不同形态回收碳纤维水泥基材料的力学与导电性能

将碳纤维生命周期内产生的预浸料、织物及复合材料废弃物通过切割与粉碎制备短切回收碳纤维(CRCF)、回收碳纤维球(RCFS)及回收碳纤维粉(RCFP),研究不同形态回收碳纤维对水泥基材料力学与导电性能的影响机理和规律。结果表明,CRCF阻裂作用与RCFP填充孔隙作用使水泥基材料抗压强度和抗折强度显著提升,但RCFS的团聚导致其提升效果不显著。CRCF在水泥基材料内部搭接形成导电通路,电阻率随CRCF掺量的增加而降低,下降幅度超过90%,且渗滤阈值的掺量随CRCF长度的增大而显著降低。RCFS掺入基体后以孤立的球状形态分散在基体中,RCFP表面残留的树脂会阻碍导电通路的形成,这两种形态的回收碳纤维水泥基材料的电阻率降低幅度均小于10.7%。将CRCF水泥基材料中的电阻分为纤维通路电阻、纤维接触电阻和隧道传输电阻,建立了导电模型,模型误差为9.24%~40.1%。

碳纤维水泥基复合材料导电机理的探讨

通过研究水泥基体的导电性能和不同纤维掺量、外力作用下及掺入骨料后的碳纤维水泥基复合材料的导电性能,探讨碳纤维水泥基复合材料的导电机理.研究表明,水泥基体的电阻随水化时间显著增加,其导电机理是强电解质溶液的离子导电;碳纤维水泥基复合材料的电阻率随纤维掺量增加而显著降低,其电导由接触导电、隧道导电和离子导电3种机制共同决定;碳纤维水泥基复合材料在压力作用下,电阻率因界面接触的改善和纤维搭接概率的增加而降低,在拉力作用下,电阻率因纤维的拔出、折断而提高;骨料的引入增加了复合材料的电阻,这是由于骨料增加了纤维分散的难度和折断的概率,同时阻碍了纤维的搭接并提高了隧道势垒.

导电功能集料碳纤维水泥基复合材料及其压敏性能

利用石墨粉和粘土基质烧制成导电陶粒,与碳纤维共同组成复合导电相,制备得到导电功能集料碳纤维水泥基复合材料。采用Instron5882材料试验机,动态电阻应变仪和直流稳压电源测试系统研究了其压敏性,发现压应力对其电阻值有显著影响;从开始加载至破坏全过程电阻值变化表现出均匀下降、平衡和迅速上升3阶段;在低加载应力循环下材料电阻变化值与应力有良好相关性,高加载应力循环下因损伤裂纹的不可复原性而使电阻出现不可逆增加;加载速率对电阻变化也有影响,低加载应力时加载速率影响较小,高加载应力时影响较大。

碳纤维-水泥基导电复合材料导电性能的研究

研究先掺法、同掺法和后掺法三种搅拌工艺、浇铸成型和挤出成型两种成型工艺、增塑剂 (分散剂 )以及碳纤维掺量对水泥基导电复合材料导电性能的影响。结果表明 ,较适宜的搅拌工艺为同掺法 ;增塑剂的加入使试样的电阻率下降幅度减小 ;目前振实成型制备的试样电性能优于挤出成型制备的试样 ,而要想通过挤出成型制备电性能较好的试样 ,也必须选择适宜增塑剂 ,并尽量减小用量 ;掺 0～ 0 .6 %碳纤维的水泥基材料 ,其电阻率由 1.1× 10 5Ω·cm下降到 3.2 7× 10 3Ω·cm ,可以用作电磁屏蔽材料。

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湿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积掺量间的关系 ,当碳纤维体积掺量达到渗流阀值 ,水泥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 ,渗流阀值应取 φc=φc2,在导电机制上对应隧道效应向欧姆接触导电转变 ,且具有普适性。

碳纤维增强水泥混凝土复合材料的研究与应用

本文综述了近几年来国内外关于碳纤维增强水泥混凝土复合材料（简称ＣＦＲＣ）性能研究和实 际应用方面的主要结果。与未增强混凝土相比，ＣＦＲＣ材料具有优良的抗拉、抗折、抗冲击性能，而且容 重小，耐腐蚀。最近的研究还发现，ＣＦＲＣ材料具有良好的导电性，而且，其体积电阻率随压力的变化而 变化。这种特性使ＣＦＲＣ材料可望开发成智能结构材料。

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 1 0mm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 .

碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)的电学特性

综述了碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)电学特性的研究进展,探讨了CFRC的电磁屏蔽性能和导电性能研究中的相关问题,阐述了原材料、配合比和表面处理对CFRC电磁屏蔽性能的影响,明确了碳纤维分散性和试验方法对CFRC导电性能的影响规律以及CFRC在工程结构中的应用状况,展望了CFRC的发展方向,指出碳纤维分散性、测试方法、温度和应力等多因素条件是CFRC电学特性将来的研究重点。

碳纤维增强水泥基复合材料的应用研究

本文介绍了碳纤维在国内外土木建筑中的应用。

碳纤维增强水泥基复合材料的电阻计算模型

根据碳纤维增强水泥基复合材料(carbon fiber reinforced cement composite,CFRC)导电机理,将CFRC材料内部导电通路分成碳纤维搭接导电与隧道效应导电两种方式。通过假定碳纤维理想搭接,运用定量体视学理论计算碳纤维的搭接电阻。结果表明:随着碳纤维掺量的增加,CFRC材料中网络搭接导电通路所占比例逐渐增加,尤其在渗流区域附近,搭接通路所占比例急剧上升,但是在过渗流区碳纤维掺量对搭接电阻所占比例的影响呈现微弱上升趋势。隧道效应电阻模型计算则依据定态Schrodinger方程,通过选取合适参数——电子跃迁的势垒与电子能量的比值U0/E,运用模型得到的计算值与试验值有较好的一致性。在相同的U0/E取值下,隧道效应电阻随着碳纤维掺量的增加而减小;而在同一掺量下,隧道效应电阻计算值随U0/E的增大而增大。

嵌入式碳纤维石墨水泥基复合材料的压阻特性

将碳纤维石墨水泥基复合材料(CFGCC)试块(40 mm×40 mm×40 mm)预埋入混凝土柱(100 mm×100 mm×300 mm)中,利用四电极法研究了CFGCC试块在混凝土柱受到不同幅值循环荷载作用下的电阻性能.结果表明:CFGCC试块电阻变化率与混凝土柱压应力呈现良好的对应关系,因此,CFGCC有望成为混凝土结构长期健康监测的新一代传感材料.

碳纤维增强水泥混凝土导电机理的研究

研究了沥青碳纤维掺量及外加剂对碳纤维混凝土复合材料导电性的影响 ,讨论了碳纤维混凝土复合体的导电机理。结果表明 :碳纤维掺量对复合材料的导电性有一个临界值 (Vfc) 。

碳纤维和钢渣水泥基复合材料导电性及损伤识别研究

在水泥基复合材料中参入碳纤维和钢渣,以研究复合水泥基材的导电性能,结果表明,碳纤维能够显著改善水泥基材的导电性,碳纤维体积率为1.2%时,其导电性能最佳,且碳纤维对试件导电稳定性有显著影响;在碳纤维水泥基材中参入钢渣并不会显著影响试件导电性,会显著影响导电稳定性;抗压和抗折试验结果表明利用导电性判断构件是否损伤(开裂)及损伤程度在试验上是可行的。

碳纤维增强水泥混凝土导电机理研究

介绍了碳纤维及碳纤维混凝土的主要特性，分析了碳纤维增强水泥混凝土的导电机理。通过试验对碳纤维增强水泥混凝土的导电特性进行了研究，指出可以通过它的导电特性监测水泥基材料内部的损伤状况，防止灾难性破坏的发生。

