石墨水泥砂浆注浆钢纤维混凝土导电性能研究

利用钢纤维和石墨为导电相,采用渗浇工艺成功配制出水泥基导电复合材料,即石墨水泥砂浆注浆钢纤维混凝土(graphite slurry infiltrated fiber concrete,简称GSIF-CON).试验研究了石墨和钢纤维掺量对GSIFCON电阻率的影响规律.试验结果表明,石墨及钢纤维掺量对GSIFCON电阻率的影响明显,并均存在渗滤阈值.当石墨和钢纤维掺量达渗滤阈值时,可使GSIFCON的电阻率降低约100倍.通过对SIFCON(slurry infil-trated fiber concrete)和GSIFCON两种复合材料的电阻率变化机理进行分析,提出了SIFCON和GSIFCON导电机理模型.     

水泥基石墨钢纤维复合材料性能研究

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(Graphite Slurry Infiltrated Fiber Concrete,简称GSIFCON)。研究了石墨和钢纤维掺量对GSIFCON电阻率的影响规律,以及GSIFCON通电升温规律。试验结果表明,石墨及钢纤维掺量对GSIFCON电阻率的影响均有明显的渗滤阈值存在。当石墨和钢纤维掺量在达渗滤阈值时,可使GSIFCON的电阻率降低约100倍。在66.66V/m电压降的绝热条件下,GSIFCON的温升速度可达10℃/h左右。本文对GSIFCON材料的电阻率变化机理进行了分析,提出了GSIFCON导电原理模型。     

定向钢纤维增强水泥基复合材料抗拉细观模拟

将钢纤维增强水泥基复合材料看作水泥砂浆基体和钢纤维夹杂组成的复合材料,采用扩展有限元法模拟了定向钢纤维增强水泥基复合材料受拉破坏的全过程.研究采用混合同余法生成随机数建立了钢纤维随机生成算法,进而生成了不同纤维掺量的定向钢纤维水泥砂浆细观数值模型.在考虑钢纤维与砂浆基体黏结滑移作用的基础上,模拟了定向钢纤维水泥砂浆受拉断裂全过程,得到了拉伸应力-应变全曲线.通过开展直拉试验,对细观数值模拟结果进行了验证.研究表明,细观数值模拟得到的全曲线结果与试验结果吻合较好,建立的细观模型有助于进一步揭示钢纤维增强水泥基复合材料的拉伸破坏机理.     

微钢纤维水泥基复合材料劈裂抗拉强度研究

为研究不同长径比微钢纤维和不同微钢纤维体积掺量对水泥基复合材料抗拉性能的影响,试验设计了3组不同基体混凝土强度(C50、C70、C90)共24组不同配合比,测试了试件28 d劈裂抗拉强度。分析研究了不同长径比微钢纤维掺量、不同体积率微钢纤维掺量与水泥基复合材料抗拉性能之间的相互关系,建立了相应的数学模型。研究结果为微钢纤维水泥基复合材料的工程设计提供了理论依据。     

碳纤维水泥基复合材料导电性能研究

研究了碳纤维水泥基复合材料的导电特性，探讨了碳纤维体积掺量，碳纤维长度，水泥基体以及养护龄期和相对温度对其导电性能的影响，发现可以用渗流理论描述体系导电率与碳纤维体系掺量间的关系，当碳纤维体积掺量达到渗流阀值，水泥基基体的结构以及相对湿度对体系的导电率无明显影响，通过对微观分析，认为体系导电率变化是碳纤维在水泥基体中分布搭接的直接反应，渗流阈值应取ψc=ψc2，在导电机制上对应隧道效应向欧姆触导电转变，且具有普适性。     

石墨-水泥灌浆材料导电性能的试验研究

石墨-水泥灌浆材料采用低价的工业石墨粉作为导电材料,兼有导电材料的导电特性和灌浆材料高流动性的特点,适合材料用量较大的防雷接地工程.通过试验研究了石墨-水泥灌浆材料的导电规律和试件质量.试验发现,材料电阻率随石墨掺量的增加而变小,随龄期增长而变大,石墨掺量大的试件极易开裂,工业石墨粉对水泥基材料电阻率的降低效果不明显.石墨掺量过高、过低的试件电阻率离散性较大,试件质量不易控制.     

