖維(30mm,啞鈴型)與短碳纖維(6mm,5μm的混雜組合使混凝土強(qiáng)度和延性比提高率都有了很大提高,故可以通過(guò)比較試驗(yàn)比較不同配比情況下導(dǎo)電混凝土力學(xué)性質(zhì)與電阻率變化，以達(dá)到同時(shí)滿足高荷載與低電導(dǎo)率的最優(yōu)化效果。知識(shí)條件：已具備的有：力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等方面的基礎(chǔ)物理知識(shí)，結(jié)構(gòu)承載能力的計(jì)算，纖維導(dǎo)電混凝土承載與加熱的基本原理；混凝土材料的性能及特點(diǎn)，混凝土結(jié)構(gòu)承載要求研究過(guò)程中需自學(xué)的有：混凝土材料的性能及特點(diǎn)，機(jī)場(chǎng)路面設(shè)計(jì)的原則及方法,碳纖維、鋼纖維的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)性能，摻入碳纖維、鋼纖維對(duì)水泥混凝土各項(xiàng)性能的影響以及影響范圍，環(huán)境對(duì)自發(fā)熱混凝土融雪化冰效果的影響等。二、項(xiàng)目特色與創(chuàng)新點(diǎn)現(xiàn)有的自發(fā)熱水泥混凝土大部分是用碳纖維混凝土本身作為導(dǎo)體，即在素混凝土中加入短切碳纖維束，改變混凝土的導(dǎo)電性能，使其成為導(dǎo)體從而可以通電發(fā)熱，雖然摻量較低時(shí)即可形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),但由于纖維搭接的接觸面較小,因此其電導(dǎo)率低,需加大纖維的摻量才能改善其導(dǎo)電性能。而過(guò)高的纖維含量將使纖維在攪拌時(shí)結(jié)團(tuán)成束,難以分散，在成型時(shí)易引入大量的氣泡,使混凝土強(qiáng)度降低；而用鋼纖維混凝土本身作為導(dǎo)體也存在較大問(wèn)題,由于其直徑較粗,當(dāng)鋼纖維摻量較低時(shí),難以形成相互搭接的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),導(dǎo)電性能差;但纖維摻量高時(shí),其工作性又差,采用常規(guī)方法很難施工。而我們的項(xiàng)目研究的是將碳纖維和鋼纖維按一定比例摻入混凝土，使其獲得更好的導(dǎo)電性，同時(shí)又能夠滿足機(jī)場(chǎng)承載要求；以往的導(dǎo)電混凝土都是單獨(dú)使用碳纖維或鋼纖維作為導(dǎo)體，同時(shí)前人的研究也只是局限于單獨(dú)研究纖維混凝土的力學(xué)性質(zhì)或熱學(xué)性質(zhì)，我們的項(xiàng)目特色在于將上述各點(diǎn)統(tǒng)一起來(lái)，研制出融承載于導(dǎo)熱功能于一體的導(dǎo)電混凝土，滿足現(xiàn)代化機(jī)場(chǎng)要求。三、項(xiàng)目技術(shù)方案現(xiàn)將主要需要解決的問(wèn)題及解決方案總結(jié)如下：1、不同配比下導(dǎo)電混凝土的不同力學(xué)與導(dǎo)電性質(zhì)，從而確定最佳配比。由文獻(xiàn)知，鋼纖維體積率為1·0%~2·0%,碳纖維體積率為1·0‰~2·5‰時(shí)，導(dǎo)電混凝土力學(xué)及導(dǎo)電性能都得到極大提高。在此范圍內(nèi)，通過(guò)正交試驗(yàn)確定二者最佳比例。鋼纖維比例（百分比）碳纖維比例千分比1.001.401.802.202.501.001.251.501.752.00在加熱情況下混凝土承載能力是否變化及變化趨勢(shì)先測(cè)得混凝土在不加熱情況下的力學(xué)性能，然后將混凝土加熱到不同溫度下，通過(guò)外加荷載的方法測(cè)定其應(yīng)力應(yīng)變曲線，通過(guò)比較分析，確定力學(xué)性能變化情況。四、項(xiàng)目進(jìn)度安排2011.12—2012.3：查閱相關(guān)資料，完成以下工作：1）選定熱效應(yīng)與力學(xué)性能好的碳纖維與鋼纖維，根據(jù)二者的熱效應(yīng)進(jìn)行理論分析計(jì)算出碳纖維、鋼纖維與混凝土不同配比情況下的加熱效果，同時(shí)根據(jù)二者的力學(xué)性能理論分析計(jì)算出不同配比情況下的承載能力，綜合二者提找到最佳配比方案；2）理論分析滿足承載、加熱與機(jī)場(chǎng)安全（主要避免鋼纖維露出道面）所需纖維混凝土和保護(hù)層的最佳厚度；2012.4—2012.5：選購(gòu)制備實(shí)驗(yàn)所需材料，如沙子，水泥，碳纖維，鋼纖維等，做好材料和設(shè)備的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備；研究提出受力和加熱功能一體化的碳纖維、鋼纖維混合水泥混凝土機(jī)場(chǎng)道面設(shè)計(jì)方案及實(shí)驗(yàn)方案；2012.6—2012.8：制備碳纖維、鋼纖維混合水泥混凝土機(jī)場(chǎng)道面板；2012.9—2012.11：進(jìn)行碳纖維、鋼纖維混合水泥混凝土機(jī)場(chǎng)道面板加熱加載實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行在不同配比方案下，在加熱與非加熱情況下道面板的承載能力以及融雪化冰效果比較分析，并確定最佳加熱時(shí)間。