碳纤维混凝土压敏、温敏性能的研究与应用

根据碳纤维混凝土的智能性能研究的历史和现状,阐述了其在土木工程中应用的原理、方法及其压敏、温敏(电热和热电)效应,提出碳纤维混凝土的损伤自监测、自警报和温度自监控、自调节的智能结构系统,展望了碳纤维智能混凝土应用的广阔前景。     

导电碳纤维混凝土性能的试验研究

在防雷接地工程中采用低电阻率的导电材料有助于降低接地电阻值,改善防雷效果。采用试验研究了碳纤维掺量、龄期等对混凝土电阻率和力学性能的影响,用统计方法分析了渗滤现象。试验结果表明:材料的电阻率随着碳纤维掺量的增加而降低,随龄期增长而增长,电阻率最低可达Ω.m级,碳纤维掺量的上渗滤阈值在0.3%左右,下渗滤阈值在0.5%左右。碳纤维的掺入可以降低混凝土立方体抗压强度,但可以提高劈裂抗拉强度。     

碳纤维混凝土导电压敏性的研究

碳纤维水泥基材料具有应力、应变自感知功能,所以可以利用碳纤维混凝土的这种性能制备碳纤维混凝土压敏传感器。本文主要研究用于融雪化冰的碳纤维混凝土的制作工艺;碳纤维混凝土最佳配合比;探讨碳纤维混凝土电阻随碳纤维掺量的变化规律以及混凝土的压敏性。研究结果表明：碳纤维混凝土的电阻随龄期增长而下降,21d后趋于稳定;碳纤维混凝土电阻随碳纤维掺量增加而下降,当碳纤维掺量达0．7％时碳纤维混凝土的电阻迅速下降,此后碳纤维混凝土的电阻随碳纤维掺量增加无显著降低;通过碳纤维混凝土压敏性研究可以测知碳纤维混凝土随压应力增加其内部裂纹的闭合及新裂纹的产生。     

碳纤维混凝土(粗骨料)中纤维含量对其力学、压敏性能的影响

目前碳纤维水泥砂浆的研究很多，而对于碳纤维混凝土的研究较为少见。作为结构材料必须加入粗骨料。粗骨料的引入使碳纤维混凝土力学和压敏性能较碳纤维水泥砂浆有较大的不同。本文介绍了碳纤维混凝土的试验室配制工艺及其电阻测量方法，并在此基础上研究了碳纤维混凝土的力学、压敏特性。通过综合比较相同条件下不同纤维掺量的混凝土其力学和压敏性能，确定了较为合理的碳纤维掺量。     

纳米碳纤维混凝土制备及其压敏性能

在自密实混凝土配合比的基础上,制备不同掺量纳米碳纤维混凝土,并采用自行设计的数据采集系统研究了各混凝土试件的压敏性能。结果表明:采用普通制作工艺和自密实混凝土技术,可使纳米碳纤维均匀分散在混凝土材料中,当掺入胶凝材料体积0.8%~1.0%的纳米碳纤维掺量时可制备出压敏性优良的智能混凝土材料。     

炭黑碳纤维复相导电混凝土的导电性能研究

研究了炭黑碳纤维复相导电混凝土的导电性能,分析了导电混凝土的电阻率变化,为实际应用于道路融雪化冰提供理论依据与试验依据。利用纳米导电炭黑和碳纤维作为导电相来改善混凝土的导电性能,进行炭黑碳纤维复相导电混凝土的导电性能试验,分析环境温度、干湿度和外加电压对炭黑碳纤维导电混凝土电阻率的影响。导电混凝土的电阻率受温度、湿度和外加电压的影响,当环境条件发生变化时,导电混凝土的导电性能也会发生变化。炭黑碳纤维复相导电混凝土的电阻率随着温度的升高出现一定程度的减小;干燥状态下的电阻率高于潮湿状态下的电阻率;电阻率随着外加电压的增大有一定程度的减小,当电压达到一定数值时,电阻率趋于稳定。     

钢渣机敏混凝土的性能研究

将钢渣掺入到水泥基体中,不仅起到增强作用,而且还可以改善其导电性。本文试验研究了钢渣水泥基材料在单轴压应力下的机敏性,并探讨了将其用作监测材料对混凝土内部损伤进行监控的可行性。结果表明,该导电混凝土在压应力作用下,电阻率的变化趋势可近似地符合二次多项式方程;随钢渣掺量增加,钢渣混凝土的机敏效应增强。     

