碳纤维机敏水泥基材料性能研究

研究了掺有碳纤维的水泥基复合材料的导电机理和在轴向压力下的压阻特性。结果表明：碳纤维水泥基复合材料的导电性有较显著的压力依赖性。在低应力水平下电阻随压力增加而降低，在较高应力水平下则随应力增在而升高，呈现所谓的“电阻负压力系数（NPCR）和正压力系数（PPCR）”效应。在循环荷载作用下，电阻的变化呈现Kaiser记忆效应。电阻的压力依赖性，被认为与碳纤维在水泥基体中形成的导电网络在荷载作用下的破坏与重组有关。     

碳纤维水泥基材料的温阻效应及其测试方法

对碳纤维水泥基材料（CFRC）进行的两极法和四极法的对比测试研究表明，两种方法都能得到稳定的电阻值；但两极法的测试结果包含了测试电极的电阻和电极与CFRC材料之间的接触电阻，难以准确反映CFRC材料的真实电阻值；采用四极法测试可消除电极电阻和接触电阻．同时还研究了不同碳纤维掺量（0．4％和1．O％）的CFRC材料的温阻效应．结果表明，在-10-60℃的温度范围内，CFRC材料的电阻率随温度的升高而减小，灵敏度随着碳纤维掺量的增加而减小．     

碳纤维-水泥基复合材料冻融抗压强度的研究

以普通硅酸盐水泥为基体材料,以碳纤维为功能组分,采用压力成型法制备了碳纤维一水泥基导电复合材料。-20℃和70℃冻融循环25次,研究了碳纤维掺量、成型压力及养护方法对冻融性能的影响。结果表明：碳纤维质量分数掺量为0．2％时有较好的抗冻融能力,10MPa压力成型冻融前强度较高,冻融后期强度下降幅度较大,蒸养条件下,材料抵抗冻融破坏的能力强于水中养护。     

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.     

碳纤维水泥基复合材料压敏性应用研究

鉴于短切碳纤维和碳纤维毡水泥基复合材料(CFCC)具有很好的压敏性,对CFCC的压敏性进行了应用研究.研制了CFCC涂层混凝土偏心柱模型,采用四电极测电阻法并利用差动原理极大提高了敏感性,同时可实现温度补偿.通过实验对试样进行偏心受压,并对受压载荷、受拉面应变和差动电压数据进行了实时在线采集,结果表明CFCC的输出差动电压与结构所受偏心弯矩及偏心应变具有较高的敏感性,尤其毡CFCC更是具有很好的线性关系.     

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     

水泥基碳纤维智能层检测混凝土梁的试验研究

为研究水泥基碳纤维复合材料的应变传感特性,对带有预制裂缝的混凝土梁试件进行三点弯曲试验。试验结果表明:水泥基碳纤维智能层传感器可感知混凝土梁平均应变的变化;且其与弯拉荷载呈线性变化关系。在压阻效应第一阶段,短切碳纤维发生重新搭接而使得水泥基智能层的电阻变化率随平均应变的增加而急剧增加;在压阻效应第二阶段,水泥基智能层形成新的导电网络其电阻变化率基本趋于稳定;且与梁的平均应变有很好的线性一致性。因此,可通过监测水泥基智能表层电阻变化率来监测梁的平均应变,从而达到检测裂缝宽度的要求。     

碳纤维增强水泥基复合灌浆材料的力学性能试验分析

研究了两个种类的碳纤维在不同掺量下对灌浆材料三大强度等力学性能的影响以及不同掺量的分散剂、水胶比等因素对碳纤维水泥基复合材料性能的影响,并得出了一些对工程施工有益的结论。     

碳纤维织物增强水泥基复合材料试验研究

采用轴向拉伸试验研究了碳纤维织物增强水泥基复合材料(TRC)的静力力学性能,试验工况考虑了配网率、短切钢纤维以及碳纤维织物上的预拉力3个因素.试验结果表明:没有掺加短切钢纤维的薄板,随着配网率的增加,碳纤维织物利用率降低,试验过程中纤维层与水泥基层逐渐分离,最终薄板发生剥离破坏;对碳纤维织物施加预拉力能使薄板的开裂应力提高,从而提高TRC构件的正常使用寿命;在薄板中掺入短切钢纤维有助于提高其界面性能,进而使薄板抗拉强度、极限应变均得以提高;与施加预拉力相比,掺入短切钢纤维对薄板力学性能的改善更加显著;对碳纤维织物施加预拉力的同时在薄板中掺入1%的短切钢纤维可显著提高碳纤维的利用率,薄板破坏时碳纤维被完全拉断.     

水泥基材料损伤自诊断机理声发射研究

采用声发射与电阻技术对碳纤维混水泥基材料土在单轴受压和三点弯曲负荷下内部损伤进行了监测 .研究表明 ,在三点弯曲负荷下 ,碳纤维混凝土的荷载 -挠度曲线与试件的电阻和声发射事件数存在良好的对应关系 .对于碳纤维水泥基复合材料 ,其导电率主要依赖分散于水泥基体中相互搭接的碳纤维的渗流网络 .材料内部的损伤引起相互搭接的渗流网络破坏 ,而致使材料电阻增大 .因此 ,在整个加载过程中 ,体系的电阻反映了材料内部的损伤 .另一方面 ,通过声发射信号的分析 ,可以鉴定材料内部损伤的机理 .     

