炭黑导电混凝土和碳纤维炭黑导电混凝土电热试验

目的为开发出融雪化冰或室内升温用的新型功能混凝土材料,研究炭黑导电混凝土(Carbon Black Conductive Concrete)和复掺碳纤维炭黑导电混凝土(Carbon fiber-carbon Black Diphasic Conductive Concrete)的导电性能以及电热效应.方法通过制作两种材料插有电极的立方体混凝土试块并测量记录不同龄期下的电阻率,比较分析两种材料的导电性能,并考虑碳纤维对导电性的影响作用.将两种材料试块分别串联进直流电路中,观察其通电发热情况并比较发热效果和电阻率的变化情况.结果相对于炭黑导电混凝土,复掺碳纤维炭黑导电混凝土的导电性更好,其中炭黑掺量为1%、碳纤维掺量为2%的试块电阻率低于100Ω·cm.两种材料通电发热速率均比较稳定且升温效果较好.单掺炭黑导电混凝土试块电阻率随通电时间延长变化较稳定,而复掺碳纤维炭黑试块电阻率受极化效应影响较大.结论相对于单掺炭黑导电混凝土,复掺碳纤维炭黑导电混凝土有更好的导电性,但其电阻率稳定性还有待研究.而单掺炭黑导电混凝土在通电发热试验中,其电阻率变化较小,具有较好的电阻率稳定性.     

炭黑碳纤维混凝土及炭黑混凝土电热性能试验

为了研究炭黑导电混凝土和炭黑碳纤维导电混凝土的导电性能以及电热性能,将两种材料的试块分别串联进直流电路中,观察两种材料的通电发热情况,并比较两种材料发热效果和电阻率的变化情况.试验研究结果表明:相对于炭黑导电混凝土试块,炭黑碳纤维导电混凝土试块的导电性更好,其中炭黑质量分数为1%、碳纤维质量分数为2%的炭黑碳纤维导电试块电阻率低于100Ω·cm;两种材料试块通电发热均比较稳定,且升温效果较好;炭黑导电混凝土试块电阻率在通电后比较稳定,而炭黑碳纤维导电混凝土试块电阻率随通电时间延长而增大.     

有机污染土固化强度及电阻率特性

为揭示污染物含量及养护龄期对水泥固化有机物污染土的影响,以腐殖酸、风积沙及水泥模拟固化污染土,通过一系列室内试验,分析其无侧限抗压强度及电阻率的变化规律。研究发现：固化污染土电阻率及抗压强度随污染物含量增大而减小,随养护龄期增大而增大;电阻率与污染物含量及养护龄期分别呈良好的三次函数与对数函数关系;固化土抗压强度随电阻率增大而增大,呈现明显的相关关系,利用二次函数拟合,效果较好。可见固化污染土电阻率及无侧限抗压强度与腐殖酸含量的相关性,主要由于腐殖酸有较强吸水性,使得孔隙增加,以及有机物中主要官能团中H⁺与水泥水化反应产物碱性阳离子(Ca²⁺、Al³⁺)进行交换,产物包裹水泥颗粒,抑制水泥水化反应。     

生活污水对水泥土影响的对比试验

通过室内模拟试验,对比研究了生活污水污染前后水泥土抗压强度和电阻率的变化规律。试验结果表明,污染前后水泥土试块的无侧限抗压强度和电阻率均随着龄期的增加而增大,但是生活污水对水泥土强度和电阻率的影响随着时间的增加而逐渐加剧;水泥土试块的电阻率随无侧限抗压强度呈线性增长关系;建立了生活污水对水泥土强度影响的预测公式。     

海湾相有机质浸染砂的固化试验研究

海南省沿海地区分布着一种特殊的有机质浸染砂,单纯采用水泥作为固化剂的深层搅拌法不能有效提高其力学强度,因此选用不同材料做外掺剂对其进行了大量的固化试验。通过不同水泥、不同水泥掺入比、不同固化材料及其掺入比、不同水灰比和龄期下水泥土的无侧限抗压强度试验以及微观结构试验,研究了有机质浸染砂的最优固化材料及水泥土的配合比;分析了水泥土的力学行为、变化规律和加固机理,发现单纯采用水泥不能有效加固海湾相有机质浸染砂的原因是水泥的水解水化作用会发生延缓,以及砂颗粒与水解水化产物的作用受到阻碍,掺入适量的熟石灰可获得较好的加固效果。     

水泥硅微粉固化黄土的冻融试验研究

为了研究水泥硅微粉固化黄土的力学性能,利用宁夏宁东工业园区的黄土,掺入2%的水泥和10%的硅微粉进行固化,分别进行7、28 d龄期的三轴试验和28 d龄期3、9次冻融循环的三轴试验。结果表明:7、28 d龄期的素土与7、28 d龄期固化土相比,水泥和硅微粉的掺入对黄土的黏聚力的影响显著。7 d龄期黏聚力增加了33.99倍,28 d龄期黏聚力增加了57.34倍。素土3次冻融循环黏聚力降低了30.3%,9次冻融循环黏聚力降低了88.8%;固化土9次冻融循环黏聚力降低了8.3%,硅微粉和水泥掺入黄土,使其变形表现为素土呈塑性材料特性向固化土呈脆性材料变化,硅微粉和水泥的掺入有效地提高了黄土的承载力。     

