碳纤维-石墨水泥砂浆试块的压阻特性研究

图5-6（a）、（b）、（c）、（d）、（e）、（f）为碳纤维掺量不变（1.0%），石墨掺量分别为水泥质量分数的0%、10%、20%、30%、40%和50%时，内掺CCCW材料的碳纤维-石墨水泥砂浆试块在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5-6中粗点线代表压应力σ，细实线代表电阻变化率）

图5-6　不同石墨掺量下碳纤维-石墨水泥砂浆试块的压阻特性

从图5-6（a）中可以看出，不掺加石墨时，电阻变化率在5次循环荷载过程中持续增加，未反映出一定的规律。只掺加1.0%的碳纤维时，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，离子导电方式占主导地位，因此电阻随时间延长而增大。外加载荷虽然会引起碳纤维间距变小，但不足以使载流子跨过势垒而跃迁，所以表现为无压阻特性。

从图5-6（b）中可以看出，随着循环的继续，曲线呈“波浪”型向上延伸，表现出了一定的规律性，压阻性能较差。(www.xing528.com)

从图5-6（c）中可以看出，压阻曲线比较光滑，压应力与有较好的对应关系。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。每次循环完成后，会产生一残余值，这是因为在多次加载与卸载过程中，碳纤维、石墨与水泥浆体界面出现微小的损伤所致。试块的起始值较大是因为试块的制备过程中存在部分缺陷或加载前存在接触电阻所致。

从图5-6（d）中可以看出，压阻曲线非常平滑，在每个循环中与应力都有着一一对应的关系，在循环荷载下试块的压阻性能非常好。每次卸载后，基本恢复到零值，这说明了在小应力下试块内部导电网络的破坏与重组处于动态平衡中。在每个循环的最大值和最小值基本没有变化，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。

从图5-6（e）中可以看出，压阻曲线比较粗糙，呈现“锯齿‘状，试块的压阻性较差，但试块的导电性能比较稳定且重复性良好。后三个循环中，最大加载时对应的略有减小。每个循环结束时，不能恢复到零值，而是产生一残余值，这是由于在压应力的作用下，碳纤维、石墨与水泥浆体界面之间出现微小的损伤，导致试块发生不可逆变形。

从图5-6（f）中可以看出，循环加载下的变化同（e）类似，但压阻曲线较（e）粗糙，“锯齿”状明显。不同的是，电阻变化率比（e）低。在后三个循环过程中，的最小值和最大值基本保持不变，这是因为经过两个循环后试块内部原有的缺陷基本被压实，内部更加致密，并没有产生新的裂纹。试块的初始值较高仍然是由于制备过程中存在较大缺陷或加载前存在接触电阻所致。