电阻率法研究路面基层专用水泥凝结硬化过程

用非接触式电阻率测试仪研究了粉煤灰及石膏掺量对路面基层专用水泥24 h内电阻率的影响,分析了该水泥与32.5矿渣硅酸盐水泥凝结时间与电阻率的关系.结果表明:随着粉煤灰和石膏掺量的增加,路面基层专用水泥凝结时间延长,其中粉煤灰掺量的影响更显著;路面基层专用水泥密度小,液相体积分数小,孔连通性差,离子浓度低,因而其电阻率较大;电阻率曲线及其微分曲线上特征点出现时间和用维卡仪测得的凝结时间有较好对应关系.     

钢纤维定向对水泥基复合材料等效断裂韧度的影响

通过不同钢纤维分布方向和不同钢纤维掺量的预制缺口三点弯曲梁断裂试验,研究了钢纤维定向对钢纤维增强水泥基复合材料等效断裂韧度的影响。利用试验得到的荷载-挠度曲线,分析了钢纤维对水泥基复合材料断裂性能的影响,并计算了等效断裂韧度。结果表明,定向钢纤维增强水泥基复合材料的等效断裂韧度要明显高于相同掺量的乱向钢纤维增强水泥基复合材料,且等效断裂韧度随着钢纤维掺量的增加而逐渐增大;定向钢纤维试件的临界等效裂缝长度小于相同掺量的乱向钢纤维试件,且等效裂缝长度随着钢纤维掺量的增加而逐渐减小。此外,依据裂缝断裂面处的钢纤维数量和方向效应系数两方面解释了钢纤维掺量及定向对等效断裂韧度的提高作用。     

混杂纤维水泥基复合材料轴心受压应力-应变关系研究

在混杂纤维总体积掺量为2%的条件下,改变钢纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维的体积掺量,设计制作了两类混杂纤维水泥基试块,通过轴心受压试验,分别研究钢-聚丙烯和聚乙烯醇-聚丙烯混杂纤维水泥基复合材料的轴心受压应力-应变关系,并提出了不同纤维掺量变化对峰值应力、峰值应变影响的计算式。结果表明:钢纤维和聚乙烯醇纤维能提高试块的抗压强度,聚丙烯纤维能显著提高试块的峰值应变,当聚丙烯纤维体积掺量大于0. 5%时,混杂纤维水泥基复合材料的抗压强度会低于基体。     

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-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-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—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。     

干燥处理对CFSC电阻率及压阻特性的影响

采用浇注成型工艺,制备了碳纤维/硫铝酸盐水泥复合材料(CFSC);研究了干燥处理对CF-SC电阻率和压阻特性的影响.结果表明:干燥处理使得CFSC电阻率有所增加,内部水分导电通路减少,同时引起CFSC干缩和孔隙率增加.CFSC内部水分导电通路减少及材料孔隙率增加会降低CFSC的压阻特性;而干缩则可提高CSFC的隧穿效应,致使其压阻特性提高.综合几种因素的作用可以发现,干燥处理将使CFSC压阻特性的变化幅度有所降低.     

掺合料复掺对水泥基材料孔溶液碱度的影响

通过测定低水胶比下复掺粉煤灰、矿渣、硅灰的水泥基复合体系孔溶液PH值，研究孔隙液碱度随矿物掺合料的种类、掺量、不同复配情况的变化规律和碱度变化的原因。结果表明，复掺粉煤灰、矿渣（或同时掺硅灰）的多组分水泥基体系各龄期孔隙液的PH值均低于纯水泥净浆；粉煤灰和矿渣等双掺的水泥基体系，总掺量小于等于40％时，随掺量增加，同龄期的孔隙液PH值降低，其主要原因是稀释效应和化学效应；总掺量相同，掺合料复掺方式不同的试样其碱度不尽相同。     

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.     

钢纤维混凝土抗冻性能试验研究

为了研究钢纤维混凝土的抗冻性能,采用快冻法进行了0％、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％五种不同钢纤维掺量的混凝土在水中和3.5％氯化钠溶液中冻融试验.通过分析冻融循环次数和钢纤维体积率对钢纤维混凝土冻融后质量损失、劈裂强度损失和相对动弹性模量变化的影响,分析了冻融环境下钢纤维对混凝土的增强机理.并且用压汞法和SEM从微观上研究了钢纤维混凝土的孔径分布特征,讨论了微观结构对其抗冻性能的影响.研究表明,在冻融循环作用下掺入适量的钢纤维能够减小混凝土内部的孔隙率、增加密实度,有效阻止混凝土内部微裂缝的产生与发展,提高混凝土的抗冻性能.钢纤维掺量对混凝土抗冻性影响显著,掺量为1.5％时,钢纤维对混凝土抗冻性能改善效果最好.     

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.     

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。