随着智能交通系统的发展，利用各种技术（如自感应沥青混凝土和嵌入式道路传感器等）监测交通信息已成为优化交通流量和减少交通事故的必要措施[1]、[2]、[3]。在这种情况下，自感应沥青混凝土（SSAC）因其对外部载荷刺激的精确和实时响应能力而特别有前景，使其成为智能交通系统的关键组成部分[4]、[5]。此外，与传统嵌入式传感器相比，SSAC能够克服与路面材料兼容性差和维护成本高的问题，为智能交通系统提供了更可持续和经济的解决方案[6]、[7]。
作为制备SSAC的理想材料，碳纤维具有优异的导电性和独特的纤维结构[8]、[9]。与其他导电材料（如石墨[9]、石墨烯[10]和钢渣[11]）相比，碳纤维在提高沥青混凝土的导电性能方面具有明显优势。碳纤维改善沥青混凝土导电性能的主要原因是其在沥青混凝土内部形成了三维导电网络[12]。根据Gürer的研究[13]，添加碳纤维通过创建连续的三维导电路径来增强导电性，从而促进电极之间的电荷传输。此外，Li[14]和Wang[15]的进一步研究表明，添加碳纤维不仅稳定了导电网络，还增加了导电通道的密度，显著提高了沥青混凝土的整体导电性。
沥青混凝土中的碳纤维网络对其导电性能起着关键作用。此外，这一网络的形成和发展本质上反映了其导电机制，因此成为当前研究的重点。碳纤维的持续添加使网络经历了两个阶段：初始形成阶段，即孤立接触点自组织成连贯的网络；随后的改进阶段，即连接性和导电路径的增强[16]、[17]。渗透理论、热力学理论和有效介质理论常用于解释这一过程，而隧道效应和场发射理论则从不同角度阐明了非接触碳纤维之间的电子传输[18]、[19]、[20]、[21]、[22]。为了验证理论模型并研究导电网络的形成，研究人员越来越关注微观结构表征。扫描电子显微镜（SEM）是一种常用的方法，用于观察碳纤维的方向和分布。例如，Ullah等人使用SEM研究了沥青混凝土中碳纤维的状态，为分析导电机制提供了直观可靠的证据[23]、[24]。尽管这些研究揭示了碳纤维的局部分布，但由于视野有限，难以明确碳纤维方向与整体导电性能之间的关联。
对导电机制的深入研究不仅有助于理解碳纤维网络在不同条件下的变化和演变，还为压阻行为提供了理论基础。然而，仅研究导电机制不足以全面捕捉SSAC的功能特性，特别是载荷下导电网络的动态行为。因此，许多研究人员开始关注载荷下导电网络的变化，以更深入地了解SSAC的自感应性能。
为了研究SSAC的自感应特性，通常使用万能试验机（UTM）施加各种类型的载荷，并持续监测电阻变化。加载条件通常包括单调或循环压缩[23]、直接或间接拉伸[9]以及疲劳测试[25]。为了建立交通载荷与电阻变化之间的关系，施加不同的应力幅度来模拟各种车辆的轴向载荷。Gulisano[26]评估了SSAC在0.06至0.6 MPa应力幅度下的压阻响应。Rizvi[27]在25、10和5 Hz的频率下施加压缩载荷，研究了载荷频率对压阻行为的影响。此外，考虑到SSAC的长期性能，Ullah[28]研究了不同应力幅度在疲劳循环压缩载荷下的相关性。这些研究有助于更全面地理解SSAC的压阻特性。
然而，目前大多数研究仍然使用轴向载荷作为交通载荷的简化方法，忽略了交通载荷的动态特性，如冲击效应和非均匀应力分布。考虑到轴向载荷与交通载荷之间的差异，作者进行了初步研究，以评估SSAC在模拟交通载荷下的压阻行为。将SSAC试样放置在坡道板之间以模拟路面条件，车辆在其上行驶。在加载过程中，连续记录并分析了电阻变化。结果表明，SSAC能够检测交通流量、监测车辆速度和识别车辆类型[29]、[30]。相比之下，基于交通载荷条件的实验能更准确地反映导电网络在路面环境下的响应行为。因此，在交通载荷下进行压阻响应测试是推进SSAC在路面工程中实际应用的关键步骤。
尽管上述研究做出了重要贡献，但仍有一些方面需要进一步探索和改进。首先，SSAC的导电机制尚未充分考虑碳纤维方向与SSAC整体导电性能之间的相关性。其次，当前研究主要关注SSAC在轴向载荷下的压阻性能，而非交通载荷下的压阻响应。最后，SSAC在真实交通环境中的压阻性能仍然非常有限。总之，解决这些问题对于推进SSAC在智能交通系统中的实际应用至关重要。
本文选择碳纤维作为制备SSAC的导电材料。然后，使用数据采集设备（DAD）测试了SSAC沿不同轴方向的电阻。结合扫描电子显微镜（SEM）观察到的碳纤维分布特性，研究了SSAC的导电机制。通过逐步测试评估了SSAC的压阻性能，包括使用UTM进行轴向压缩、模拟车轮交通、加速加载和全尺寸现场验证。最后，比较了不同加载阶段获得的压阻响应，以评估SSAC压阻性能从实验室环境到真实交通环境的适用性。
