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.     

聚合物乳胶粉改性碳纤维增强 混凝土的配合比设计

为提高碳纤维在混凝土中的分散性，利用可再分散聚合物乳胶粉与短切碳纤维对混凝土进行复合改性，运用正交试验方法，基于L₉(4³)正交试验表，设计两批18(2×9)组聚合物乳胶粉-碳纤维复合改性混凝土(PMCFRC)的坍落度、28 d抗压强度及纤维分散性检测试验。第1批正交试验研究了水灰比、聚合物掺量、碳纤维掺量对PMCFRC性能的影响，第2批正交试验研究了分散剂种类、分散剂掺量、减水剂掺量对PMCFRC性能的影响，获得PMCFRC的坍落度、抗压强度、电阻率等基本参数，并利用极差和方差分析方法，研究各因素的主次顺序，分析其是否影响显著，基于此寻找出PMCFRC最优配合比。结果表明：第1批正交试验中，对于坍落度、电阻率以及电阻率变动系数，碳纤维掺量为显著因素；对于28 d抗压强度，水灰比为显著因素；第2批正交试验中，对于坍落度和28 d抗压强度，减水剂掺量为显著因素；对于电阻率和电阻率变动系数，分散剂掺量为显著因素。PMCFRC最佳配合比为：水灰比0.49,聚合物掺量12%,碳纤维掺量0.3%,砂率34%,分散剂选用羟乙基纤维素，分散剂掺量0.4%,...     

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。     

混凝土再生胶凝材料的活性试验研究

废弃混凝土再生胶凝材料的活性较低。为了提高再生胶凝材料的活性,通过改变熟料掺量、废弃混凝土再生粉煅烧温度、Mg O掺量及水灰比成型胶砂试件,探究各组分掺量对砂浆力学性能的影响,并采用吸水动力学法测定砂浆的孔结构参数(质量吸水率、孔均匀系数、平均孔径),同时测定砂浆高温后的力学性能。结果表明:降低水灰比(0.50至0.35)、降低熟料及Mg O掺量或将废弃混凝土再生粉煅烧控制在600℃左右均有利于提高砂浆抗折/抗压强度,同时达到细化砂浆孔结构的目的。在砂浆中增加熟料掺量(33%)、降低水灰比(0.50至0.35)、掺入少量(2%)Mg O及将废弃混凝土再生粉煅烧温度控制在600℃左右均有利于提高砂浆高温性能。因此,减少熟料掺量、降低水灰比及调控废弃混凝土再生粉煅烧温度能够提高废弃混凝土再生胶凝材料的活性。     

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.     

高性能钢纤维混凝土抗弯性能研究

选用钢板剪切异形钢纤维,在钢纤维平均长度相近的条件下,研究基体水灰比、钢纤维体积掺量、钢纤维长径比对钢纤维增强混凝土抗弯强度的影响,并结合了试验设计中选取的因素和水平构成的立方体图形进行分析.结果表明,基体水灰比、钢纤维体积掺量、钢纤维长径比与抗弯强度之间符合三元线性关系,且对抗弯强度影响的显著性程度为:钢纤维体积掺量大于基体水灰比,基体水灰比大于钢纤维长径比.     

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．     

LaCr_(1-x)Mn_xO_3系陶瓷材料导电性能研究

研究了掺Mn对LaCrO3材料晶体结构和导电性能的影响及Mn离子的作用机制 .实验发现 :①LaCr1 -xMnxO3(0≤x≤ 1 ) 为正交钙钛矿结构 ,且随Mn含量的增多 ,材料晶格面间距逐渐增大 .②LaCr1 -xMnxO3固溶体在x =0 .1时电阻率异常增高 3个数量级 ,且随x的增大 ,电阻率逐渐下降 .应用缺陷化学理论对LaCrO3中掺Mn的电荷补偿过程进行了分析 ,揭示了过渡金属Mn对LaCrO3固溶体导电性能的作用机制     

盐碱溶液对混凝土碳化性能的影响

基于盐碱寒冷地区的工程环境与混凝土的配制特点，模拟配制了盐碱（SA）溶液，对水灰比、含气量和粉煤灰掺量三个因素对混凝土碳化性能的影响进行了正交试验研究．结果表明：水灰比、含气量和粉煤灰掺量三个因素对混凝土碳化性能影响的顺序是水灰比最大，含气量次之，粉煤灰掺量最小；盐碱溶液侵蚀产生膨胀性裂缝和溶解碱组分的双重作用，改变了水灰比、含气量和粉煤灰掺量影响混凝土碳化性能的顺序，即水灰比最大，粉煤灰掺量次之，含气量最小；无论经过盐碱溶液的侵蚀与否，各因素影响混凝土碳化性能的规律是一致的，即随着水灰比、含气量、粉煤灰掺量的增加，碳化深度增大．     

页岩轻集料对混凝土电阻率的影响

采用四电极法研究了页岩轻集料粒径、预湿时间以及掺量对混凝土电阻率的影响.研究结果表明,轻集料粒径对混凝土电阻率有明显的影响,掺陶砂混凝土电阻率要高于掺陶粒混凝土.当轻集料预湿时间为30min时,混凝土的电阻率最高,此后随预湿时间的延长混凝土电阻率逐渐降低.轻集料的掺量变化同样会对混凝土的电阻率产生明显影响,当体积取代率为30%时,混凝土电阻率达到最高值,此后随掺量的增加,混凝土电阻率呈逐步下降趋势.     

