摻碳纖維和石墨水泥砂漿電學(xué)性能研究

碳纖維水泥砂漿試塊力學(xué)性能研究

概括介紹了碳纖維導(dǎo)電水泥砂漿的國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀;簡(jiǎn)述了碳纖維水泥基復(fù)合材料的三種導(dǎo)電機(jī)理——滲透理論,隧道效應(yīng)學(xué)說(shuō)和電場(chǎng)發(fā)射學(xué)說(shuō);展望了它的研究動(dòng)態(tài)和應(yīng)用前景。

研究了碳纖維增強(qiáng)水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、體積電阻率隨纖維摻量變化情況,以及體積電阻率在軸向單調(diào)外力和循環(huán)外力作用下的變化情況。應(yīng)用sem觀察了碳纖維增強(qiáng)水泥砂漿的微觀結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明碳纖維水泥砂漿具有機(jī)敏特性,可以通過(guò)測(cè)量其電阻率的變化用來(lái)監(jiān)測(cè)其受力情況。

目前,對(duì)于碳纖維水泥基復(fù)合材料在常溫下的壓敏性能,國(guó)內(nèi)外做了大量的研究工作。由于我國(guó)的一些地區(qū)冬季氣溫較低,日平均氣溫在0℃以下,在這種低溫環(huán)境下,探索碳纖維水泥基復(fù)合材料的低溫壓敏性能有重要意義。本次試驗(yàn)擬研究碳纖維水泥砂漿在0℃以下的壓敏性能,比較其與常溫下壓敏性能的異同,為今后在土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

第37卷第9期硅酸鹽通報(bào) vol.37no.92018年9月bulletinofthechineseceramicsocietyseptember，2018 纖維和膠粉對(duì)水泥砂漿力學(xué)和抗裂性能的影響 王月明 1 ，唐永志 2 ，劉開(kāi)偉 1 ，李靜靜 1 ，劉朋 1 ，陳東 1 ，葉哲 1 （1.安徽建筑大學(xué)先進(jìn)建筑材料安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥230022；2.淮南礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，淮南232001） 摘要：溫濕度變化、膠凝材料本身變形和結(jié)構(gòu)的約束是引起外墻砂漿開(kāi)裂的主要原因，研究了3mm短切耐堿玻璃 纖維和可分散膠粉的摻入及摻量對(duì)砂漿抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量和干燥收縮性能的影響，并制備了914mm ×610mm×19mm的自由大板和內(nèi)環(huán)約束的φ650mm×φ800mm×100mm試件進(jìn)行了室外暴

改性劍麻纖維對(duì)水泥砂漿的性能研究

研究摻加芳綸纖維對(duì)水泥砂漿抗折、抗?jié)B性能的影響。通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)摻加適量的芳綸纖維可以有效提高水泥砂漿的抗折、抗?jié)B性能。研究了芳綸纖維增強(qiáng)水泥砂漿的作用機(jī)理。

竹纖維增強(qiáng)水泥砂漿性能研究

為了研究碳纖維摻量對(duì)水泥砂漿力學(xué)性能的影響,對(duì)不同摻量下水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度與劈裂抗拉強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試.試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著碳纖維質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的增加,水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度都有不同程度的提高.當(dāng)碳纖維摻量達(dá)到0.6％時(shí)抗壓強(qiáng)度最大;達(dá)到0.8％時(shí)劈裂抗拉強(qiáng)度最大.

試驗(yàn)研究了摻入石墨及碳纖維對(duì)水泥砂漿體積電阻率及抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明,砂漿體積電阻率隨石墨摻量增加而降低,且經(jīng)歷了先緩慢下降、后急劇下降,再緩慢下降三個(gè)階段;在石墨摻量較低時(shí),砂漿的強(qiáng)度略有降低,當(dāng)石墨摻量大于20%時(shí),砂漿強(qiáng)度的降低幅度則較大。當(dāng)碳纖維摻量由0～2%逐漸增加時(shí),砂漿的抗折強(qiáng)度也逐漸增大,而抗壓強(qiáng)度雖有波動(dòng)但相差不大;砂漿的電阻率隨碳纖維摻量增加而有所降低,但效果不及摻加石墨明顯。復(fù)合摻加碳纖維與石墨對(duì)降低試件電阻率效果較好。摻加鋼砂對(duì)砂漿的體積電阻率影響不大。

