碳纤维水泥基复合材料功能响应的机理研究

碳纤维水泥基复合材料能以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度.通过单丝拔出的细观力学试验,研究了荷载作用下碳纤维水泥基复合材料电阻率变化的机理,获得了水泥基碳纤维复合材料界面电阻随界面力的变化规律.水泥基单丝试样电阻的变化可归纳为由3个方面的原因引起:一是由于纤维-基体之间界面脱黏导致导电网络的变化;二是由于纤维-基体之间界面结构变化而引起导电网络发生改变;三是碳纤维在拉伸应力的作用下其自身电阻会增大,由这一因素引起的电阻变化所占比例极小.复合材料内部导电网络发生改变,导致其电阻率发生变化,材料具有感知应力、应变的功能特性.在循环载荷的作用下,试样电阻率的变化规律与载荷的变化规律显示出了良好的一致性.     

碳纤维增强水泥基复合材料的制备及其性能研究

以碳纤维为增强相制备分散均匀的碳纤维增强水泥基(CFRC)复合材料,研究了碳纤维长度、掺量和成型工艺对CFRC复合材料性能的影响。结果表明:掺入碳纤维后,CFRC复合材料的力学性能有所提高,电阻率明显降低;采用10 mm碳纤维、掺量为0.6%时,CFRC复合材料的抗压强度最大提高了22.6%;碳纤维掺量相同时,碳纤维越长,电阻率越小;采用振动压实法成型试件,更有利于提高CFRC复合材料的导电率。     

碳纤维混凝土的交流阻抗性能研究

随着水泥基材料的发展,人们对水泥基材料提出了更新的要求,其中水泥基导电复合材料的研究引起了广泛的兴趣.制备水泥基导电复合材料的方法是在水泥基材料中掺入各种导电组分,目前较常用的是掺人碳纤维,它可以大幅度提高水泥基复合材料电导率.本文通过对碳纤维混凝土的交流阻抗特性分析,研究了其内部微结构与电导性能的关系.     

碳纤维-石墨复合水泥基材料导电性能的试验研究

在石墨水泥基材料中掺入低电阻率且具有阻裂功能的短切碳纤维可以提高材料的导电性能.试验研究了环境温度、碳纤维长度及组合长度碳纤维等对石墨水泥基材料电阻率的影响.结果表明,碳纤维可以改善石墨水泥基材料的性能,组合长度碳纤维的掺入有利于材料导电网络的形成.     

碳纤维水泥基复合材料在工程监测中的运用研究

掺有碳纤维的水泥砂浆具有压敏性和温敏性,利用这些特点,把碳纤维水泥砂浆制成传感器．并且埋入混凝土表面或者内部,就能够感知混凝土的应力和温度变化。本文简述了碳纤维水泥基复合材料的制作过程,对碳纤维水泥基复合材料的压阻特性和温敏性进行了论述,并在此基础上。进一步展望碳纤维水泥基复合材料在土木工程监测中的发展前景和需解决的问题     

低碳纤维掺量智能混凝土的电阻率研究

研究了低碳纤维掺量智能混凝土的电阻率,包括随固化龄期的增加不同碳纤维含量混凝土电阻率的变化规律,测量选取的电压对电阻率变化的影响以及在电阻的测试中电极的选用对试样电阻率的影响研究。通过这些研究,得到了低碳纤维掺量水泥基复合材料电阻变化的基本规律,为其实际应用打下良好基础。     

碳纤维—硫铝酸盐水泥复合材料的制备及其性能研究

本文以硫铝酸盐水泥为基体材料,以改性后的碳纤维为功能导电组分,采用浇筑成型制备出碳纤维—水泥基导电复合材料,并对该种材料的力电性能进行了研究。扫描电子显微镜分析发现,改性后的碳纤维表面纤维层部分被腐蚀,并在表面出现了凹坑。能谱分析发现,改性后碳纤维表面成分中多了钾、钠、钙等元素。该复合材料的抗压强度随碳纤维的掺入量增加而增加。当掺入量为0.6%时,强度达到最大值。试样的电阻率随碳纤维掺入量增加而逐渐降低,当掺入量达到0.8%时,其电阻率达到最小值。其中,重铬酸钾改性后碳纤维的性能优于高锰酸钾改性后碳纤维的性能。     