水泥固化镉污染土的电阻率及强度试验研究

通过对水泥固化镉污染土进行电阻率和无侧限抗压强度试验,揭示了交流电频率对水泥固化镉污染土电阻率的影响,龄期和镉离子含量对水泥土电阻率和强度的影响规律以及电阻率与无侧限抗压强度的关系。结果表明:电阻率随电流频率的增加而明显降低,建议采用50kHz~1MHz的电流测试频率范围;水泥土的强度及电阻率均随龄期的增加呈对数增加;当镉离子质量分数为50mg/kg时,水泥土的强度和电阻率都达到最大值,随着镉离子质量分数的继续增加,强度和电阻率基本保持不变,且普遍高于无镉离子时的水泥土;水泥土强度同电阻率呈现出很好的线性关系。     

镉污染砂固化前后电阻率特性研究

为研究镉污染砂经水泥固化前后电阻率的变化规律以及固化镉污染砂的固化效果,试验测试了不同孔隙比、不同含水量以及不同镉污染含量下砂的电阻率和固化砂在每个龄期、不同镉离子含量下的电阻率以及固化砂经浸出毒性试验后的镉离子浓度。结果表明,镉污染砂的电阻率随孔隙比增大而增大,但在含水量逐渐增加时其增幅逐渐减小;电阻率随含水量、镉离子含量的增加而减少;固化镉污染砂的电阻率在各个镉离子含量下基本保持不变;固化砂浸出的镉离子浓度随镉离子含量增加呈增大的趋势,且在100~500 mg/kg和1 000~2 500 mg/kg范围浸出镉离子浓度较接近;随着固化砂的龄期和电阻率增大,浸出的镉离子浓度减少。     

水泥固化锌污染黄土力学特性试验研究

聚焦于重金属污染黄土而劣化的实际工程问题,探究水泥固化重金属污染黄土的强度、应力-应变特性,以水泥固化锌离子污染黄土为研究对象,考虑水泥掺量和养护龄期的影响,进行无侧限抗压强度的系列试验,分析其应力-应变曲线、无侧限抗压强度、破坏应变、变形模量的变化规律,进而构建水泥固化锌离子污染黄土在无侧限条件下的应力-应变本构模型。研究表明,经水泥固化后的锌离子污染黄土应力-应变曲线为强软化型,试样呈脆性破坏,可分为弹性、弹塑性、应力下降、残余稳定4个阶段;随着养护龄期、水泥掺量的增加,无侧限抗压强度增大,破坏应变基本呈现减小趋势;变形模量与无侧限抗压强度呈现非线性关系;构建的考虑养护龄期、水泥掺量影响的应力-应变本构模型,可准确描述水泥固化锌离子污染黄土单轴压力下的变形全过程。     

粉煤灰水泥土力学特性试验研究

针对上海苏州河区域的软土特点,将粉煤灰和水泥作为固化材料加固饱和软黏土,研究粉煤灰对水泥土力学特性的影响.通过无侧限抗压强度试验,研究了不同粉煤灰掺量、水泥掺量以及不同龄期对水泥土强度和变形特性的影响;通过Matlab数据拟合,提出了水泥粉煤灰固化土的强度预测方法.随着龄期的增长和粉煤灰掺量的增加,固化土的应力应变关系由塑性破坏转变成脆性破坏.当粉煤灰掺量过高时,水泥土中易发生耦合反应,影响固化效果.因此,水泥掺量与粉煤灰掺量比例为1∶1,且粉煤灰最佳掺量为14%~18%.     

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.     

碳纤维增强水泥砂浆的机敏性能

研究了碳纤维增强水泥砂浆的抗压强度、抗折强度、体积电阻率随纤维掺量变化情况,以及体积电阻率在轴向单调外力和循环外力作用下的变化情况。应用SEM观察了碳纤维增强水泥砂浆的微观结构。研究结果表明碳纤维水泥砂浆具有机敏特性,可以通过测量其电阻率的变化用来监测其受力情况。     

碳纤维水泥石导电性能试验研究

通过在实验中对碳纤维水泥石电学性能实验测试得出的数据,对其运用概率统计的方法进行分析,从实验数据当中总结出碳纤维水泥石电阻率特性,并与理论计算的结果相比较,对两者之间的关系进行了分析.     

