碳纤维水泥基复合材料功能响应的机理研究

碳纤维水泥基复合材料能以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度.通过单丝拔出的细观力学试验,研究了荷载作用下碳纤维水泥基复合材料电阻率变化的机理,获得了水泥基碳纤维复合材料界面电阻随界面力的变化规律.水泥基单丝试样电阻的变化可归纳为由3个方面的原因引起:一是由于纤维-基体之间界面脱黏导致导电网络的变化;二是由于纤维-基体之间界面结构变化而引起导电网络发生改变;三是碳纤维在拉伸应力的作用下其自身电阻会增大,由这一因素引起的电阻变化所占比例极小.复合材料内部导电网络发生改变,导致其电阻率发生变化,材料具有感知应力、应变的功能特性.在循环载荷的作用下,试样电阻率的变化规律与载荷的变化规律显示出了良好的一致性.     

碳纤维水泥基复合材料中纤维分散性的研究

利用新拌料浆法及硬化试件电阻测试法,从碳纤维水泥基复合材料（CFCC）的纤维分散系数及变异系数分析等几个方面着手,探讨了碳纤维长度及掺量、搅拌工艺、分散剂和水灰比等诸因素对CFCC中碳纤维分散性能的影响,并确定了制备CFCC材料的适宜工艺。     

含水量对碳纤维水泥基复合材料电性能的影响

试验研究发现，碳纤维水泥基复合材料的电阻值随含水量的不同而变化。含水量较高时，在测量早期电极化占主导，电阻随时问增大；后期则是电导占主导，电阻随时问减小。重复荷载作用下，每一循环结束后电阻都会出现净减少。但含水量较低时，测量过程中电极化占主导，电阻始终随时间增大。每一加载循环结束后会伴随有电阻的净增加。存在一特定范围的含水量，使电导和极化相互平衡，每次加载循环的压敏曲线有很好的重复性。     

碳纤维电化学表面处理对碳纤维水泥砂浆力学性能的影响

通过比较不同电解液电化学氧化表面处理后的碳纤维水泥砂浆的抗折、抗压强度，优化选出最佳电解液为10％浓度的（NH4）2CO3溶液。XPS分析表明，阳极氧化能增加碳纤维表面的化学活性和物理活性。碳纤维随阳极电位的升高，表面氧碳比（0／C）增加，同时表面处理对碳纤维表面产生了刻蚀作用，当阳极电位超过3V时，纤维的力学性能开始下降。     

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.     

碳纤维水泥基复合材料的压敏特性研究

研究了内掺含活性化学物质的CCCW材料及碳纤维表面氧化处理后不同碳纤维掺量下水泥净浆试样在循环荷载作用下的压敏特性,并讨论了其压敏机理,分析了三种碳纤维掺量下试样压敏性能差异产生的原因。实验结果表明：添加CCCW材料和使用经浓硝酸处理后的碳纤维混凝土试样,在循环荷载下其电阻稳定性得到了有效提高,并且不同碳纤维掺量下试样的电阻和应力均存在较好的对应关系,碳纤维掺量为水泥质量的1．2％时,试样的压敏性最好。     

碳纤维增强水泥基复合材料的研究

水泥混凝土材料以其抗压强度高、施工方便等优点在人类建筑史上发挥了重要作用,但由于其功能单一、脆性大、自重大、抗拉强度和抗弯强度低等缺点,在特殊领域中的用途受到了很大限制。碳纤维具有高弹性、高模量、比重小、耐腐蚀、对人畜无害等优异性能被视为许多材料的优良增强体。将其加入到水泥基体中,制成碳纤维增强水泥基复合材料（CFRC）,不仅可改善水泥自身力学性能的缺陷,使其具有高强度、高模量、高韧性,更重要的是把普通的水泥建筑材料变成了具有自感知内部温度、应力和损伤及一系列电磁屏蔽性能的功能材料。     

碳纤维机敏水泥基复合材料温阻特性

研究了碳纤维水泥基复合材料的温阻特性，探讨了碳纤维特性(掺量、长径比)、水泥基体特性和热循环次数对温阻特性的影响．结果表明：在升温初期，碳纤维水泥基复合材料电阻随温度升高而降低。呈现负温度系数(negative temperature coefficient，NTC)效应；升高到一定温度后。呈现正温度系数(positive temperature coefficient，PTC)效应．该材料独特的温阻特性为其在智能结构中实现温控和火灾预警提供了材料基础．     