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.     

早龄期水泥浆体的化学收缩与电阻率研究

研究了水灰比分别为0.3,0.4和0.5的硅酸盐水泥浆体在3d龄期内的化学收缩与电阻率的变化规律,并根据非蒸发水含量计算了水泥的水化度,讨论了化学收缩与水化度之间的关系以及电阻率与水化度之间的关系.化学收缩采用ASTM C1608—07规定的膨胀测定法进行测试,电阻率采用无接触电阻率法进行测试.结果表明：水泥浆体的化学收缩与水泥的水化度之间具有较好的线性关系;对于不同水灰比的水泥浆体,当龄期在12h以上时,化学收缩与电阻率之间存在较好的线性关系,可以根据电阻率计算水泥的水化度和化学收缩.     

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.     

氯化钠溶液对水泥砂浆的腐蚀行为

为研究氯化钠溶液对水泥砂浆的腐蚀,以浸泡在不同浓度氯化钠溶液中的水泥砂浆试块为研究对象,进行了电阻率和无侧限抗压强度试验。结果表明:不同龄期、不同氯化钠浓度下试块的电阻率均随电流频率的增大而明显降低,建议采用50 k Hz~1 MHz的电流测试频率范围为宜;试块电阻率和无侧限抗压强度随龄期的不断增加均呈现不同速率的增长;试块的电阻率均随氯化钠浓度的增加先保持稳定后呈减小趋势,无侧限抗压强度呈现相同的变化规律;随电阻率的增长水泥砂浆的无侧限抗压强度线性增大。     

高C3S水泥硬化浆体水浸取液中离子浓度的变化规律

为了研究高C3S水泥硬化浆体水浸取液中离子浓度与水化条件间的关系，本文利用水浸取法探讨了水化时间、水灰比、水化温度等因素对高硅酸三钙水泥水化硬化体系水浸取液中离子浓度的影响。试验结果表明：浸取液中的各离子浓度和pH值随水化时间的延长、水灰比的增加和养护温度的升高而降低；其中水化14d前离子浓度和pH值下降速度很快，14d下降速度趋缓；各水化条件下离子浓度的大小主要与水化程度、孔隙率和水化产物的溶解相关。该研究对于从离子浓度方面去了解高C3S水泥的水化特点具有一定的指导意义。     

自密实混凝土收缩试验研究及收缩模型的建立

通过试验研究自密实混凝土自生收缩、干燥收缩的发展变化规律,所考察的配合比参数包括粉煤灰掺量、粉煤灰和矿渣复掺、水胶比、胶结料用量等.基于试验结果对已有的模型进行修订,给出适合自密实混凝土的收缩模型.结果表明:随着矿渣复掺比例的增大、水胶比的下降,自密实混凝土各龄期的自生收缩显著增大,而干燥收缩则有明显减小的趋势;两种收缩都有随胶结料总量的增大而增大的趋势.配合比因素对两种收缩的影响规律并不相同,有必要进行分别研究.本文给出的模型能较好地考虑自密实混凝土的特点,与试验结果吻合良好.     

含钢渣复合掺合料对混凝土耐久性的影响

研究了掺钢渣、矿渣和粉煤灰复合掺合料混凝土的碳化、氯离子渗透、碱集料反应、抗冻及绝热温升性能.结果表明:在同水胶比下,复合掺合料等量取代水泥后,混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能有明显提高,混凝土碱集料反应膨胀率显著降低,当复合掺合料用量超过50%,混凝土抗冻性有所降低.掺加复合掺合料可显著减小胶凝材料的水化热,以及混凝土的绝热温升值和温升速率.     

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.     

改善透水混凝土性能方法的试验研究

为了改善透水混凝土的性能,采用单因素试验方法,研究了成型方法、水灰比、骨灰比、骨料粒径及聚合物等对透水混凝土主要性能的影响。结果表明：适当的成型方法和参数能使透水混凝土获得较好的性能指标;骨灰比、骨料粒径是影响透水混凝土抗压强度的关键因素,水灰比的变化对透水混凝土的抗压强度影响不大,对透水系数影响较大;聚合物的掺入能够改善透水混凝土的性能。     

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。