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。     

WFS-FA-EPS填料导热系数试验研究

采用ISOMET热特性分析仪对废铸砂(WFS)、粉煤灰(FA)、聚苯乙烯(EPS)颗粒、水泥(可选)与水按一定质量比例混合制成的抗冻胀、低导热性、轻质填料进行了导热系数测定,探讨了不同状态下(冻结与否)导热系数与水泥、粉煤灰、EPS颗粒掺入比、含水率以及龄期的关系,并与常规岩土材料进行对比,进行了变量权重的正交分析,建立导热系数与不同组分含量关系的预测公式。试验结果表明,单因素变化时,EPS颗粒含量、粉煤灰含量、水泥含量的增加会不同程度地降低导热系数,有助于隔热与降低冻结深度;干密度和含水率的降低会减小导热系数;龄期的增加会增加导热系数;主要变量因素降低填料导热系数的权重由大到小顺序为EPS颗粒、粉煤灰和含水率;材料的导热系数随水料比w/(10EPS+FA)的增加而增加;试验调查的填料导热系数在0.5～1.0 W/m·K范围,低于常见岩土材料的导热系数(1.0～2.0 W/m·K)。     

泡沫混凝土改性试验与分析

为分析发泡剂掺量、粉煤灰掺量对试件抗压强度、吸水率、导热系数、干密度的影响,开展了泡沫混凝土的配制和粉煤灰改性试验。结果表明,随发泡剂掺量增加,泡沫混凝土试件的强度、吸水率、干密度呈下降趋势,发泡剂掺量为1.25%时,泡沫混凝土试件的导热系数为0.210 5 W/(m·K)、吸水率为18.3%,均达到最低值;随粉煤灰掺量增加,改性试件的强度下降、吸水率提高,导热系数和干密度均先升后降;粉煤灰掺量低于30%时,微集料效应明显;若提高粉煤灰掺量,会形成更多水化物,使导热系数下降。复合改性时,掺加碳纤维可提高试件强度,但若掺量过多,则会导致强度逐步下降;导热系数随碳纤维掺量的增加逐步下降。改性前后,各组试件的性能均满足规范要求。     

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.     

基于多尺度细观力学方法计算水泥基材料的导热系数

基于Eshelby等效夹杂理论和水泥基材料微观结构多尺度特征,从细观力学的角度,研究了水泥基复合材料的热力学性能,推导出了水泥基复合材料的导热系数细观力学一般表达式.借助Mori-Tanaka均质化方法,计算了不同化学组分、水灰比和养护龄期的水泥基复合材料导热系数,并研究了孔隙饱和度的影响.将研究结果与参考文献中的测量值进行综合对比后发现,基于多尺度细观力学的计算方法适用于不同饱和度水泥基复合材料导热系数的评估和计算;所得结果可进一步用于不同原材料和养护条件下水泥基复合材料导热系数及其他热力学参数的精确计算.     

轻质水泥基墙体材料的火灾性能实验研究

利用热线法和液压伺服机,通过轻质水泥基墙体示范材料的现场测试测定火灾作用之后轻质竹纤维墙体的导热系数、残余抗压强度和弹性模量,研究了火灾温度对墙体保温、力学性能的影响。结果表明,温度在350℃时,剩余弹性模量最大,超过400℃之后,剩余弹性模量急剧下降;200℃时,材料的强度开始下降,400℃时,材料强度下降剧烈,600℃左右的高温作用会使材料严重破坏,并损失76%左右的抗压强度;200～350℃时,导热系数短暂下降,温度超过500℃时,少量开口气孔的存在使得材料的导热系数达到最大。     

早期和硬化水泥基材料导热系数试验系统研究现状

早期和硬化水泥基材料导热系数是计算早期和硬化混凝土温度场的重要参数。现有的试验系统大部分基于稳态法和瞬态法原理,各自的适用范围和测量精度不同,相应试验装置的形式也不同,文中对其各自的优缺点进行了分析和比较。介绍了开发的适用于早期水泥基材料和大骨料混凝土材料导热系数的测量方法和测量装置,此期在准确测定导热系数的基础上准确计算相应的温度场。研究了根据试验目的选择不同的导热系数试验装置的方法。     

复杂环境下水泥改性生土砌块的导热系数及抗压强度分析

生土基材料具有较好的蓄热和保温性能,但其在复杂环境下的保温性能研究较少。使用水泥等材料对生土进行改性并制备改性生土砌块,分别研究了其在碳化、浸水和冻融循环条件下导热系数的变化规律,并对其机理进行分析。结果表明,经过碳化后的水泥改性生土砌块导热系数有所降低;浸水14 d后导热系数增大30%以上;而冻融循环15次后,其导热系数为未冻融砌块的2倍以上,保温性能明显下降。     