提出受力加熱一體化碳纖維束水泥混凝土機(jī)場(chǎng)道面板的最佳實(shí)施方案；提出發(fā)明專利申請(qǐng)；2012.11—2012.12：總結(jié)理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫結(jié)題報(bào)告。五、項(xiàng)目預(yù)期成果通過(guò)理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)分析找出碳纖維與鋼纖維的最佳配比，及導(dǎo)電混凝土和保護(hù)層的最佳厚度；按照設(shè)計(jì)原則做出一塊融承載和融雪化冰功能于一體的碳纖維鋼纖維混合水泥混凝土機(jī)場(chǎng)道面板，并根據(jù)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況研究碳纖維與鋼纖維通電加熱的實(shí)用方式，并確定最佳加熱時(shí)間；提交項(xiàng)目研究報(bào)告；力爭(zhēng)申請(qǐng)一至兩項(xiàng)發(fā)明專利。六、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算資料費(fèi)：用于購(gòu)買、租借或打印與項(xiàng)目研究相關(guān)的書籍、資料、機(jī)場(chǎng)道面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等；為取得研究數(shù)據(jù)而支付的調(diào)查、咨詢費(fèi)用以及辦公用品等。共計(jì)1000元；耗材費(fèi)：用于制作碳纖維鋼纖維混合水泥混凝土的碳纖維、鋼纖維、水泥、砂子、石料、水等，共計(jì)3000元；實(shí)驗(yàn)費(fèi)：用于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地租借以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所需其他如運(yùn)輸費(fèi)等費(fèi)用，共計(jì)1000元；專利/版面費(fèi)：用于申請(qǐng)專利而發(fā)生的相關(guān)費(fèi)用，共計(jì)4000元。總計(jì)：9000元指導(dǎo)教師意見簽名：年月日學(xué)院意見負(fù)責(zé)人（簽名、公章）：年月日專家組評(píng)審意見簽名：年月日學(xué)校意見負(fù)責(zé)人（簽名、公章）：年月日申請(qǐng)者承諾：1、我保證填報(bào)內(nèi)容屬實(shí)。2、如果獲得資助,我和本項(xiàng)目組成員將嚴(yán)格遵守有關(guān)各項(xiàng)規(guī)定。切實(shí)保證研究工作時(shí)間，按計(jì)劃認(rèn)真開展研究工作,按時(shí)報(bào)送有關(guān)材料。3、任何與本項(xiàng)目相關(guān)的論文或發(fā)明、專利等成果，注明由全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃經(jīng)費(fèi)支持。申請(qǐng)者(簽章)： 年 月 日附項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的使用規(guī)定一、使用范圍：要保證項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)用于所支持項(xiàng)目的科研支出。主要包括資料費(fèi)、復(fù)印費(fèi)、版面費(fèi)、會(huì)務(wù)費(fèi)、樣品制作費(fèi)、測(cè)試費(fèi)、實(shí)驗(yàn)耗材費(fèi)、小零部件加工費(fèi)及科研協(xié)作費(fèi)等。二、項(xiàng)目成果及有關(guān)要求：發(fā)表論文時(shí)應(yīng)注明受全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持，否則項(xiàng)目結(jié)題時(shí)論文不能計(jì)入項(xiàng)目研究成果。注明方式可以通過(guò)標(biāo)題頁(yè)的腳注或論文后的感謝等常規(guī)方式體現(xiàn)，以其他形式提交的成果也應(yīng)有相應(yīng)體現(xiàn)。本項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持下完成但在項(xiàng)目結(jié)題后發(fā)表的論文須計(jì)入項(xiàng)目成果，并計(jì)入項(xiàng)目完成情況的最終評(píng)價(jià)，因此項(xiàng)目完成人務(wù)必在項(xiàng)目結(jié)題后繼續(xù)將有關(guān)進(jìn)展報(bào)送教務(wù)處實(shí)踐教學(xué)科。三、其它對(duì)于違反項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)使用規(guī)定和弄虛作假的情況，酌情給予警告、批評(píng)、不予報(bào)銷，直至取消以后的申請(qǐng)資格。本規(guī)定有關(guān)解釋權(quán)歸學(xué)校教務(wù)處。