纤维网片复合方式对纤维增强水泥基材料性能的影响

在分析渍浆纤维混凝土(SIFCON)和渍浆网片混凝土(SIMCON)各自优缺点的基础上，研究了不同性质乱向短纤维和定向纤维网片复合及不同性质网片组合方式对纤维增强混凝土性能的影响．实验结果表明：各种纤维体积分数下定向网片与乱向短纤维复合增强混凝土各项性能明显优于单用乱向短钢纤维增强混凝土；当纤维总体积分数为8％时，由2层细孔编织钢丝网和3层细孔玻纤网组合网片型式B(网片体积分数为0．7％)与乱向短纤维(体积分数为7．3％)复合增强混凝土，其抗弯强度、抗剪强度、弯曲韧性(I5)比短切钢纤维增强混凝土(SIFCON)分别提高了45％，25％和46％，从而揭示了高弹模与低弹模纤维复合、乱向纤维与定向纤维网复合，优化纤维分布和取向，使其在材料层次和结构层次协同作用的优势得以发挥，并以较低的成本和较方便的施工工艺制备了高性能纤维增强水泥基复合材料。     

纤维增强MDF水泥的性能

研究了玻璃纤维和碳纤维作为MDF水泥增强材料的可行性及其增强效果，考察了二种纤维的长径比、体积掺量对MDF水泥材料的抗弯强度、断裂韧性、浸水体积膨胀率等性能的影响。研究结果表明，碳纤维和玻璃纤维作为MDF水泥的增强材料均能够显著提高MDF水泥的力学性能和耐水性、玻璃纤维的效果优于碳纤维。纤维增强MDF水泥的微观结构特征是纤维在复合材料中呈三维均匀分布，形成空间网络结构，这是纤维增强MDF水泥的主要原因。     

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.     

纤维改性水泥基材料的热性能研究

当今建筑工程对建筑材料保温节能的要求越来越高 ,在合成纤维增强混凝土材料的应用取得初步成功的基础上 ,根据材料保温机理 ,本研究通过加入不同品种纤维 ,研究了水泥基纤维复合材料的保温性能。结果表明 ,纤维结构 (孔数、中空度 )是影响材料导热性能、导温性能的主要因素 ,九孔中空纤维的加入使水泥复合材料的保温性能有很大程度的提高。纤维掺入量对材料的变温稳定性有一定影响。特别有意义的是 ,九孔中空纤维的加入使水泥复合材料的保温性能有很大程度的提高     

挤压成型纤维增强水泥砂浆板材的收缩性能

为了研究挤压成型纤维增强水泥板材的收缩性能,采用不同的纤维、水泥基材、纤维掺量和水灰质量比,探讨了各参数对板材收缩的影响。研究发现:采用低缩复合水泥作为基材的板材收缩要比普通硅酸盐水泥作为基材的板材收缩要小,约为后者的一半,甚至更低;同时采用低缩复合水泥后,板材收缩速率加快,在成型5~10 d左右即进入体积稳定期,而普通硅酸盐水泥板材收缩发展相对较慢,50 d龄期时收缩仍有发展趋势。纤维品种对板材的收缩性能影响不大;加入纤维后的板材收缩增大,且有随着纤维体积掺量增大整体收缩增大的趋势。     

连续碳纤维增强复合材料3D打印喷头设计

为了解决3D打印喷头在成形过程中需要频繁抬起和跳转的问题,研制一种具有复合丝材可控导入、高效熔融挤出及实时剪切功能的新型3D打印喷头。首先,基于结构原理和功能分析方法,对喷头进行分模块化设计;然后,对喷头剪切装置控制系统及其控制流程进行设计和分析;最后,采用所研制的3D打印喷头实物进行连续碳纤维增强复合材料预浸丝的熔融挤出及剪切试验。结果表明,采用所设计的喷头结构以及程序控制方法,可以实现剪丝刀片在喷嘴末端对于复合材料的有效剪切,剪切断口平整,验证了所研制的新型复合材料3D打印喷头的可靠性和实用性。所提方法可有效避免喷头在抬起和跳转运动过程中引发的问题,为连续碳纤维增强复合材料3D打印喷头的结构设计及其运动控制提供了参考。     

硬涂层材料对碳纤维增强复合材料叶片的振动特性影响

针对两类具有压电和压磁效应的典型陶瓷基材料的硬涂层,考虑硬涂层材料和碳纤维增强复合材料各向异性特征,建立硬涂层-碳纤维增强复合材料叶片动力学模型,基于模态分析的方法得出硬涂层材料对叶片固有频率的影响,采用谐响应分析方法研究叶片的振动响应特性,并对叶片不同转速下的固有特性进行分析。研究了硬涂层材料涂覆的厚度及位置对碳纤维增强复合材料叶片振动特性的影响,结果表明,具有压电效应的硬涂层材料涂敷在碳纤维增强复合材料叶片上可以减小振幅,从而达到减振的目的,且涂敷在叶盆上的减振效果优于涂敷在叶背上。     

多功能水泥复合助磨剂研究

采用有机-无机复合技术途径研究具有助磨、增强、减水等作用的多功能水泥复合助磨剂．结果表明，采用复合助磨剂比采用单组分助磨剂明显提高了水泥的筛余细度和比表面积，改善了水泥粉体的流动性；在掺量小于1％的前提下，有效提高了水泥的强度．对水泥水化样的TG—DTA及SEM分析表明，掺入多功能复合助磨剂后，大幅度提高了水泥的水化速率，促进更多水化产物的生成，使硬化浆体结构更加致密．