碳纤维表面化学镀镍对水泥基材料压敏特性的影响

为了制备压敏性良好的碳纤维水泥基复合材料,通过对碳纤维表面进行化学镀镍处理,得到镀液的最佳配方和镀镍工艺,并研究镀镍处理对碳纤维水泥基复合材料压敏性的影响。结果表明,当主盐、还原剂、稳定剂和络合剂浓度分别为30 g/L、20 g/L、50 g/L和10 g/L,镀液p H值为10,试镀时间为15 min时,碳纤维的导电性最佳。镀镍层厚度和碳纤维掺量对压敏性的影响规律一致,当镀镍层厚度和碳纤维掺量分别为1μm和0.4%时,碳纤维水泥基复合材料的压敏性最佳。     

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。     

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。     

表面改性对碳纳米管-水泥基复合材料导电性能及机敏性的影响

采用一种由浓硝酸和浓硫酸组成的混合液对碳纳米管进行表面改性后分散到水泥净浆中（SPCNT）,采用四电极法测试了复合材料导电性能和机敏性能,并与未改性碳纳米管增强水泥净浆（PCNT）及普通水泥净浆（PCC）进行了对比;同时采用扫描电镜观察了复合材料的微观结构。结果表明：水泥净浆中掺入碳纳米管后具有优良的导电性能和机敏性能,碳纳米管经表面改性后复合材料的体积电阻较未改性碳纳米管复合材料高,而机敏性能表现更稳定;在复合材料中碳纳米管分布非常均匀,碳纳米管之间互相搭接,形成完好的导电网络,未改性碳纳米管表面光滑未覆盖水泥水化产物,而改性碳纳米管表面被水泥水化产物包裹。     

砂胶比对碳纤维增强水泥砂浆力学性能的影响

本文对碳纤维水泥浆体和砂浆的强度和韧性进行了研究。试验结果表明,碳纤维能显著提高水泥浆体的强度和韧性。碳纤维在砂浆中的作用明显低于在净浆中的作用,并且随着砂胶比的增加,碳纤维对砂浆的强度和韧性的改善作用是降低的。     

纤维增强地质聚合物混凝土的动态力学性能

采用Φ100mm分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置,研究玄武岩纤维与碳纤维增强地质聚合物混凝土(geopolymeric concrete,GC)在10～102s-1范围内的动态力学性能,并作比较分析。结果表明,纤维增强地质聚合物混凝土属于应变率敏感材料,其动态抗压强度与能量吸收特性均表现出显著的应变率相关性;作为GC的增强材料,玄武岩纤维与碳纤维各有优势,但就改善GC的强度与能量吸收特性的效果而言,碳纤维总体上优于玄武岩纤维,尤其当碳纤维体积率为0.2%时,改善效果最佳。     

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.     

植物纤维表面处理对石膏复合板材性能的影响

通过对麦秆纤维进行碱处理、热处理及苯丙乳液改性处理,对制成的麦秆纤维石膏复合板进行性能测试,三种方法处理的麦秆纤维复合板的抗折强度较未处理的纤维复合板分别提高10.18%、8.05%和9.59%。并对不同处理方法的改性机理进行分析讨论。     

碳纤维筋体外预应力混凝土梁的研究

对碳纤维筋的定义及优缺点进行了阐述,对体外预应力混凝土桥梁的性能及特点进行了介绍,对碳纤维筋作为体外预应力筋在桥梁中的应用做了总结和展望,以推广碳纤维筋的应用。     

碳纤维材料在加固混凝土结构中的应用

阐述了碳纤维加固钢筋混凝土结构的主要技术优点及缺陷,将碳纤维进行了分类,并叙述了CFRP的材料力学特征和加固混凝土结构的发展概况,同时介绍了碳纤维布施工工艺,以达到指导实践的目的。     

碳纤维布加固梁的计算

通过对预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力过程进行分析,结合我国现行规范,假定加固梁的截面应变符合平截面假定,通过截面极限状态分析,分别提出了界限破坏、受压破坏和受拉破坏模式下受弯承载力的理论计算公式。     

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。