碳纤维水泥净浆电学性能研究

在水泥浆或水泥砂浆的基体中掺入短切碳纤维复合而成的材料一般称为碳纤维水泥基复合材料。该材料是最近发展起来的一类新型水泥基复合材料，由于其具有压阻特性、温敏特性和优良的力学性能，也被称为碳纤维机敏水泥基复合材料。国内外对此类材料已经进行了大量的研究，并且取得了许多研究成果，在第1章中已做了较为充分的叙述，在此不重复列举。研究表明，利用碳纤维混凝土的压敏性，可以实现大型土木工程结构和基础设施的健康监测。但是提高碳纤维机敏水泥基复合材料性能的稳定性，一直是碳纤维水泥基复合材料得以应用的关键问题之一。并且由于长期的荷载作用，必然会导致碳纤维混凝土产生损伤和微裂纹。

CCCW混凝土内掺剂是一种内含活性化学物质，在有水和潮湿条件下能对水泥基复合材料的表面及内部裂纹实行自修复的混凝土外加剂，亦可提高材料的密实度，提高材料的力学性能，故有望较好地兼顾力学与导电这两方面性能的要求。相关研究表明，对碳纤维实施表面氧化处理可提高碳纤维的分散性。因此，研究加入的改性碳纤维水泥基复合材料的渗滤阈值和压敏特性，对促进碳纤维水泥基复合材料的研究及应用具有较重要的理论意义和实用价值。

影响水泥基复合材料导电性能的因素很多，如制作试样的设备、制作方法、碳纤维种类及性能，气候条件等。大量实验表明，在制作碳纤维水泥基复合材料时，碳纤维掺量大的试样的导电性能重复性很好，而碳纤维含量低的试样的导电性能重复性较差。碳纤维含量高时，复合材料的导电性能稳定，但是只适用于融雪化冰，其压敏性、温敏性等都非常差。如何制造出在自然条件下性能稳定的碳纤维水泥基复合材料是此类材料研究工作中亟待解决的问题。

因此，本章提出采用掺入CCCW材料和经硝酸进行表面氧化处理的碳纤维材料来制作具有压阻特性的水泥基复合材料，以压阻特性为目标，研究水泥净浆和水泥砂浆导电复合材料的原材料及制备工艺和配合比研究水泥基复合材料的压阻特性的可重复性最后，对内掺CCCW和使用表面氧化处理的碳纤维的电学性能的稳定性的影响因素进行了分析，同时还采用XRD和SEM分析了材料的相组成及微观组织。(www.xing528.com)

电阻是水泥基机敏复合材料的一个重要电性能参数。普通水泥混凝土的电阻率大，导电能力弱，往其中掺入碳纤维可显著改善其导电性能。掺CMC有促进纤维分散的功效，可改善碳纤维混凝土的导电性。此外，CCCW材料的加入和对碳纤维表面进行氧化处理后，对电学性能的稳定性起到一定的作用，并能够提高材料压阻特性的稳定性。机敏材料的压阻特性［49-51］就是指其电阻随所受压力而变化，从而可以通过测试电阻获得材料的应力状态。

本章主要通过对内掺CCCW材料的碳纤维水泥净浆试块的电阻测试，分析不同碳纤维掺量下试块的渗流现象和极化现象及碳纤维水泥净浆试块在小应力循环荷载下的压阻特性。