碳纤维增强水泥基阳极板导电及韧性研究

采用导电水泥基材料取代金属网作为阳极材料用于电化学除盐可有效防止金属网锈蚀、异形结构难以安装等难题.采用不同掺量、不同尺寸碳纤维制备导电水泥基材料,测试其导电性能和断裂能.试验结果表明:水泥基材料电阻率随碳纤维掺量及纤维长度增加而降低,当碳纤维长度6 mm,纤维体积掺量0.8％时水泥基材料电阻率可降低至100 Ω·cm.相比体积掺量为0.2％的水泥基材料而言,当碳纤维掺量提高到0.8％时,其28 d抗压强度提高1.48倍,破坏应变增大50％,断裂能提高1.36倍.     

钢渣对碳纤维水泥基材料温敏性能的影响

通过试验研究了钢渣对碳纤维水泥基材料在升温和降温过程中的Seebeck系数及电阻率的影响。研究结果表明：在碳纤维水泥基材料中掺入钢渣,可以提高水泥基材料Seebeck系数,随着钢渣掺量的增加,碳纤维水泥基材料的Seebeck系数先增大后减小;电阻率随着钢渣掺量的增加而减小,并且存在渗流现象。     

小应力下碳纳米管/碳纤维水泥基材料压敏特性研究

测试了碳纳米管/碳纤维水泥基材料的抗压强度,研究了其在小应力范围内循环载荷下电阻率的变化特性.结果表明,当碳纳米管掺量控制在0.2％到1.0％之间,碳纳米管其有利于增强水泥基材料抗压强度、线性度和可逆性,从而提高水泥基材料压敏性能.碳纳米管/碳纤维水泥基材料作为压力传感器用于车辆检测、动态称重计量和车速检测等工程实际有非常好的前景.     

炭纤维增强水泥基复合材料的导电性研究

通过向水泥基材料中添加炭纤维制备炭纤维增强水泥基复合材料(CFRC),研究了炭纤维掺量、硅粉掺量、养护龄期等因素对其导电性能的影响。结果表明,CFRC复合材料的电阻率随着炭纤维掺量的增加而减小;掺入10%的硅粉能够显著降低CFRC复合材料的电阻率;CFRC复合材料中的炭纤维掺量低于0.6%时,电阻率随着养护龄期的延长而迅速增大,炭纤维掺量高于0.6%时电阻率增加不明显。     

低热水泥基材料电阻率与导热系数相关性研究

本文提出了利用测试水泥基材料的电阻率通过建立模型来表征试验其导热系数。试验测定内掺不同掺量粉煤灰、矿渣的低热水泥基材料24h、48h、72h龄期的电阻率及28d的导热系数,分析其在水泥水化过程中的发展变化规律,探讨应用电阻率法快速预测低热水泥基材料特征龄期导热系数的可行性,为温度场计算及温度裂缝控制提供参考。研究结果表明:低热水泥基材料28d导热系数与72h电阻率值具有较好的线性相关性;通过对电阻率的测试来表征低热水泥基材料的导热系数是可行的,为低热水泥基材料的热学性能预测提供了新的思路。     

不同养护龄期和水灰比下纳米石墨烯片水泥基复合材料力学性能研究

研究了在不同水灰比和不同养护龄期下,纳米石墨烯片(GnPs)的加入对水泥基复合材料力学性能的影响,并利用SEM分析了GnPs对水泥基体的增强作用.结果 表明,在7d养护龄期下,GnPs的加入会降低水泥净浆的力学性能,但随着养护龄期的增加,水泥基复合材料的力学性能不断增强,同一掺量下,水灰比越大,抗折、抗压强度越低.28 d时,GnPs掺量为0.3wt％,水灰比为0.35下,材料抗折、抗压强度达到最大值,分别为12.47 MPa、102.11 MPa,较空白组分别提高29.8％、22.7％.微观分析表明,GnPs能够通过改变水泥水化产物的形貌及提高材料的密实度来提高其力学性能.     

硅灰协同分散碳纳米管及其对水泥基材料性能的影响

为提高碳纳米管在水泥基材料中的分散性,以硅灰作为分散介质,将碳纳米管与硅灰混合后,分别采用超声法和振动法将碳纳米管分散在硅灰中,并将分散有碳纳米管的硅灰掺入水泥基材料,研究其对水泥基材料性能的影响.结果表明:超声法能够较均匀将碳纳米管分散于硅灰中;与参与样相比,掺有超声法硅灰协同分散碳纳米管的水泥基材料,28 d龄期时,砂浆抗压强度和抗折强度提高11.3％和19.1％,断裂能和断裂韧性提高48.3％和41.7％,电阻率下降24.1％;均匀分散的碳纳米管在水泥基材料中起着连接孔隙裂缝的桥梁的作用,提升材料的韧性.     

水灰比对大掺量塑料砂浆力学及收缩性能影响研究

减小水泥基材料水灰比,提高胶凝材料含量是提高大掺量塑料砂浆力学性能的重要途径,然而,提高胶凝材料含量对大掺量塑料砂浆收缩性能的影响也不容忽视.使用PP塑料等体积替代20％砂子,研究不同水灰比对大掺量塑料砂浆物理性质、力学和收缩性能的影响.结果表明,减小水灰比可有效地补偿大掺量塑料砂浆力学强度,水灰比越小,则抗折强度和抗压强度均越高,近似呈线性关系.此外,水灰比越小,塑料砂浆微结构越密实,孔隙率较低,吸水率越小,密度越大.然而,水灰比越小,自收缩越大,干缩通常也越大.结合试验结果,优选水灰比为0.3或0.4.     

碳纳米管/水泥基复合材料导电性与力敏特性研究

为改善水泥基复合材料的导电性,通过添加一定掺量的碳纳米管,制备了碳纳米管/水泥基复合材料。采用四电极伏安法和扫描电子显微镜的测试方法研究了碳纳米管的掺量对碳纳米管/水泥基复合材料的导电性和力敏特性的影响。试验结果表明,0.05%~0.5%的碳纳米管掺量处于渗流区内,此时试件的电阻率随碳纳米管掺量的增加而降低;在循环轴压应力作用下,试件的电阻率随应力的增大而减小,随应力的减小而增大,且变化曲线呈可回复近似单调的变化规律,同时试件的电阻相对变化率以及力敏灵敏度随碳纳米管掺量的增加而增大,显示出良好的力敏特性。这表明碳纳米管/水泥基复合材料的导电性与其受载过程有着密切的关联性,从而有望用于混凝土内部应力及损伤的监测。     

多壁碳纳米管水泥基复合材料的压敏性能研究

采用聚羧酸系减水剂分散多壁碳纳米管（ MWCNTs ）,利用四电极法研究了 MWCNTs 掺量对28 d 龄期MWCNTs水泥基复合材料导电特性和在循环荷载作用下压敏性能的影响以及不同最大加载力和加载速率下材料压敏性能的变化。研究表明：随 MWCNTs 掺量的增加,复合材料的电阻率逐渐降低,极化时间逐渐减少。当MWCNTs的掺量在0．06wt％～0．3wt％范围时,复合材料电阻率的变化最大,在循环荷载作用下也表现出良好的压敏性。当加载至试块破坏的情况下,最大电阻变化率可达到70％。随着加载力和加载速率的增加,电阻率的变化率均逐渐变大。本项研究对于实现混凝土材料的智能化以及工程结构检测的实时化具有重要意义。