碳纤维钢渣混凝土压敏、温敏性能试验分析

将钢渣掺加到碳纤维混凝土中,可降低碳纤维使用量,同时保证具有良好的压敏性和温敏性。通过试验方法,对各导电组分含量不同的试件进行比较分析研究,得出钢渣掺量对碳纤维混凝图压敏性和温敏性的影响。结果表明:对碳纤维导电混凝土,减少纤维的使用量后,通过掺加钢渣,仍会改善混凝土的压敏效应。对碳纤维含量0.6%的混凝土,随钢渣掺量的增加其温敏性能会逐渐下降低。     

不同轴压比下碳纤维混凝土柱滞回性能研究

采用C30混凝土按碳纤维体积掺量2‰进行配合比设计,制作了3个试验试件柱,对其进行水平低周往复加载,分析其在轴压比0.4、0.5、0.6下试件的滞回曲线、骨架曲线及位移延性系数;同时采用ABAQUS软件对碳纤维混凝土柱的滞回性能进行有限元分析,得到碳纤维柱的滞回曲线和应力云图。结果表明,轴压比的变化对试件滞回曲线的饱满程度影响不大,不同轴压比下试件的滞回曲线均比较饱满,没有出现捏拢现象,到达极限承载力后,曲线下降平缓;随着轴压比的增大,试件的极限承载力降低,所对应的极限位移和延性系数均减小。采用ABAQUS软件模拟得到的曲线与试验所得曲线吻合较好。     

碳纤维混凝土三向受压状态循环加载压敏性研究

研究碳纤维混凝土处于三向受压状态时的压敏性,并通过试验完成三向受压状态及单向受压状态下循环加载,对以往学者单向受压状态下压敏性研究进行补充,并将三向受压状态下的压敏性与单向受压进行对比,发现碳纤维混凝土试块在三向受压状态下比单向受压状态下具有更为明显的电阻变化规律,且变化幅度更大,更有利地反映了荷载的变化.     

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。     

基于界面效应的碳纤维混凝土压敏性研究

碳纤维混凝土具有应变-电阻效应,给结构材料赋予了功能特性.运用碳纤维单丝拉拔试验与剪滞理论,从碳纤维-水泥基界面应变变化角度讨论了碳纤维混凝土的压敏性机理.在单丝拉拔过程中,试样电阻的变化主要是因为界面电阻的变化;随着界面应变的增大,试样电阻随之增大.这一研究有助于对碳纤维混凝土压敏性机理的更深入理解.     

钢筋电极发热混凝土的长期电阻性能研究

利用钢筋良好的导电性制作出导电发热用的混凝土,并进行了3年的长期试验研究.通过研究发现侧面钢筋电极发热混凝土的电阻稳定性要比上下式钢筋电极发热混凝土的电阻稳定性好.采用钢筋作上下式电极时,2～3倍的电阻变化量必须在设计中预先考虑,而制作侧面电极时基本上不需考虑电阻的长期变化.采用普通钢筋得到的电阻(率)稍高,说明普通钢筋产生了一定程度的锈蚀.在后期加热过程中,发现侧面电极板的电阻变化要低.     

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.     

论碳纤维复合材料疲劳损伤理论

介绍了剩余刚度、剩余强度、电阻法三个碳纤维复合材料的疲劳损伤理论模型,并对影响CFRP疲劳损伤性能的主要因素进行了分析,为其疲劳特性的进一步深入研究工作提供了理论基础。     

纤维增强混凝土与碳纤维加固技术的发展

介绍了纤维增强水泥基材料的概况,碳纤维增强材料的性能与特点,在工程中的加固方法及应用,总结了国内外碳纤维材料加固技术的研究现状,分析了碳纤维加固技术存在的一些问题,并对纤维增强材料的发展前景进行了展望。     

碳/玻璃纤维混合编织网增强混凝土电热融冰试验

利用碳/玻璃纤维混合编织网的电热性能,开展了碳/玻璃纤维混合编织网增强混凝土的电热融冰试验研究。结果表明:碳/玻璃纤维混合编织网通电后可以形成稳定的导电加热网络,低电压下即可迅速产生热量使混凝土温度上升,升温过程中电阻率稳定,融冰效果较好。通过分析环境温度、冰层厚度、加热功率等因素对于能耗及融冰效率的影响,为实际应用中的功率控制提供了依据。     

基于ANSYS的碳纤维约束混凝土结构有限元分析

应用ANSYS软件对碳纤维约束混凝土结构进行了有限元分析,对其结构有限元模型、Solid65单元和Shell单元的输入数据、破坏准则William—Wamke五参数失效准则及收敛准则进行了论述,指出利用ANSYS可以对碳纤维约束混凝土结构进行有效模拟。