采用"六步"成型工藝制備了短切碳纖維水泥砂漿試件,利用nrl反射率測(cè)試系統(tǒng),研究了碳纖維摻量、水灰比和高效減水劑等因素在8～18ghz頻率段對(duì)碳纖維水泥砂漿電磁反射性能的影響。結(jié)果表明,未摻碳纖維的水泥砂漿對(duì)電磁波最大吸收峰值為-29.3db,當(dāng)碳纖維摻量由0.2%增加到1.0%時(shí),碳纖維水泥砂漿的電磁波反射性能逐漸增強(qiáng),碳纖維摻量為0.6%時(shí),出現(xiàn)拐點(diǎn)且反射率均>-10.0db。相同條件下,水灰比0.6時(shí),在高頻階段主要表現(xiàn)吸波性;摻入高效減水劑時(shí),在不同頻段的反射率均>-8.0db;與萘系高效減水劑和未摻高效減水劑時(shí)相比,摻入聚羧酸系高效減水劑時(shí),碳纖維水泥砂漿對(duì)電磁波主要呈現(xiàn)反射性。

研究了碳纖維水泥砂漿在干燥和潮濕狀態(tài)下的電導(dǎo)率和電熱溫升.試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)碳纖維摻量為0.3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)時(shí),碳纖維水泥砂漿導(dǎo)電主要以水化離子導(dǎo)電為主,其在潮濕狀態(tài)下的電導(dǎo)率和電熱溫升均較干燥狀態(tài)的大;當(dāng)碳纖維摻量由0.3%增加到0.7%時(shí),碳纖維間距離減小,碳纖維水泥砂漿導(dǎo)電逐漸由以水化離子導(dǎo)電為主過(guò)渡到以碳纖維隧道效應(yīng)導(dǎo)電為主,故其在潮濕狀態(tài)下的電熱溫升較干燥狀態(tài)的小,但電導(dǎo)率仍較干燥狀態(tài)的大;當(dāng)碳纖維摻量從0.7%增大到1.0%時(shí),碳纖維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)形成,碳纖維水泥砂漿導(dǎo)電以碳纖維接觸導(dǎo)電為主,水化離子導(dǎo)電相對(duì)可以忽略不計(jì),因此其在潮濕狀態(tài)下的電導(dǎo)率和電熱溫升均較干燥狀態(tài)下的小.

以有機(jī)聚丙烯纖維為對(duì)比,進(jìn)行了無(wú)機(jī)玄武巖纖維水泥砂漿的抗壓、抗折、抗拉伸及抗彎系列力學(xué)性能試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明:在最佳摻量下,玄武巖纖維水泥砂漿的各種力學(xué)性能優(yōu)于聚丙烯纖維水泥砂漿;玄武巖纖維對(duì)水泥漿體早期具有顯著的增強(qiáng)作用,但降低了水泥砂漿的28d強(qiáng)度;摻入玄武巖纖維可以增加砂漿的韌性,對(duì)砂漿的抗拉強(qiáng)度改善起到了一定作用;玄武巖纖維對(duì)砂漿的抗彎破壞強(qiáng)度改善不顯著,但明顯增大了相同荷載下試件的撓度。

采用二步法制備不同纖維摻量的短切芳綸纖維增強(qiáng)水泥砂漿試樣,研究添加劑羧甲基纖維素鈉(cmc)和硅微粉對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:羧甲基纖維素鈉能夠有效地促進(jìn)纖維在水中的分散,進(jìn)而促進(jìn)其在水泥砂漿中的分散;摻加一定量的硅微粉能夠進(jìn)一步提高試樣的壓縮強(qiáng)度。當(dāng)纖維體積分?jǐn)?shù)為5%時(shí),試樣的力學(xué)性能最好,彎曲強(qiáng)度從2.6mpa提高到了8.3mpa,壓縮強(qiáng)度也從29.5mpa提高到了54.3mpa。

以聚丙烯纖維和玄武巖纖維混雜,進(jìn)行了混雜纖維增強(qiáng)水泥砂漿的抗壓、抗折及抗彎性能的試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明,混雜纖維并不能顯著提高基體的抗壓強(qiáng)度,但在總體積摻率為0.15%,bf∶pp(體積比)=1∶1時(shí),混雜纖維提高了水泥砂漿28d的抗折強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度,較單摻纖維的水泥砂漿表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì);由于聚丙烯纖維和玄武巖纖維在基體中發(fā)揮不同的作用,使得混雜纖維在提高基體強(qiáng)度的同時(shí),也改善了水泥砂漿的彎曲韌性。

通過(guò)力學(xué)試驗(yàn),研究不同玻璃纖維摻量和質(zhì)量比相同的玻璃纖維水泥砂漿試件的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、泊松比等力學(xué)性能,結(jié)果表明玻璃纖維摻入量影響水泥砂漿的力學(xué)性能,且玻璃纖維的最優(yōu)摻入量為2‰,可為玻璃纖維水泥砂漿的推廣使用提供參考。