淤泥基引气节能材料的研究

采用十二烷基硫酸钠制备淤泥基引气节能材料,通过L16(43)正交试验方法研究了引气剂掺量、水胶比和水泥/淤泥质量比这3个因素对材料力学性能和表观密度的影响;分析了引气剂掺量对材料导热系数的影响;由表观密度计算材料的孔隙率,推导材料的导热系数理论值,并将其与实测值进行比较.结果表明:在引气剂掺量为0.03%(质量分数),水胶比为0.60~0.65(质量比),水泥/淤泥质量比为0.5的条件下,材料可得到最佳的力学性能和热性能.孔隙率计算方法可用于淤泥基引气节能建筑材料的孔隙率与导热系数预测,根据理论孔隙率推算得到的导热系数与实测值的平均偏差为0.022 W/(m.K).     

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.     

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。     

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.     

镀铜钢纤维水泥基复合材料正交试验分析

通过水泥、普通砂、镀铜钢纤维和减水剂混掺水泥基材料的正交试验,分析了相关因素对镀铜钢纤维水泥基复合材料力学性能的影响规律,为镀铜钢纤维水泥基复合材料配合比的进一步改进提供了基础数据,以促进高性能水泥基材料的研制开发与应用。     

Bi2Te3掺入方式对碳纤维水泥基复合材料热电性能的影响研究

研究了碲化铋(Bi2Te3)掺入方式(整掺、梯度整掺、梯度层掺)对碳纤维(CF)水泥基复合材料热电性能的影响,并观察了Bi2Te3和CF增强组分的微观形貌和分布情况。结果表明,整掺Bi2Te3可以改善CF水泥基复合材料的热电性能,梯度整掺比整掺的改善效果好,梯度层掺改善效果最好;当Bi2Te3掺量为0.5%时,梯度层掺时的Seebeck系数达到最优值32.7μV/℃。     

椰壳纤维增强水泥基复合材料综合性能研究

以水泥和砂为基体相,以椰壳纤维为增强相,制备椰壳纤维增强轻质水泥基复合材料。研究配合比和沸煮处理综合影响下椰壳纤维增强水泥基复合材料的密度以及抗弯强度和抗压强度性能。研究结果表明,椰壳纤维作为轻质增强相在建筑结构轻质墙体填充材料方面具有一定的研究价值和较好的应用前景。     

高温后砂浆的水分传输与力学性能试验研究

水泥基材料是由水泥、骨料等组成的复合材料,高温作用后材料内部产生严重的热损伤,导致其力学及耐久性能降低。通过数码显微镜观察了经过105、200、400、600、800℃温度作用后水泥砂浆的表面形貌,发现砂浆表面热损伤裂缝的宽度随着温度的升高而逐渐增大。通过称重法对高温作用后水泥砂浆的毛细吸水性能进行测试后发现:热损伤作用对于水泥砂浆的一维吸水过程有着明显影响,毛细吸水系数随着温度的升高而急剧增加,经过800℃高温作用后的砂浆样品的毛细吸水系数为105℃下烘干的砂浆样品毛细吸水系数的5.7倍。通过抗压、抗折和劈裂抗拉试验研究了高温后砂浆的力学性能,证实了砂浆的抗压、抗折和劈裂抗拉强度随着温度的升高而衰减的规律,800℃作用后砂浆样品的抗压、抗折和劈裂抗拉强度分别为20℃时的31%、61%、19%。同时,测得的试验数据表明:高温损伤砂浆毛细吸水系数与其抗压、抗折及劈裂抗拉强度间均存在着明显的线性关系,因此吸水性系数可作为高温损伤水泥基材料力学及耐久性能评价的重要指标。     

纳米碳黑改善水泥基复合材料力学性能及其压敏性研究

对不同掺量纳米碳黑（33nm）的水泥基复合材料进行了研究,发现掺入一定量的纳米碳黑可以使水泥基复合材料的抗压、抗折强度明显提高。用扫描电镜对水泥基复合材料进行微观结构分析,结果表明,纳米碳黑的尺寸小,能较均匀地分散在水泥基材料中,对水泥基材料的孔隙具有填充作用,并且能与水泥水化物紧密结合。因此,掺入适量的纳米碳黑改善了材料的微观孔结构,减少了微观缺陷,使水泥基复合材料结构更加致密,强度提高。试验研究还发现,纳米碳黑水泥基复合材料的电阻变化率△R／R0随着压应力σ的增大而减小,△R／R0与σ具有较好的线性关系,即具有优良的压敏特性。     

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。     

水泥基石墨钢纤维混凝土电热性能研究

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（GSISFCON）,研究了GSISFCA）N通电升温规律,试验结果表明,石墨水泥砂浆渗浇钢纤维混凝土的电阻率低于10Ω·cm,在66．66v／m电压降的绝热条件下,GSISFCON的温升速度可达10℃／h左右。