碳纤维-石墨复合水泥基导电材料性能的试验研究

在石墨水泥基材料中掺入低电阻率、具有阻裂功能的短切碳纤维可以提高材料导电性能和力学性能。通过试验研究了测试电压、纤维掺量及龄期等对材料电阻率的影响,同时研究了碳纤维掺入对力学性能的影响。结果表明碳纤维掺入可以改善复合材料的导电性能和力学性能。     

碳纤维机敏水泥基复合材料温阻特性

研究了碳纤维水泥基复合材料的温阻特性，探讨了碳纤维特性(掺量、长径比)、水泥基体特性和热循环次数对温阻特性的影响．结果表明：在升温初期，碳纤维水泥基复合材料电阻随温度升高而降低。呈现负温度系数(negative temperature coefficient，NTC)效应；升高到一定温度后。呈现正温度系数(positive temperature coefficient，PTC)效应．该材料独特的温阻特性为其在智能结构中实现温控和火灾预警提供了材料基础．     

碳纤维硫铝酸盐水泥基复合材料的机敏性能

采用压制成型方法,制备了碳纤维硫铝酸盐水泥基复合材料(carbon fiber rein-forced sulphoaluminate cement composites,简称CFSC),研究了成型压力对CFSC压阻效应和温阻效应的影响.结果表明:成型压力为7,10 MPa时,CFSC的压阻性能较好,压应力与CFSC的电阻率之间呈现一一对应关系;碳纤维掺量相同时,成型压力越大,CFSC的电阻率越小;测量频率越大,CFSC的电阻率越小,这与CFSC的极化有关;成型压力对CFSC的温度-电阻率曲线的变化规律没有影响;压制成型CFSC的温度-电导率曲线(1T-lnσ曲线)在-40~85℃内近似呈线性关系,可以应用此特性来测量周围的环境温度.     

纤维增强混凝土导电性能的研究与应用

纤维增强混凝土的导电行为作为一个新的研究方向日渐成为研究热点。本文研究了碳纤维增强水泥混凝土的电导性能，讨论了纤维掺量和纤维长度对导电的影响，并通过扫描电镜观察，探讨体系导电行为与体系内碳纤维渗流结构关系。另外还研究了体系在三点弯曲负荷下，电阻相对变化与荷载挠度曲线对应关系。研究结果表明，碳纤维增强水泥混凝土材料结构中存在电导渗流现象，能够作为本征机敏材料反应试件受载时的应力应变关系。     

干湿环境中碳纤维水泥砂浆的电热性能

研究了碳纤维水泥砂浆在干燥和潮湿状态下的电导率和电热温升.试验结果表明:当碳纤维掺量为0.3%(质量分数,下同)时,碳纤维水泥砂浆导电主要以水化离子导电为主,其在潮湿状态下的电导率和电热温升均较干燥状态的大;当碳纤维掺量由0.3%增加到0.7%时,碳纤维间距离减小,碳纤维水泥砂浆导电逐渐由以水化离子导电为主过渡到以碳纤维隧道效应导电为主,故其在潮湿状态下的电热温升较干燥状态的小,但电导率仍较干燥状态的大;当碳纤维掺量从0.7%增大到1.0%时,碳纤维导电网络形成,碳纤维水泥砂浆导电以碳纤维接触导电为主,水化离子导电相对可以忽略不计,因此其在潮湿状态下的电导率和电热温升均较干燥状态下的小.     

钢筋侧面电极导电发热混凝土的制作及性能研究

利用钢筋良好的导电性来制作碳纤维导电发热混凝土的侧面电极,并进行了相关的试验研究.通过研究发现此种侧面钢筋电极发热混凝土的电阻稳定期要比普通混凝土的固化时期长,电阻随电压的变化不是很明显,即电阻是比较稳定的.采用细不锈钢钢筋作侧面电极时导电发热混凝土的电阻率较低.电热试验表明此发热混凝土可以达到较好的发热效果.所做的研究将可以有效提高导电发热混凝土铺层的强度,促进其实际应用.     

