碳纤维水泥砂浆试块的极化现象及分析

本章采用增强型Keithley 2400数字源表和Keithley 2700多用表/数据采集系统测试试块在不加荷载状态下，碳纤维掺量分别为水泥质量分数1.0%、2.0%和4.0%时水泥砂浆试块在300s时间内的电阻变化情况，试验结果如图4-2（a）、（b）和（c）所示。

图4-2　不同纤维掺量下碳纤维水泥砂浆试块电阻与时间变化关系(www.xing528.com)

由图4-2知，不同碳纤维掺量的碳纤维水泥砂浆试块电阻随时间变化的曲线有着相同的变化规律。在外加电场的作用下，电阻都在增大，且随着时间的延长，电阻变化越来越小，电阻逐渐稳定下来。当碳纤维掺量为1.0%时，极化效应强烈，并随时间延长电阻值变化较大，如上图（a）所示；而当碳纤维掺量为2%和4%时，极化效应明显减弱，电阻随时间延长变化不大，从而趋于稳定，如上图（b）和（c）所示。

碳纤维掺量为1.0%的碳纤维水泥砂浆试块极化效应强烈是因为其内部存在着一定程度的离子导电，随测试时间的延长，电阻值不断增大。通过添加CCCW材料和对碳纤维表面进行氧化处理的方法，在适当碳纤维掺量下可获得碳纤维水泥砂浆试块电阻的稳定性。碳纤维掺量为1.0%时，由于碳纤维间距较大，电子不能穿越其间势垒导电，以水泥基体中自由离子导电占主导地位，极化效应非常明显；碳纤维掺量为2.0%和4.0%时，碳纤维之间的间距变小，电子能够穿越相邻碳纤维之间势垒进行导电，此时基体中离子导电可以忽略，因此极化效应减弱。