碳纤维-钢纤维水泥基复合材料电学性能试验研究

为优化水泥基复合材料的电学性能,以碳纤维(CF)和钢纤维(SF)为导电材料,通过抗压强度试验、交流阻抗测试、扫描电镜测试和升温试验,研究了碳纤维和钢纤维的体积掺量对水泥基复合材料抗压强度和电学性能的影响。结果表明,碳纤维-钢纤维水泥基复合材料的抗压强度随碳纤维掺量增大呈先增大后减小的趋势。碳纤维、钢纤维的渗滤阈值分别为0.35%和0.6%(均为体积分数),复掺碳纤维和钢纤维使水泥基复合材料的导电性能大幅增强,产生了明显的正向混杂效应,碳纤维和钢纤维体积掺量达到渗滤阈值后,继续增大纤维掺量对导电性能的提升作用不大。用ZSimp Win软件拟合得到等效电路各电路元件数值,并结合SEM照片分析了导电机制。碳纤维-钢纤维水泥基复合材料具有良好的电热性能,当输入功率为7.9 W,通电30 min、60 min、90 min后,其平均温度可达到33℃、43℃、50℃,通过曲线拟合得到了温度随时间变化的回归方程。

无电极电阻率法研究水泥基复合材料的导电机理

采用无电极电阻率法监测了分别掺入碳纤维、钢纤维和碎石骨料的水泥基复合材料在72 h内的电阻率,并用Hymstruc3D建立了微观结构模型分析导电机理。结果表明:水泥浆体的电阻率受电解质液相饱和度、孔隙率及孔结构曲折度的影响。掺入的导电纤维能明显降低水泥基复合材料的电阻率;而掺入骨料时,其电阻率明显增加。水泥基复合材料的导电现象是由水泥浆体中液相离子导电和导电纤维中的电子导电的共同作用所致。水泥基复合材料的电阻率与其导电相的含量密切相关。无电极电阻率法为估算水泥基复合材料中导电相或非导电相的含量提供了新的思路。

碳纤维水泥基复合材料电学性能研究进展

掺入碳纤维对提高水泥基材料的电导率有很大的作用。综合评述了近十年来碳纤维水泥基复合材料力电、电热性能的研究进展。近年来对碳纤维水泥基材料的研究表明，这类材料受载后电阻率将发生明显变化，试件通电后可以作为发热元件使用，并且其热电效应可以将热能转变成电能。认为今后对碳纤维水泥基复合材料的研究重点应放在提高测量精度和电磁屏蔽等方面，并开发材料的新性能。

聚乙烯/炭黑/碳纤维复合材料阻温特性

研究了碳纤维对聚乙烯 /炭黑复合材料阻温特性的影响 ,并对导电机理做初步的探讨。由于碳纤维远程导电效应的存在 ,随着碳纤维含量的增加 ,复合材料 PTC强度增加 ,PTC转变区域变窄 ,PTC转变温度移向高温 。

机敏水泥基复合材料导电相材料的研究

测定了炭黑-水泥体系、铁粉-水泥体系及碳纤维-水泥体系的导电性,对炭黑、铁粉和碳纤维作为水泥的导电相材料与水泥的适配性进行了研究.结果表明:碳纤维作为水泥基机敏材料的导电相较合适,它不仅可提高水泥基体的电导率,而且可提高复合材料的力学性能,并用SEM对碳纤维-水泥基复合材料的微观结构进行了分析.

碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固混凝土短圆柱的轴压试验及承载力计算

通过对14个基于碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固混凝土短圆柱的轴压性能试验,得到各试件的极限承载力和破坏形态,给出了各试件平均压应力-混凝土应变曲线、平均压应力-碳纤维编织网应变曲线及各试件极限承载力柱状图,分析了加固层水泥基复合材料中聚丙烯纤维含量、碳纤维编织网包裹层数及网格大小等参数对试件轴压性能及破坏机理的影响。试验结果表明:采用碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固混凝土短圆柱可明显提高其极限承载力;试件主要破坏形态为纵向压劈破坏,脆性破坏特征明显;在小掺量情况下,加固层中聚丙烯纤维含量(质量比为0.05%,0.15%,0.25%)的改变对试件承载力的影响不明显;在一定范围内试件承载力随碳纤维编织网包裹层数的增加而提高;相比于边长为2 cm的方网格碳纤维编织网,边长为1 cm的方网格碳纤维编织网对试件承载力的提高效果更好。在引入4个合理的基本假定和2个强度模型的基础上,提出碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固混凝土短圆柱的轴压承载力计算方法。采用该计算方法及相关文献的计算方法得到的理论计算值与试验结果进行比较,表明:采用所建议计算方法得到的理论计算值与试验结果吻合较好,且理论计算值均小于试验值,说明该计算方法具有一定安全储备。