玄武岩纤维水泥土的渗透性试验研究

为了了解玄武岩纤维水泥土的渗透性,通过渗透性试验对玄武岩纤维水泥土进行分析。结果表明:玄武岩纤维的掺入对于水泥土的渗透系数有较显著的降低作用;随着养护龄期的增长,水泥土的渗透系数也会下降。研究得到渗透系数与玄武岩纤维掺量的二次多项式拟合曲线和渗透系数与养护龄期的幂函数拟合曲线。     

温度对含碳纤维水泥水化及抗压强度的影响

为了研究温度对含碳纤维水泥水化及其强度的影响,首先将制备好的含碳纤维水泥净浆倒入40mm×40mm×40mm立方体模具中,振密实后分别放入低温(10℃),常温(25℃),高温(100℃)环境下养护至规定龄期(3,7,28d),通过XRD和SEM研究水泥水化过程,对比分析在不同养护温度条件下含碳纤维混凝土的抗压强度。研究结果表明,随着养护温度的增加,C-S-H凝胶和C-H的形成速率增加,从而提高了混凝土的抗压强度;在一定温度范围内提高养护温度,可加速含碳纤维混凝土水化过程。     

聚丙烯纤维与TG固化剂对水泥石灰土强度及稳定性的影响

为提高水泥石灰综合稳定土的基层性能,选用聚丙烯纤维、TG土壤固化剂改良水泥石灰土。根据水泥和石灰含量、聚丙烯纤维掺量、TG固化剂剂量对水泥石灰土无侧限抗压强度的影响规律,从而确定水泥和石灰含量均为4%,聚丙烯纤维和TG固化剂掺量分别取0.2%、0.02%。在此基础上,研究了纤维与固化剂对水泥石灰土劈裂强度、收缩性、水稳定性及冻稳定性的影响。试验结果表明:经聚丙烯纤维与TG固化剂复合固化的水泥石灰土强度及稳定性提高效果最显著,优于高石灰掺量的水泥石灰土。     

成型工艺对CFRP及CFRS渗滤阈值的影响

分别采用注浆、压制、挤出三种成型工艺制备碳纤维-普通硅酸盐水泥基复合材料(CFRP),和碳纤维-硫铝酸盐水泥基复合材料(CFRS),研究三种成型工艺对复合材料微观结构和渗滤阈值的影响.结果表明:注浆成型制备的CFRP和CFRS的渗滤阈值均为w=0.6%;采用2MPa、10MPa压力压制成型制备的CFRP和CFRS的渗滤阈值分别为w=0.6%和w=0.4%;挤出成型制备的CFRP和CFRS的渗滤阈值均为w=0.8%;注浆成型的CFRS及2MPa下压制成型的CFRP阈值电阻率较低分别为0.9Ω·m和0.7Ω·m,具有较好的电性能.     

一种碳纤维分散液的制备及其在固井水泥浆中的应用

碳纤维是一种高性能纤维,能有效改善水泥石的力学性能。为了克服碳纤维在使用过程中不易分散的缺点,对碳纤维分散剂种类、分散剂加量及碳纤维加量进行优选,制备出一种碳纤维分散液,并对该碳纤维分散液在固井水泥浆中的应用效果进行评价,最后对加入碳纤维分散液的水泥石微观形貌进行观察。结果表明：碳纤维分散剂CDA-2能改善碳纤维在水溶液中的分散效果,当加量为0.6%时,形成的碳纤维分散液较稳定;当碳纤维分散液中碳纤维的加量为4%,此时形成的碳纤维分散液稳定性最好且碳纤维加量最优。使用碳纤维分散液配制的固井水泥浆体系与将碳纤维直接加入的固井水泥浆中相比,水泥浆体系常规性能相差不大,但力学性能明显提高,养护3 d后碳纤维分散液水泥石的抗压强度、抗冲击强度、抗折强度比直接加碳纤维水泥石分别提高6.8%、7.6%、10.1%。碳纤维分散液能使碳纤维更好的分散在水泥石中,形成网状结构,通过桥联阻裂、拔出耗能作用增强增韧水泥石。     

碳纤维水泥基复合材料温敏特性研究

简单介绍了碳纤维水泥基复合材料的制备及其电阻率测试方法,研究了不同掺量的碳纤维水泥基复合材料电阻率随温度变化的规律.研究结果表明,碳纤维水泥基复合材料具有温敏特性,在温度升高的初始阶段,试件电阻率随温度的升高而下降,呈现NTC效应;当温度升高到一定数值,电阻率随温度的升高而逐渐升高,呈现出PTC效应,并且随着碳纤维掺量的变化,NTC/PTC转变温度也发生变化.基于试验结果,对NTC/PTC效应的转变机理进行了初步探讨.     

水泥稳定碎石抗弯拉强度的试验分析

通过室内试验,测试水泥稳定碎石混合料在不同水泥剂量、不同养生龄期,以及不同养生温度条件组合下的抗弯拉强度,分析水泥稳定碎石抗弯拉强度随水泥剂量、养生龄期以及养生温度变化的规律.试验结果表明,随着水泥剂量的增加、试验龄期的增长,水泥稳定碎石抗弯拉强度呈增长趋势;较高的养生温度有利于抗弯拉强度的形成.