碳纤维水泥砂浆的压阻特性及影响因素分析

图4-3（a）、（b）、（c）、（d）、（e）和（f）分别为碳纤维掺量是水泥重量的0.6%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%和5.0%时，内掺CCCW的碳纤维水泥砂浆试块在5次循环加载下的电阻变化情况。加载的最大压应力为9.3MPa，低于试块所能承受最大应力值的30%，加卸载速率控制为0.31MPa/s。（图4-3中粗点线代表压应力σ，细实线代表电阻变化率）

图4-3　不同碳纤维掺量下碳纤维水泥砂浆试块压阻曲线

从图4-3（a）和（b）中可以看出，碳纤维掺量为0.6%和1.0%的水泥砂浆试块的电阻变化率在5个循环中没有表现出明显的对应规律。由于碳纤维掺量很少，其导电主要取决于连通孔隙中的离子运动，极化效应明显，使得电阻值极不稳定。另外，此两种掺量下的碳纤维间距较大，载流子不会越过其间势垒进行传导引起电阻发生规律性的变化，所以表现为无压阻性。

从图4-3（c）中可以看出，在压应力作用下，压阻曲线表现出了一定的规律性：加载时，随压应力的增大，单调减小；卸载时则相反。由于碳纤维掺量低于渗流阈值，压阻性能较差。(www.xing528.com)

从图4-3（d）中可以看出，应力与之间具有较好的对应关系。最初加载时试块的较大，每次循环的起始随循环次数的增多而降低，但降低幅度在逐渐减小，压阻性能一般。在完成每个加、卸载循环后，都是负值而不是零，这是由于碳纤维-水泥浆体界面在碳纤维的插入与拔出中受到损坏而导致的。加载前的初始值较大，是由于接触电阻的存在或试块内部存在较大缺陷所致。

图4-3（e）中的曲线显示，每个循环中和应力之间都有着一一对应的关系。加载时，随应力的增大而单调减小；卸载时则相反。每次卸载后，基本恢复到零值，这是因为处于弹性变形阶段的试块在小应力作用下，导电网络的破坏与重组基本处于一种动态平衡中。在每个循环中基本没有变化，这是由于试块处在弹性变形内，未出现新的裂纹，仅仅是原有裂纹的张开与闭合所致。因此压阻性最稳定。

从图4-3（f）中可以看出，压阻曲线相较于（d）和（e）粗糙，但也表现出一定的压阻规律。在第一个循环过程中，当压应力达到最大时，的最小值相对于后四个循环的最小值要小得多。这是由于第一个循环中试块内部存在的较大缺陷在压应力下基本被压实，试块内部变得致密，导致的最小值很小；而后四个循环中的变化值基本相同，那是由于经第一个循环后试块被压实，而每个循环所加的最大应力相同，无新裂纹的产生，导致每个周期完成后的最大值和最小值基本保持不变。

由图可见，在每个循环过程中，加载时，电阻随荷载增大而呈近似于线性减小当卸载时，电阻呈线性增大，电阻的相对变化与加荷之间具有明显的对应关系。由于应力较低，没有新的裂纹产生，试件处于一种弹性变形阶段，因而电阻变化基本可逆。对其他碳纤维的加入量试块也进行了同等条件下的压敏性试验，这两个试样的压阻特性最好。影响碳纤维水泥砂浆试块压阻特性的因素与碳纤维水泥水泥净浆试块压阻特性的影响因素类似，可以参照3.2.3，这里不再详细说明。