纳米炭黑水泥基复合材料的压敏性研究

纳米炭黑水泥基复合材料具有导电性和压敏性.试验结果表明,电阻率随炭黑掺量的变化呈现渗滤特征,渗滤区炭黑体积含量为0.6%-1.5%.处于渗滤区和超过渗滤区的纳米炭黑水泥基复合材料的电阻率具有明显的压力依赖性.在受到压应力时,电阻率减小,卸载后电阻回复具有不可逆性.炭黑水泥基复合材料的压敏性与3个因素有关:试件本身的极化效应、隧道效应和渗流导电.当炭黑掺量在渗滤区以前时,极化效应占主导地位;当炭黑掺量在渗流区内时,隧道效应占主导地位,试件体现出明显的压敏性;当炭黑掺量继续增加时,炭黑聚集体接触的渗流导电占主导地位.     

融雪化冰用钢渣导电沥青混凝土的电阻稳定性

探讨了不同石墨掺量下钢渣导电沥青混凝土(conductive asphalt concrete using steel slag as aggregate,CACS)的电阻稳定性,研究了温度、氯盐溶液、载荷变化对钢渣导电沥青混凝土电阻率的影响.试验表明,钢渣作为集料复掺石墨制备出的钢渣导电沥青混凝土,电阻随时间变化小,在氯盐溶液中其电阻稳定性也良好.钢渣导电沥青混凝土的电阻呈现明显的正温度系数效应(positive temperature coefficient,PTC),电阻率随着温度的升高而逐渐增加,具有良好的温敏性;电阻率随着压力的增大而减小,卸载后电阻率有所增加,但不能完全恢复到原来的电阻率.     

导电橡胶

通过在橡胶中填加乙炔炭黑的方法制成了具有优良导电性的导电橡胶.得到了乙炔炭黑用量与胶料电阻率之间的关系曲线,同时,对炭黑并用对胶料导电性及物理机械性能的影响进行了探讨.     

炭黑/环氧树脂复合材料的导电阈值现象

目的 研究炭黑/二氧化硅/环氧树脂复合材料中的导电阈值现象,寻找材料形成导电通路时炭黑的用量.方法 通过溶剂化过程,制备了炭黑/二氧化硅/环氧树脂复合材料,并测试了复合材料表面涂层的导电性能.结果 复合材料的导电特性可以用渗透理论来解释,其导电组分的阈值约为13.2%(体积分数).结论 复合材料的导电性受炭黑用量的影响.当炭黑用量低于阈值时,孤立的炭黑颗粒被绝缘的聚合物所包缚,材料中没有形成导电通路网,电导率较低:当炭黑用量高于阈值时,炭黑颗粒数量增加,间距变小,电子隧道效应增强,材料中形成了导电通路网,因而电导率增加.     

碳纤维石墨导电沥青砂浆压敏性能研究

以碳纤维与石墨作为导电相材料,通过室内制备导电沥青砂浆试验,分析了不同碳纤维掺量、石墨掺量、石墨碳纤维两相复合对沥青砂浆电阻率的影响;通过循环加载试验分析了材料的压敏性及可逆性;引入电阻率变化率Fn、单位应力下电阻率变化值Kn两个参数,通过数理统计,探讨了不同循环加载次数下Fn、Kn变化的规律与趋势。试验结果表明:碳纤维与石墨的掺入可以有效降低沥青砂浆的电阻率;材料电导率随压应力的增加而增加,随压应力的卸载而下降,有较好的压敏性;Fn、Kn随循环加载次数有很好的相关关系;随着循环荷载次数的增加,单位应力下电阻率变化值减小,机敏可逆性趋于稳定;进一步改善材料设计,减少材料的塑性变形,对保证初期检测结果的可靠性十分重要。     

机敏水泥基复合材料导电相材料的研究

测定了炭黑-水泥体系、铁粉-水泥体系及碳纤维-水泥体系的导电性,对炭黑、铁粉和碳纤维作为水泥的导电相材料与水泥的适配性进行了研究.结果表明：碳纤维作为水泥基机敏材料的导电相较合适,它不仅可提高水泥基体的电导率,而且可提高复合材料的力学性能,并用SEM对碳纤维-水泥基复合材料的微观结构进行了分析.     

