非晶态金属纤维导电砂浆的制备及体积电阻率的研究

针对传统导电水泥基复合材料存在的问题,以非晶态金属纤维为主要导电掺料,以端钩钢纤维与碳纤维为对照组设计实验。以纤维种类、掺量为主要变量,测定了试件的28 d抗弯强度与抗压强度。以纤维种类、掺量、期龄为主要变量,测定了试件10 d、30 d、60 d的体积电阻率数值。结果表明,非晶态金属纤维的综合性能要明显优于其他掺料。当纤维掺量的体积分数的1.25v%时,非晶态金属纤维导电砂浆的力学性能与体积电阻率最为理想。     

直流电下导电沥青混凝土非线性导电行为研究

导电沥青混凝土中非线性导电行为的导电机制尚不明确。基于实验室制备的碳纤维(CF)–碳纤维粉(CFP)导电沥青混凝土,通过测试外力场对导电沥青混凝土电阻率的关系,结合线性随机电阻网络模型、动态随机电阻网络模型和非线性随机动态电阻器模型,研究导电沥青混凝土非线性导电行为,明确非线性导电行为的导电机制。结果表明：随着碳纤维掺量、油石比和压力的增加,电阻率呈现明显且相似的非线性下降趋势,其中,碳纤维粉掺量的增加导致电阻率先下降后上升;不同掺量的导电沥青混凝土伏安特性曲线均呈现非线性特征;在强电场作用下,导电相材料本身的非线性导电行为和绝缘态部分载流子通道导通引起的非线性导电行为共同导致了碳纤维–碳纤维粉导电沥青混凝土的非线性导电行为,并证明在电场作用下导电沥青混凝土存在隧道效应。     

碳纤维钢渣混凝土强度及导电性能研究

将碳纤维和钢渣复相导电组分加入到水泥基中制备成导电混凝土,不仅能起到增强的作用,而且还具有良好的导电性能.通过试验的方法,探讨了碳纤维含量不同的两组混凝土随钢渣掺量对抗压强度和电阻率的影响.试验结果表明:在碳纤维混凝土中加入一定量的钢渣,不仅能有效增加混凝土的抗压强度,而且能够改善纤维混凝土的导电性能.在不影响混凝土导电性能的条件下,通过掺加钢渣降低碳纤维的使用量,节约导电混凝土的材料成本.     

碳纤维混凝土的导电性及其影响因素分析

以碳纤维作为导电基元材料,并利用羧甲基纤维素钠（CMC）对碳纤维表面进行改性,制备了一种导电性能良好的碳纤维导电混凝土．通过SEM微观测试,评价了所制备的导电混凝土中碳纤维的分散性,并分析了纤维体积掺量、水胶比、养护龄期对碳纤维混凝土导电性能的影响．结果表明,CMC能够明显改善碳纤维在混凝土中的分散性;水胶比和纤维掺量是影响碳纤维混凝土导电性能的主要因素,当混凝土的水胶比为0．6、碳纤维体积率0．62％时,所制备的碳纤维混凝土电阻率小于0．20Ω·m,满足电网工程中接地降阻技术的要求．     

基于正交试验的导电混凝土受拉性能研究

为探究钢纤维类型、钢纤维掺量、纳米炭黑掺量对导电混凝土力学性能的影响，设计了三因素四水平二指标共16种工况的正交试验，得到了各组试件的抗折强度与劈拉强度。通过对试验数据进行极差分析、方差分析、矩阵分析，得到结论：钢纤维类型对混凝土强度的影响较大，且剪切型钢纤维效果较好；钢纤维掺量对混凝土强度的影响呈先增加后降低的趋势，有明显拐点；在试验中纳米炭黑对混凝土力学性能影响不明显；当剪切型钢纤维掺量0.4%、纳米炭黑掺量0.75%时，混凝土抗折强度、劈拉强度达到最佳。     

