碳纤维梯度分布水泥砂浆电热性能的研究

研究了碳纤维水泥砂浆(CFRM)中,碳纤维沿试件厚度方向梯度分布对水泥砂浆电热性能的影响.结果表明:碳纤维总合量(质量分数)为0.4%,0.6%和0.8 %时,碳纤维梯度分布试件总导电率比相应碳纤维均匀分布试件分别提高了68.1%,131.5%和131.8%,而碳纤雏梯度分布试件最大层间温差则比相应碳纤维均匀分布试件分别降低了87.2%,107.2%和166.4%,这必将有利于降低CFRM中导电发热层和非导电发热层之间的热应力.     

碳纤维梯度分布对水泥基材料热、电性能的影响

研究了碳纤维梯度分布条件下对水泥基材料导电发热性能及其内部热应力的影响。结果表明,在一定碳纤维含量下,电阻率迅速下降,通电后可快速发热并随着体系温度的升高而发热率下降,最终可达到发热与散热的平衡而使体系温度趋于恒定。碳纤维梯度分布,尤其不发热区碳纤维的存在,改变了体系的导热机制,即由单纯的声子导热变为电子、声子复合导热,提高了水泥基材料的导热性能,有利于内部的热扩散,使材料更快地趋于热平衡,大大节约了碳纤维的用量,并可在完成其导电发热功能的前提下,大大降低发热层与不发热层之间的温度差和温度应力,从而提高材料的使用寿命。     

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.     

碳纤维含量对水泥砂浆热膨胀系数的影响

研究了纤维含量对碳纤维水泥砂浆(CFRM)热膨胀系数的影响.结果表明:CFRM受热变形时,碳纤维热缩冷胀的特性约束了水泥砂浆基体的热胀冷缩;CFRM的热膨胀系数随着碳纤维含量的增加而降低,当碳纤维含量小于1.4%(质量分数,下同)时,其降幅较大,当碳纤维含量大于1.4%之后则降幅减小;通过对CFRM热膨胀系数的回归分析,得到了热膨胀系数与碳纤维含量的函数关系,为碳纤维水泥基材料热应力场的分析计算提供了理论基础.理论分析表明,热膨胀系数实测值与理论计算值有很好的一致性.     

导电水泥砂浆的电热试验研究

使用了尺寸为30 cm×30 cm×3 cm的碳纤维导电水泥砂浆(CFRCM)板来研究碳纤维含量对水泥砂浆的力学和电学性能的影响。采用轻质混凝土-电热层-花岗岩面层的结构组合方式进行室内升温实验,并绘制各层升温曲线进行升温效果和耗能比较。     

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.     

基于纯声子散射模型的梯度阻热涂层热力分析

梯度阻热涂层(由不同混合比的阻热涂层和底层材料组成)可以降低阻热涂层(陶瓷)材料和底层(金属)材料之间因热失配而产生的热应力.结合纯声子散射模型(用于梯度阻热涂层)与傅里叶热传导模型(用于底层),用数值方法求解梯度阻热涂层的温度场和应力场,研究了阻热涂层参数(松弛时间、声子速度)梯度分布对温度场的影响以及阻热涂层力学性能(弹性模量、热膨胀系数)梯度分布对热应力的影响.结果表明:阻热涂层参数梯度分布能明显减小梯度阻热涂层的温度梯度;阻热涂层力学性能梯度分布能降低梯度阻热涂层的热应力,其中热膨胀系数梯度分布的影响明显大于弹性模量梯度分布的影响.     

碳纤维布约束下水泥砂浆动态力学及能量特征EI北大核心CSCD

为研究碳纤维复合材料(CFRP)对水泥砂浆的加固效果,针对普通水泥砂浆和CFRP布端面约束水泥砂浆,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)分别进行恒定气压(0.3 MPa)和递增气压(0.2、0.3、0.4、0.5 MPa)循环冲击压缩试验,分析了试件的应力-应变曲线、破坏形态和能量特征.结果表明:与普通水泥砂浆试件相比,CFRP布端面约束水泥砂浆试件的循环冲击次数、峰值应力和峰值应变均有显著提高,且其峰值应力随着应变率的提高而增大;CFRP布的断裂部位主要发生在碳纤维横向连接处,CFRP布减缓了试件内部裂缝的产生,提高了试件的延性,表现出更好的抗冲击能力,试件的残余强度增加;端面粘贴CFRP布可以提高水泥砂浆的能量吸收能力,在相同冲击气压作用下,CFRP布端面约束水泥砂浆产生裂纹所需的能量高于普通水泥砂浆.     

聚丙烯纤维梯度分布对水泥砂浆性能影响的研究

研究对比了聚丙烯纤维梯度分布和均匀分布两种纤维分布方式对砂浆力学性能的不同影响效果。结果表明,在水泥砂浆中掺加聚丙烯纤维可以提高制品的抗折强度、抗冲击性能,而且聚丙烯纤维梯度分布结构比均匀分布结构能更加有效地改善砂浆的力学性能。     

基于力阻的碳纤维粉改性砂浆自监测性能分析

以碳纤维粉为导电相材料,对水泥砂浆开展改性试验,分析了碳纤维粉掺量、龄期、压应力与试件电阻率的关系.随着龄期增加,各试件的电阻率先增后减,表明试件电阻率与水化程度相关.在水化完成后,C-2试件接近于渝渗阈值,电阻率均随压应力的增大而减小,具有较优的自监测性能.