整体式钢纤维导电砼力学及导电性能研究

为提高整体式不锈钢纤维导电混凝土的力学性能及导电性,促进其在实际工程中的应用,利用不锈钢纤维良好的导电性,制备成整体式不锈钢纤维导电混凝土,并对其特性进行相关的试验研究。研究发现:掺入适量不锈钢纤维的混凝土的结构的力学性能有效加强,包括抗压强度和弯拉强度。结合复合相导电材料渗滤阀值理论来分析,整体式不锈钢纤维导电混凝土的导电性能与掺入的钢纤维量有着紧密的联系,随着掺量的增加,电阻率会出现谷值,而后出现回弹。     

电极对碳纤维导电发热混凝土性能的影响

研究了四电极法和埋入电极法得到的电阻差异性规律，同时也研究了埋入不锈铜片电极及埋入网状电极在电阻率、电热效果方面的差异，提出了可采用上下式电极来制作导电发热混凝土的方案，并将路面融雪化冰用碳纤维导电混凝土所需的碳纤维体积含量降低到了0．22%，不仅可以大幅降低制作发热混凝土的成本，而且还可以提高发热混凝土铺层的强度。     

碳纤维混凝土的机敏特性研究

制作了体积掺量分别为(0.0%、0.2%、0.4%、0.8%和1.2%)的碳纤维水泥基材料,试件为100 mm×100 mm×100 mm的立方体.并比较其电导性能,试验研究了不同碳纤维掺量的混凝土在单调和循环荷载作用下其压应力和电阻率的关系.结果表明:随碳纤维掺量增大,阻抗曲线逐渐向左移动,在三维空间随机分布的纤维逐渐聚集并彼此连接,使复合材料的电导性能大幅增加.当碳纤维体积掺量同为1.0%时,不同龄期材料的交流阻抗谱相差很大,随着水化龄期的增长,C-S-H凝胶大量形成,水泥基材料中的溶液电阻逐渐增大,此时作为导电性分散相的碳纤维将起电导的主导作用.随着外部荷载的增加,基准水泥基材料的导电性几乎无变化,直到破坏时,电阻变化率剧烈增大,而碳纤维水泥基材料在弹性阶段其电阻变化率随内部应力线性增加,当接近峰值荷载时,电阻率才逐渐增大,预示试件即将破坏.     

石墨砂浆渗浇钢纤维混凝土导电机理研究(英文)

系统地研究了石墨砂浆渗浇钢纤维混凝土(GSIFCON)的导电性能。试验研究了不同掺量石墨对石墨砂浆的流动性和GSIFCON的力学性能的影响,并优选出了石墨的最佳掺量。分别测定了在交流电和直流电作用下,GSIFCON的电阻率变化。试验结果表明,石墨掺量对GSIFCON电阻率变化有明显的影响且存在明显的渗滤阈值。通过对SIFCON(砂浆渗浇钢纤维混凝土)和GSIFCON电阻率变化的分析,给出了GSIFCON的导电机理模型。     

碳纤维增强混凝土电阻测量时的暂态效应研究

在测量碳纤维增强混凝土(Carbon Fiber Reinforced Concrete,简称CFRC)试样电阻时,其阻值会出现慢慢才能稳定下来的现象,称为CFRC电阻测量时的暂态效应。该文研究了CFRC试块在潮湿、冰冻和干燥状态下电阻测量时的暂态效应,结果表明:CFRC试块在不同状态下电阻测量时均有暂态效应,其主要原因是由于CFRC试块存在分布电容;暂态过程中电阻的变化量等于电容的漏电阻;暂态过程的时间取决于电容的大小。由于极化效应,暂态过程以后,正常状态下的CFRC的电阻仍会缓慢增加。     

融雪化冰用碳纤维混凝土的导电性能研究

阐述了将用于路面融雪化冰的导电性能优良的碳纤维混凝土的制作过程，特别说明了一种效果较好的电极的制作方法，并通过实验分析了该种导电混凝土电阻率与碳纤维的种类、电极大小的关系以及电阻随龄期及温度的变化情况，结果说明制作出的导电混凝土具有良好的性能，可用于工程实际。     

导电混凝土研究进展

综合国内外文献分析了导电混凝土的导电机理,介绍了石墨、碳纤维、钢纤维及钢屑等常用导电组分材料及其导电混凝土的性能、导电混凝土电性能的影响因素,分析了导电混凝土的压敏性、温敏性、力电效应和电热特性的研究进展,介绍了导电混凝土在室内采暖、变电站接地网和电热除冰化雪中的应用,指出了目前导电混凝土研究和应用方面存在的不足。     

碳纤维导电混凝土电热升降温规律研究

根据能量守恒定律建立并求解了碳纤维混凝土电热升温和降温微分方程,得到了碳纤维混凝土在升温和降温阶段温度随时间的变化曲线,该曲线综合反映了碳纤维混凝土的散热面积、电热功率和对流辐射系数对升温过程的影响;实验测试了碳纤维混凝土电热升温和降温曲线,实测结果与计算值吻合较好.     