碳纤维导电SBS改性沥青混合料性能试验

为了分析导电沥青混凝土的路用性能和融冰效果,将短切聚丙烯腈基碳纤维掺入SBS改性沥青混合料AC-13C中,制备成碳纤维导电改性沥青混合料。选取5种碳纤维掺量分别进行了配合比设计、路用性能和模拟融冰等室内试验。研究结果表明,随着碳纤维掺量的增加,SBS改性沥青混合料的最佳油石比呈线性增加,动稳定度、浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比呈抛物线关系变化,低温弯拉强度和破坏应变呈"S"形递增关系,而劲度模量呈"Z"形递减关系。说明在SBS改性沥青混合料中掺入适量的碳纤维,因碳纤维的桥接、加筋和增韧作用,可有效提高SBS改性沥青混合料的高温抗车辙、低温抗开裂和抗水损等路用性能,但过多的碳纤维会因分散性差易结团而造成增强效果降低。同时,当碳纤维掺量超过0.3%时,碳纤维在混合料内部相互搭接形成良好的导电网络,且具有良好的融冰效果。总体上,当碳纤维掺量为0.4%时,碳纤维导电SBS改性沥青混合料的各项路用性能、导电性能和融冰效率最佳。     

超高性能混凝土市政排水管道外压性能试验研究

为提高市政混凝土排水管道的强度和耐久性能，提出利用超高性能混凝土（UHPC）制备市政排水管道，并对不同钢纤维掺量和环向钢筋间距下管道的外压性能进行试验研究。结果表明：钢纤维和环向钢筋对于管道破坏荷载贡献比较明显，随着钢纤维掺量增加、环向钢筋间距的减小，管道的破坏荷载越大；钢纤维和环向钢筋只有在适宜配制情况下才能发挥最佳的抑制裂缝产生的效果；当采用58%水泥+12%矿粉+10%粉煤灰+20%硅灰的胶凝材料配合比以及1.4%的钢纤维掺量和80mm环向钢筋间距时，市政排水管道的裂缝荷载和破坏荷载均满足Ⅲ级管道检验标准，故推荐此配合比方案作为管道制备方案。     

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.     

电解质对离子导电混凝土电阻率的影响

普通混凝土电阻率很大,电解质溶液具有较好的导电性能且廉价易得,本文利用二电极法研究了电解质种类、电解质掺量、水灰比、导电温度等因素对离子导电混凝土电阻率的影响规律。实验结果表明,随电解质掺量、水灰比、导电温度的增加电阻率减小;以CaCl_2为导电相,掺量在1%~2%,水灰比为0.45,灰砂比为1:1时,离子导电混凝土的电阻率最小,且对离子导电混凝土的强度影响不大。由此表明,在混凝土中掺入电解质可以降低离子导电混凝土的电阻率,制备的离子导电混凝土通电后可应用于融雪化冰及电加热等实际工程应用中。     

PANI/PP复合导电纤维沥青混凝土导电机制

为提高沥青路面使用寿命,对沥青路面进行损坏监测和公路交通智能化管理,以自制的聚苯胺/聚丙烯(PANI/PP)复合导电纤维为导电相材料,制备了新型导电功能混凝土材料.压敏性试验表明,随着压力增大电导率先快后慢逐渐增大,最后趋于导电纤维的电导率.导电沥青混凝土的导电行为可用导电通道和隧道效应进行分析,引进了考虑填料在基体中形成导电网络链难易程度的网络因子n;结合渗流导电理论,建立了导电纤维沥青混合科的电导率方程,确定了相应的参数范围.     

硅粉掺量对钢纤维混凝土抗冲耐磨性能的影响

基于钢纤维掺量为0.8%的3个不同等级的混凝土,在满足和易性要求的前提下,掺入不同量的硅粉进行配合比试验,利用HNK-3型混凝土抗含沙水流冲刷仪对多组混凝土进行抗冲耐磨试验.结果表明,混凝土抗冲耐磨强度随着硅粉掺量的增加呈现出先增强后减弱的趋势,硅粉掺量临界点10%对应其抗冲耐磨的峰值强度.对比4个硅粉掺量的钢纤维混凝土微观影像可知,临界点处的硅粉掺量能最有效的提升钢纤维、水泥和混凝土骨料之间的黏结力,使钢纤维混凝土的抗冲耐磨强度获得显著提升.     