對(duì)纖維水泥砂漿的力學(xué)性能分析表明,加入聚丙烯纖維后,(1)砂漿的體積密實(shí),抗壓強(qiáng)度有一定提高;(2)砂漿的韌性增加,脆性降低,提高了砂漿的抗拉強(qiáng)度;(3)對(duì)抵抗砂漿收縮有明顯作用,尤其對(duì)早期砂漿的收縮有明顯的改善效果;(4)經(jīng)多次凍融循環(huán),質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失都明顯降低。

基于對(duì)富鎂尾礦資源化利用途徑的開(kāi)發(fā),制備新型膨脹材料,對(duì)新型膨脹材料與摻合料對(duì)水泥砂漿自由變形、干縮變形和限制變形性能的影響展開(kāi)研究。結(jié)果表明:升高水化溫度對(duì)水泥砂漿前期膨脹速率的增加比較明顯,對(duì)水化后期影響較小;膨脹材料和粉煤灰雙摻可較好地抑制水泥砂漿的干縮,使干縮在90d就趨于穩(wěn)定;養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥砂漿限制膨脹率影響較大,使用該膨脹材料時(shí)要注意溫控;擬合曲線表明,該新型膨脹材料具有持續(xù)穩(wěn)定的膨脹性能,不存在無(wú)限膨脹和回縮現(xiàn)象。

采用芳綸纖維、聚丙烯纖維增強(qiáng)水泥砂漿,研究了纖維單摻及其混雜對(duì)砂漿力學(xué)性能和收縮性能的影響。結(jié)果表明:摻加適量芳綸纖維、聚丙烯纖維明顯提高了砂漿的抗折強(qiáng)度,有效降低了砂漿的收縮率,其中混雜纖維對(duì)砂漿的作用效果最為明顯。芳綸纖維與聚丙烯纖維混雜增強(qiáng)砂漿與空白砂漿相比,其28d抗折強(qiáng)度增大了22.1%,56d收縮率下降了58.2%。利用掃描電子顯微鏡對(duì)砂漿的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察與分析,探討了纖維對(duì)水泥砂漿的作用機(jī)理。

目的研究碳纖維水泥砂漿梁加載和卸載過(guò)程的力學(xué)及電學(xué)性能,為其應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)(如建筑、橋梁、大壩等)的無(wú)損自診斷檢測(cè)預(yù)警、車(chē)重及車(chē)速的測(cè)量等領(lǐng)域提供參考依據(jù).方法設(shè)計(jì)了5組碳纖維水泥砂漿簡(jiǎn)支梁,每組3根梁,各組碳纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%,對(duì)梁施加了兩個(gè)集中荷載,觀測(cè)在加載及卸載過(guò)程中所產(chǎn)生電流、電壓的情況.結(jié)果梁受力產(chǎn)生的電壓值與所受荷載值具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系.荷載反向時(shí),電壓方向同時(shí)發(fā)生改變,當(dāng)首次或突然施加荷載時(shí),電壓變化非常明顯.隨著碳纖維摻入量的增加,力電效應(yīng)隨之減弱.結(jié)論碳纖維水泥砂漿梁的力電效應(yīng)是確實(shí)存在且可以測(cè)得的,當(dāng)勻速加載、突然加載、勻速卸載、突然卸載時(shí),均有電流產(chǎn)生,且加載時(shí)產(chǎn)生的電流與卸載時(shí)產(chǎn)生的電流方向相反.

近年來(lái),微膨脹水泥砂漿在我國(guó)建設(shè)中得到了大量應(yīng)用,膨脹劑的加入,解決了水泥基材易開(kāi)裂的缺點(diǎn),促進(jìn)了大量以微膨脹水泥砂漿為基材的各種灌漿料、墻體材料的出現(xiàn),有些灌漿料甚至利用膨脹劑產(chǎn)生的自應(yīng)力持力。在使用過(guò)程中,為改善微膨脹水泥的某一性能,通常需要改變配比或者添加其他材料,這又會(huì)對(duì)微膨脹水泥砂漿的其他性能產(chǎn)生影響,并且使用過(guò)程中的環(huán)境變量經(jīng)常是不可控的。本文對(duì)常用的微膨脹水泥砂漿的性能影響參數(shù)進(jìn)行了分析總結(jié),對(duì)工程應(yīng)用具有借鑒作用。

分析了橡膠與水泥形成的改性砂漿的技術(shù)性能指標(biāo)和強(qiáng)度性能。采用了不同用量的橡膠顆粒加入水泥砂漿后,對(duì)改性砂漿的工作性、干縮性、凝結(jié)性、抗磨性、抗壓和抗折強(qiáng)度進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)得知,當(dāng)橡膠顆粒加入后,改性砂漿的工作性、干縮性、抗磨性及強(qiáng)度降低,同時(shí)對(duì)改性砂漿有一定的緩凝作用。