石墨砂浆渗浇钢纤维混凝土导电机理研究

系统地研究了石墨砂浆渗浇钢纤维混凝土（GSIFCON）的导电性能。试验研究了不同掺量石墨对石墨砂浆的流动性和GSIFCON的力学性能的影响,并优选出了石墨的最佳掺量。分别测定了在交流电和直流电作用下,GSIFCON的电阻率变化。试验结果表明,石墨掺量对GSIFCON电阻率变化有明显的影响且存在明显的渗滤阈值。通过对SIFCON（砂浆渗浇钢纤维混凝土）和GSIFCON电阻率变化的分析,给出了GSIFCON的导电机理模型。     

纳米碳纤维增强混凝土的介电特性

为研究纳米碳纤维增强混凝土的介电特性,发现纳米碳纤维增强混凝土对电磁波的反射与损耗规律,采用波导法测试纤维掺量为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%的纳米碳纤维增强混凝土在1.7～2.6 GHz频率范围内的介电常数。分别从相对复介电常数实部、相对复介电常数虚部、损耗角正切等方面分析了纤维掺量、频率对纳米碳纤维增强混凝土介电特性的影响,并对比分析0.3%纤维掺量下纳米碳纤维和普通碳纤维对混凝土材料介电特性的影响。结果表明:纳米碳纤维的掺加提高了混凝土材料相对复介电常数实部和虚部、损耗角正切,增强了混凝土材料对电磁波的损耗能力;纤维掺量越大,纳米碳纤维增强混凝土介电特性越强,对电磁波的损耗能力越大;纳米碳纤维对混凝土材料介电特性的提高效果强于碳纤维。     

纳米碳纤维自密实混凝土的电阻特性

为了探讨纳米碳纤维自密实混凝土的导电特性及功能化的可行性,对其静态电阻进行了观测。在此基础上,测量纳米碳纤维自密实混凝土试件在单轴抗压试验、劈裂试验和抗弯试验中的实时电阻变化,分析讨论了在受力（拉压）情况下试件的电阻变化规律。试验结果表明,掺量适当的纳米碳纤维自密实混凝土的电阻率在半导体范围之内;在受拉、压作用时电阻变...     

钢纤维及纳米炭黑对混凝土抗压强度的影响

钢纤维与纳米炭黑等材料越来越广泛应用于混凝土工程中,利用三因素(钢纤维类型、钢纤维掺量、纳米炭黑掺量)四水平正交试验探究钢纤维及纳米炭黑对混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度的影响。结果表明：钢纤维类型对混凝土力学性能影响的顺序为剪切型>铣削型>镀铜型>端勾型,立方体抗压强度与轴心抗压强度随着钢纤维掺量和纳米炭黑掺量的增加呈先升高后降低的趋势,对于立方体抗压强度,钢纤维的最优掺量为0.40%、纳米炭黑的最优掺量为0.75%,对于轴心抗压强度,钢纤维掺量最优为0.60%、纳米炭黑的最优掺量为约占水泥总量的0.50%。     

不同交流电频率下碳纤维水泥基材料的导电特性

研究了交流电不同频率下碳纤维水泥基(CFRC)材料的导电特性,针对不同纤维掺量的试样进行了对比试验.结果表明,碳纤维掺量处于渗流阈值以下的CFRC材料随频率升高其阻抗-频率曲线均呈现相似的变化规律;且随着碳纤维掺量增大,阻抗随频率变化的趋势减缓.建立了CFRC材料内部的等效电路模型,以描述其在交流电情况下的导电特性,并对模型进行了线性回归计算及相关性分析,验证了模型的合理性.研究结果显示,CFRC材料的交流电阻低于直流电阻,其电容值随碳纤维掺量增大而增大.     

碳纤维混凝土抗冲击性能研究

参考美国ACI 544规定,利用自制落锤冲击试验装置,研究了碳纤维掺量和碳纤维长度对混凝土抗冲击性能的影响。结果表明:当混凝土中碳纤维含量达到1.4%时,抗冲击性能达到最优,继续增加碳纤维的含量,抗冲击性能反而有所下降;保持碳纤维掺量为1.4%不变,改变碳纤维的长度,得出当碳纤维长度为10 mm时,混凝土抗冲击性能最优;碳纤维在混凝土试块中起到增强、阻裂作用,使素混凝土的抗冲击性能得到了提高。