改性钢管全再生粗骨料混凝土短柱的轴压试验

为了最大化利用再生骨料,以硅粉和钢纤维掺量为主要变化参数设计了20个圆形和方形截面钢管全再生粗骨料混凝土短柱构件进行轴压试验,观察了短柱的受力全过程和破坏形态,获取了构件的荷载―变形全过程曲线,分析了硅粉和钢纤维掺量对其承载性能的影响,试验结果表明:混凝土中的粗骨料全部采用再生骨料会降低钢管再生混凝土柱的峰值承载力及峰值应变,可以采用硅粉的填充效应及活性和钢纤维对裂缝的内部约束来改善钢管全再生骨料混凝土柱的性能,经改性后的钢管全再生骨料混凝土柱的性能和普通钢管混凝土柱的性能相当,硅粉掺量为10%、钢纤维体积掺量为1.5%的钢管全再生骨料混凝土的峰值承载力超过了普通钢管混凝土柱。并采用现有计算理论及规程计算公式对构件的承载力进行了计算和比较,得到各规程在计算钢管全再生骨料混凝土承载力时的适用性,规程EC4和试验数据更接近。     

玄武岩织物增强水泥基复合材料拉伸力学性能

利用美特斯(MTS)万能试验机研究了掺入不同体积掺量(0、0.5%、1.0%、1.5%)短切碳纤维、玻璃纤维、钢纤维的2层和3层玄武岩纤维织物增强水泥基复合材料的拉伸力学性能.结果表明:短切碳纤维、玻璃纤维、钢纤维均可明显增加玄武岩纤维织物增强水泥基复合材料的开裂强度,并且存在最优体积掺量;在0~1.5%掺量范围内、2层织物时,开裂强度随着3种短纤维掺量的增加而增加,掺量1.5%时最大;3层织物时,开裂强度随着碳纤维、钢纤维掺量的增加先增加后减小,掺量1.0%时达到最大值,而随着玻璃纤维掺量的增加持续增加,掺量1.5%时最大.短切碳纤维、玻璃纤维不能增加其峰值荷载,而钢纤维则明显提高其峰值荷载,2层织物时最优掺量为1.5%,3层织物时最优掺量为0.5%.     

复相机敏混凝土弯敏特性研究

为了研究碳纤维（CF）、镀铜钢纤维（SF）、多壁碳纳米管（MWCNTs）和炭黑（CB） 4种功能材料掺量对复相机敏混凝土抗弯强度、电阻率与弯敏特性的影响规律,通过改变4种功能材料掺量方法设计了9组对比试验,分别采用二电极法、三点加载法测试试样的电阻率与弯敏性能。结果表明：（1）CF与SF是影响复相机敏混凝土弯敏特性的主要因素。（2）当4种导电材料的掺量比（CF∶SF∶MWCNTs∶CB）为1.2∶4∶0.25∶4时,试块28 d电阻率为887.5 ?·cm;当4种导电材料掺量比为0.3∶4∶0.5∶2时,试块抗弯强度最高;当构件挠度达到4 mm时,最大电阻变化率为158%,受弯机敏性较好,回归方程相关系数均大于0.95,复相机敏混凝土在受弯过程中电阻变化率与挠度变化关系相关性较好。     

石墨导电混凝土的制备与性能

为研究石墨混凝土的力学及电学特性,以C30混凝土为基准分别制备不同石墨掺量的石墨导电混凝土,分析石墨对混凝土拌合物和易性的影响,以及石墨混凝土在不同养护龄期时抗压强度及电阻率的变化.结果表明：加入石墨后混凝土的流动性明显变差,坍落度下降约25％,黏聚性和保水性下降明显.掺加5％和10％石墨的混凝土养护28 d时抗压强度分别下降了约50％和77％.加入石墨的混凝土导电性有所提高,掺加5％和10％石墨的混凝土养护28 d时电阻率分别为未加石墨混凝土的千分之一和五千分之一.该研究为混凝土改性提供了借鉴.     

