CFRC机敏混凝土中碳纤维的分散性研究

研究了羧甲基纤维素钠(CMC)和硅灰等分散剂对碳纤维水泥基复合材料(CFRC)中碳纤维分散性的影响。由分离出来的碳纤维质量变动系数和试件电阻率变动系数来评价碳纤维在CFRC中的分散性。结果表明,在各种CMC掺量下,硅灰均能显著改善碳纤维的分散性。随着CMC掺量的增加,碳纤维的分散性提高。当CMC掺量为0．8％、硅灰掺量为15％时,CMC和硅灰的共同作用使碳纤维质量变动系数最小,此时碳纤维在水泥基体中分散性最佳,且当CMC掺量为0．8％时,CFRC的电阻率变动系数也最小。     

碳纤维水泥基复合材料电性能的若干研究

着重探讨了碳纤维长度与掺量、水灰比、龄期及成型工艺对碳纤维增强水泥基复合材料导电性的影响,结果表明,采用振动压制成型工艺且碳纤维长度为10mm时,可以较小的纤维掺量（0.5%)使复合材料获得较强的导电性。     

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.     

石墨和碳纤维对混凝土导电性能的影响及机理分析

采用石墨和碳纤维作为导电相材料制备了导电混凝土,研究了导电相材料的掺量和掺入方式、水胶比、养护龄期以及施加电压对导电混凝土导电性能的影响。结果表明：单掺时,随着石墨或碳纤维掺量的增加,试件的电阻率降低,导电性能提高;复掺石墨与碳纤维试件的电阻率比单掺石墨或碳纤维的试件更低,导电性能更好,最佳复掺比例为石墨6%+碳纤维1.0%;试件的电阻率随着水胶比、施加电压的增加而减小,随着养护龄期的增加而增大;与单掺组试件相比,复掺组试件的电阻率受水胶比、施加电压和养护龄期的影响相对较小。     

三相导电混凝土强度及导电性能试验研究

为优化碳纤维-钢纤维-石墨三相导电混凝土中三种导电材料的组成比例,试验研究了三种材料掺量以及石墨细度对混凝土抗压强度和导电性能的影响,并通过灰关联分析得出三种材料对导电性能影响的显著程度。结果表明,碳纤维掺量越大,混凝土导电性能越好,当碳纤维掺量大于0.8%时,电阻率趋于稳定,当碳纤维掺量为0.4%时强度最大,初步确定碳纤维掺量为0.4%;电阻率与碳纤维掺量之间呈对数规律变化;养护龄期越长,导电性能越差,当龄期超过21d后,导电性能趋于稳定;石墨颗粒越细混凝土强度越低,导电性能越好,其中石墨细度为400目和600目时导电性能极为接近;随着石墨掺量的增大,抗压强度和电阻率逐渐减小,当石墨掺量超过8%时,导电性能趋于稳定。综合确定碳纤维、钢纤维和石墨掺量分别为0.5%、0.8%和5%时,混凝土导电性能最好,同时具有较高的强度;三种导电材料对混凝土导电性能影响的显著程度是:碳纤维石墨钢纤维。     

碳纤维混凝土动态压缩力学性能的试验研究

采用φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了不同体积掺量(Vcf)的碳纤维混凝土(CFRC),在多个应变率条件下的动态压缩力学性能,得到了应力-应变曲线.结果表明,CFRC的强度随应变率的增加而近似呈线性增长,纤维体积掺量为O.3%碳纤维混凝土变形能力较好.分析了试件的加载波形图和应变率时程曲线,试验中近似恒应变率加载时间比例大于50.2%.在相同应变率范围内,CFRC的破坏程度与素混凝土相比较轻,说明碳纤维的加入增强了混凝土的抗冲击件能.     

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。     

海洋岛礁结构牺牲阳极阴极保护用活性砂浆研究

利用短切碳纤维制备活性砂浆,采用四电极法研究了短切碳纤维掺量对活性砂浆电阻率的影响,并分析了其作用机理。结果表明,掺入短切碳纤维可有效降低砂浆的电阻率,且砂浆电阻率随短切碳纤维掺量的增加而降低,可通过改变短切碳纤维掺量来调控砂浆复合体系的电阻率,短切碳纤维在砂浆中的掺量阈值为0.6%,此时砂浆的电阻率为540Ω·cm。短切碳纤维掺量较少时,砂浆复合体系的电阻率主要受砂浆基体的影响;高于掺量阈值时,砂浆内短切碳纤维会形成网链搭接,引起砂浆复合体系电阻率急剧降低;进一步提高纤维掺量,活性砂浆的电阻率变化并不显著。     

纤维导电性对地聚合物压敏行为的影响

采用碳纤维和玄武岩纤维改性地聚合物,分析了纤维掺量对其流动性、力学性能、电阻率及压敏行为的影响规律,揭示了纤维导电性能对地聚合物压敏性能的影响机制.结果表明：碳纤维对地聚合物流动性的影响大于玄武岩纤维;当碳纤维掺量升高时,地聚合物电阻率明显下降,且可分为缓降、突降和平缓阶段;随着碳纤维掺量的升高,地聚合物压敏性能先增强后减弱;当碳纤维体积分数为0.4%时,地聚合物压敏性能最优;玄武岩纤维对地聚合物压敏性能具有削弱作用.     

