碳纤维增强水泥基复合材料的制备及其性能研究

以碳纤维为增强相制备分散均匀的碳纤维增强水泥基(CFRC)复合材料,研究了碳纤维长度、掺量和成型工艺对CFRC复合材料性能的影响。结果表明:掺入碳纤维后,CFRC复合材料的力学性能有所提高,电阻率明显降低;采用10 mm碳纤维、掺量为0.6%时,CFRC复合材料的抗压强度最大提高了22.6%;碳纤维掺量相同时,碳纤维越长,电阻率越小;采用振动压实法成型试件,更有利于提高CFRC复合材料的导电率。     

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。     

影响碳纤维增强混凝土抗拉强度的因素分析

本文介绍了短碳纤维乱向分布增强混凝土(CFRC)抗拉强度的一种预测模型,并对其影响因素作出了分析,以期在碳纤维增强混凝土的研究和工程运用中有所帮助。     

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.     

新型碳纤维补强水泥

最近，日本的TAISET公司与东邦人造纤维公司合作，共同研制成一种新型碳纤维补强水泥（简称为CFRC）。这种水泥是由两种成分混合后组成。其一是一种特制的超细水泥，其颗粒直径为普通水泥的粒度的1／10；其二是一种聚丙睛（PAN）碳纤维，用作补强剂。碳纤维的直径是7μm，并以约10μm的间隔均匀地排列在超细水泥中。这样的组成方式使得这种CFRC水泥具有诸多的优点。其中最突出的特点是强度特别高例如按重量计掺入15％碳纤维，其强度可达到245MPa，而掺入20％，则强度高达548．8MPa。这样的强度是过去生产的CFRC强度的10－20倍。而…     

碳纤维长度对CFRC力学性能影响试验研究

为了进一步研究碳纤维长度对混凝土力学性能的改善效果,确定碳纤维混凝土(CFRC)中纤维的最佳长度.基于试验研究了四种不同长度的碳纤维对混凝土的增强效果,得到不同长度碳纤维对混凝土抗压强度的影响曲线,不同碳纤维长度的试块的荷载与变形曲线;在加载过程中,不同碳纤维长度试块的横向应变和纵向应变的比值随荷载的变化曲线.试验结果表明:随着纤维长度的增加,抗压强度先增加后降低,纤维长度为10mm时,其提高较为明显,并且长度为10mm的纤维可以有效地改善混凝土的脆性破坏,当长度超过30mm时,纤维对混凝土的变形改善效果不明显.     

碳纤维混凝土的动态损伤本构模型

采用Φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置进行了碳纤维混凝土(CFRC)的冲击压缩实验,获得了CFRC在10～102 s-1应变率范围内的应力应变曲线,分析了CFRC的强度和破坏形态,建立了碳纤维混凝土非线性损伤粘弹性本构方程。结果表明:碳纤维对混凝土有良好的增强作用,具备优异的冲击力学性能;本构模型提供的理论曲线与试验曲线比较接近,可以较为准确地描述碳纤维混凝土的高应变率力学行为。     

温度反复变化作用下碳纤维混凝土的耐久性研究

利用碳纤维增强水泥混凝土（CFRC）的导电性，可将其用于机场跑道融雪化冰，需要考虑的问题之一是CFRC在环境温度反复变化情况下的耐久性问题，本文采用实验的方法，模拟环境温度的反复变化，初步考察了CFRC的抗折、抗压强度的变化，及其与碳纤维含量、温度循环变化周次之间的关系，并对其影响因素从微观结构上进行了分析。     

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力电性能及尺寸效应研究

对CFRC的力电性能及尺寸效应进行研究.设计了3组不同尺寸的试件,分别对其进行试验观测其电阻率、灵敏度系数,三组试件中不同尺寸CFRC试件的电阻率比较和循环荷载下应变与电阻相对变化率关系,分析不同尺寸下的力电性能和尺寸产生的尺寸效应,提出了实用技术和建议.     