回收轮胎聚合物纤维混凝土干缩性能研究

为研究回收轮胎聚合物纤维(RTPF)对混凝土干缩性能的影响，对素混凝土、RTPF混凝土(体积分数分别为0.1%，0.2%，0.4%和0.8%)和聚丙烯纤维(PPF)混凝土(体积分数为0.1%)进行干缩试验和纤维作用机理分析.结果表明:不同掺量RTPF混凝土比素混凝土坍落度降低8.1%~62.2%，含气量增大11.2%~47.9%；RTPF混凝土的干缩率在0~7d时增长速率较快，之后逐渐平缓，RTPF的加入降低了混凝土干缩的早期增长速率；混凝土干缩率随RTPF掺量的增加出现先降低后升高的趋势，当RTPF体积分数为0.2%时混凝土干缩率出现最小值，不同掺量RTPF混凝土在7d和28d时的干缩率分别比素混凝土降低了14.2%~36.0%和2.9%~27.2%；相同体积分数(0.1%)下PPF混凝土的干缩率比RTPF混凝土低，在抑制混凝土干缩方面体积掺量0.2%的RTPF可替代体积掺量0.1%的PPF；扫描电子显微镜测试表明，RTPF可与混凝土基体有效黏结，并承担来自混凝土基体的收缩应力；通过干缩率的拟合值与实测值对比得到适合RTPF混凝土的干缩计算模型.     

海洋环境下硅灰混凝土的抗冻性与氯离子扩散性

针对海洋环境条件,重点研究了硅灰混凝土的抗冻性和氯离子扩散性能的关系.试验分析了水胶比、硅灰等量替代水泥掺量大小、引气剂掺量等因素对混凝土抗冻性和氯离子扩散性能的影响,并与普通混凝土进行了对比.结果表明,掺加硅灰不能提高混凝土的抗冻性但可提高混凝土的抗氯离子渗透性;硅灰只有与引气剂共同使用,才能同时提高混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性能;硅灰掺量在10%左右对混凝土的抗冻和抗氯离子渗透综合性能影响存在一个最佳值.为评估混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性的综合性能,提出了新的评价方法--冻渗比(R值方法),并进行了试验验证.     

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、防静电材料和电热材料     

玄武岩纤维TRC板拉伸性能试验研究

采用短切钢纤维体积掺量为0%、0.8%、1.6%的3种精细混凝土基体分别制备玄武岩纤维TRC板,并对纤维编织网施加不同水平的预拉力,通过单轴拉伸试验,考察了各类TRC板试件的应力-应变关系和裂缝形态.试验结果表明:随着纤维编织网层数的增加,TRC板试件的开裂荷载减小,极限荷载和极限应变均增大,裂缝形态得到很大改善.随着纤维编织网上预拉力水平的增加,TRC板试件的开裂荷载增大,极限荷载并未产生明显变化,极限应变减小,裂缝逐渐表现出不良的形态.TRC板试件的拉伸性能与短切钢纤维掺量和预拉力水平均存在一定的相关性;当基体混凝土中掺加体积分数为1.6%的短切钢纤维且纤维编织网上施加的预拉力大小合适时,TRC板试件表现出相对较好的拉伸性能.     

化学法制备石墨烯对环氧树脂导电性能的影响

通过化学氧化热解膨胀还原法制备了石墨烯,并对石墨烯的化学结构及微观形貌进行表征.将自制的石墨烯以及商业级的碳纳米管、富勒烯、石墨分别作为纳米导电填料加入到环氧树脂中,考察不同碳纳米材料对环氧树脂导电性能的影响.结果表明:所制备的石墨烯是不同于氧化石墨烯和热解膨胀石墨薄层的单层或少数层的二维材料;当石墨烯体积分数为0.25%时,复合材料的电导率发生渗流突变,而当体积分数增大到0.50%时,其电导率为2.02×10-7 S·m-1,导电性能得到显著增强.