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。     

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。     

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。     

导静电水泥砂浆的制备与性能研究

试验研究了掺入石墨及碳纤维对水泥砂浆体积电阻率及抗压强度的影响。结果表明,砂浆体积电阻率随石墨掺量增加而降低,且经历了先缓慢下降、后急剧下降,再缓慢下降三个阶段;在石墨掺量较低时,砂浆的强度略有降低,当石墨掺量大于20%时,砂浆强度的降低幅度则较大。当碳纤维掺量由0～2%逐渐增加时,砂浆的抗折强度也逐渐增大,而抗压强度虽有波动但相差不大;砂浆的电阻率随碳纤维掺量增加而有所降低,但效果不及掺加石墨明显。复合掺加碳纤维与石墨对降低试件电阻率效果较好。掺加钢砂对砂浆的体积电阻率影响不大。     

碳纤维/硫铝酸盐水泥复合材料的温度-电容特性

采用压制成型工艺制备了碳纤维/硫铝酸盐水泥复合材料(CFSC),研究了CFSC的电容值随温度升高的变化规律,并探讨了碳纤维掺量、测量频率、热循环次数和恒温过程对CFSC温度-电容特性的影响.结果表明:CFSC的电容值在-40~90℃范围内随温度升高而出现有规律的增加;碳纤维掺量越高,CFSC的温度-电容曲线越趋于重合;测量频率越高,CFSC的温度-电容曲线变化越趋于线性;在多次升温过程中,CFSC的温度-电容效应表现出较好的重复性;电容值在确定的温度下具有长时间的稳定性.以上规律表明,利用碳纤维/硫铝酸盐水泥复合材料开发水泥基温控器件具有一定的前景.     

石墨碳纤维导电混凝土制备及接地特性研究

选取碳纤维、石墨为导电相材料制备用于接地工程的导电混凝土,对石墨碳纤维导电混凝土的拌合工艺、配合比和接地特性进行了试验研究。结果表明,当碳纤维掺量0.6%、石墨掺量2%、单位用水量240 kg、砂率32%并采用半干拌法拌合工艺时,导电混凝土具有良好的导电性能和力学性能;混凝土电阻率随龄期增长趋于稳定,稳定值为1.62Ω·m左右,电阻率在-10～60℃范围内的变化幅度小于0.52Ω·m,随环境湿度变化电阻率的变化幅度小于0.28Ω·m,导电性能稳定;导电混凝土28 d抗压强度达到37.3 MPa,抗折强度达到5.0 MPa,满足接地材料的力学性能要求。     

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/环氧树脂复合材料的制备及研究

本文考察了空气氧化和液相氧化两种方法对碳纤维表面官能团和微观形貌的影响。结果表明氧化处理增加了碳纤维表面活性官能团,并且处理后表面较原碳纤维表面粗糙度增加,这有利于碳纤维与环氧树脂界面的结合。碳纤维在环氧树脂复合材料中的最佳长度为5 mm,最佳掺量为1.0%。超过此值会严重影响碳纤维在复合材料中的分散性。增强后的碳纤维复合材料拉伸强度提高了54%,抗冲击强度提高了20%。SEM结果表明氧化处理可以提高碳纤维与环氧树脂基体间的界面作用力,从而对环氧树脂基体起增强效果。     

三相导电混凝土拌和工艺及配合比试验研究

选取碳纤维、石墨和钢纤维为导电相材料制备接地特性良好的三相导电混凝土,对其拌和工艺、配合比及接地特性进行了试验研究。结果表明,三相导电混凝土的最优配合比为:碳纤维掺量0.4%、石墨掺量2%、钢纤维掺量0.8%,按此配比制备的三相导电混凝土28 d抗折、抗压强度分别为6.1、36.5 MPa,电阻率为1.97Ω·m,符合接地材料力学性能和导电性能要求。电阻率在-10～60℃范围内的变化幅度为0.56Ω·m,随环境湿度变化电阻率的变化幅度为0.28Ω·m,具有优良的电阻稳定性。     

碳纤维水泥基复合材料电阻特性的研究

研究了碳纤维水泥基复合材料的电阻特性,结果表明,碳纤维水泥基复合材料电阻率随着碳纤维体积分数的提高而下降;碳纤维掺入量存在一个饱和点,超过此饱和点,碳纤维水泥基复合材料的电阻率变化趋于稳定;碳纤维水泥基复合材料电阻率随加载频率的增大而降低.碳纤维水泥基复合材料的电学特性可以用电渗透原理解释,并由扫描电镜试验结果得到验证.