CFRC抗弯试件的机敏性能试验研究

碳纤维具有良好的导电性,且其电阻率变化与所处应力场具有稳定的对应关系。在混凝土结构中构造一定厚度的碳纤维增强混凝土机敏层,并通过实时监测电阻率变化,可对结构的实时荷载和损伤程度进行预报。本研究中设计了碳纤维混凝土与混凝土层合型构造,研究了静载、反复荷载作用下,上缘碳纤维增强混凝土层和下缘碳纤维增强混凝土层的电阻变化规律,得出了以电阻率变化表征构件力学状态的碳纤维增强混凝土的压敏和拉敏规律。     

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。     

基于振动搅拌技术的碳纤维接地导电混凝土制备及性能研究

采用振动搅拌技术,选取碳纤维为导电相制备用于杆塔基础接地的导电混凝土,并对碳纤维导电混凝土的振动搅拌工艺参数、配合比和接地性能进行了试验研究。结果表明:采用振动搅拌技术制备碳纤维导电混凝土的最优工艺参数组合为:干拌时间10 s、湿拌时间70 s、加碳纤维搅拌时间60 s;最优配合比为:碳纤维掺量0.3%、水灰比0.46、单位用水量200 kg、砂率36%;此工艺参数和配合比下,导电混凝土的28 d抗压强度为46.3 MPa,抗折强度为5.7 MPa,28 d电阻率为2.09Ω·m,导电性能优良,满足输电线路杆塔基础接地的性能要求。     

活性粉末混凝土配合比及导电性能研究

通过改变水胶比、石英粉、石英砂等的掺量,研究了不同配合比活性粉末混凝土流动度、强度的变化规律.讨论了超细钢纤维、短切碳纤维不同掺量对活性粉末混凝土强度及电阻率的影响.结果表明:0.23水胶比的活性粉末混凝土,3d热养护抗压强度为181.97 MPa,抗折强度为30.14 MPa,工作性良好;活性粉末混凝土的电阻率随纤维掺量增加而不同程度减小.     

基于BP网络的碳纤维混凝土强度研究

介绍了应用均匀设计理论设计碳纤维混凝土配方的方法,通过所得到的试验数据,运用人工神经网络(ANN)的方法预测碳纤维混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度;阐述了采用BP算法建立碳纤维混凝土抗压强度神经网络模型的过程,仿真结果表明,BP网络可成功地建立非线性的强度模型,预测强度可达到较高精度。     

Performance of reinforced concrete beams externally prestressed with fiber composites

This paper presents the results of an experimental study to investigate the flexural behavior of reinforced concrete (RC) beams that have reached their ultimate bearing capacities and then retrofitted with externally prestressed carbon fiber reinforced composite (CFRC) laminates. The effect of variation in prestressing force on CFRC laminates bonded to the RC beam is investigated in terms of the flexural strength, deflections, cracking behavior and failure modes. The results indicate that rehabilitation of significantly cracked beams by bonding CFRC laminates is structurally efficient.     

碳纤维混凝土路面的力学性能

通过对28d龄期下碳纤维混凝土抗压强度和劈拉强度的试验研究,可知碳纤维掺量对混凝土力学性能具有较大影响.结果表明:与基准混凝土相比,小掺量时碳纤维对混凝土的改性主要表现在对强度的提高上;较大掺量(体积率大于0.3%)时碳纤维可极大提高混凝土的变形性能,改善其韧性和塑性.因此,在碳纤维混凝土的路面工程应用中应根据实际需要选择合适的掺量,从而取得较好的工程效果.     

Mechanical properties and impact resistance of concrete composites with hybrid steel fibers

The aim of this study is to develop concrete composites that are resistant to armor-piercing projectiles for defense structures. Different reinforcement configurations have been tested, such as short steel fibers, long steel fibers, and steel mesh reinforcement. Three different concrete mix designs were prepared as “Ultra High Performance (UHPFRC), High Performance (HPFRC) and Conventional (CFRC) Fiber Reinforced Concrete”. The content of hybrid steel fibers was approximately 5% in the UHPFRC and HPFRC mixtures, while the steel fiber content was approximately 2.5% in the CFRC mixture. In addition, a plain state of each mixture was produced. Mechanical properties of concrete were determined in experimental studies. In addition to the fracture energy and impact strength, two important indicators of ballistic performance of concrete are examined, which are the penetration depth and damage area. The results of the study show that the depth of penetration in UHPFRC was around 35% less than that in HPFRC. It was determined that the mixtures of UHPFRC and HPFRC containing 5% by volume of hybrid steel fibers showed superior performance (smaller crater diameter and the less projectile penetration depth) against armor-piercing projectiles in ballistic tests and could be used in defense structures.