钢纤维水泥基材料的导电机理和水化特性

本文通过钢纤维水泥基早期电阻率的发展特点阐明了钢纤维水泥基水化特征和复合导电的机制,钢纤维水泥基材料导电机理是液相离子导电和钢纤维电子导电的综合表现,两者的贡献主要受基体电阻率和钢纤维掺量的影响,其数学模型与Fan方程相近,为导电混凝土的配合比设计奠定了理论基础.基体电阻率受孔隙率及孔中液相饱和程度的影响;钢纤维掺量降低水泥基复合材料电阻率的规律符合抛物线下降的趋势.液相电解质分析表明氢氧根离子对离子导电的贡献较大.     

碳纤维水泥基材料性能试验的正交分析

采用正交试验法分析了分散剂掺量、消泡剂掺量和水灰比三个因素对碳纤维水泥石电阻率、抗压强度以及水泥浆工作性的综合作用,同时比较了两种不同粘度分散剂的作用效果,研究结果表明:分散剂可以有效地提高碳纤维分散,但会降低水泥石的抗压强度和水泥粒子的分散度,且分散剂的掺量越多、粘度越大越明显;消泡剂可以提高水泥浆的流动度以及水泥石的导电性和抗压强度;水灰比增加能增强整个纤维-水泥浆体系的均匀性,因而可明显地提高水泥浆的流动性和水泥石的导电性。正交试验是多性能指标受多因素影响的碳纤维水泥基材料性能研究的有效方法。     

水泥基石墨钢纤维混凝土电热性能研究

利用钢纤维和石墨为导电相,采用水泥砂浆渗浇方法,成功配制出水泥及导电复合材料,即石墨水泥砂浆渗浇钢纤维混凝土（GSISFCON）,研究了GSISFCA）N通电升温规律,试验结果表明,石墨水泥砂浆渗浇钢纤维混凝土的电阻率低于10Ω·cm,在66．66v／m电压降的绝热条件下,GSISFCON的温升速度可达10℃／h左右。     

CFRC中碳纤维长度分布对强度和电阻率的影响

研究了在不同的搅拌制度下CFRC（carbon fiber reinforced cement)中碳纤维的长度分布及其对CFRC的电阻率与强度的影响。研究发现，搅拌制度对CFRC中碳纤维的长度分布有重要的影响；在充分分散的前提下，CFRC中碳纤维的平均长度越大，CFRC的抗折强度越大，电阻率越小。     

碳纤维水泥基复合材料的压敏特性研究

研究了内掺含活性化学物质的CCCW材料及碳纤维表面氧化处理后不同碳纤维掺量下水泥净浆试样在循环荷载作用下的压敏特性,并讨论了其压敏机理,分析了三种碳纤维掺量下试样压敏性能差异产生的原因。实验结果表明：添加CCCW材料和使用经浓硝酸处理后的碳纤维混凝土试样,在循环荷载下其电阻稳定性得到了有效提高,并且不同碳纤维掺量下试样的电阻和应力均存在较好的对应关系,碳纤维掺量为水泥质量的1．2％时,试样的压敏性最好。     

不同尺寸钢纤维混杂增强水泥砂浆的力学性能

研究了不同尺寸（微细、中等）钢纤维混杂增强水泥砂浆的力学性能．结果表明：在钢纤维体积分数一定的情况下,混杂钢纤维对水泥砂浆力学性能的改善作用可优于单一直径钢纤维;不同尺寸钢纤维的混杂对水泥砂桨抗折强度的提高具有明显的混杂效应;集胶比是影响混杂钢纤维水泥砂浆力学性能的重要因素,集胶比越大,最优钢纤维混杂所需中等直径钢纤维的体积分数也应越大;2种不同直径钢纤维的混杂对水泥砂浆断裂能及断裂韧性的提高有协同效应．