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碳纤维混凝土(CFRC)是一种复合材料,是指在混凝土原有组分基础上掺入一定尺寸、形状和掺量的碳纤维形成的混凝土。加入碳纤维不仅使混凝土的强度和韧性得到了提高,还可以明显改善其电学性能。 试验主要研究碳纤维混凝土的温敏特性,包括温度-电阻效应、热电效应和电热效应。试验主要研究目的是为将碳纤维混凝土材料在结构温度等自监测系统中应用提供理论以及试验依据。本次试验的创新之处在于利用电桥平衡法来测量温差电动势,使测得的数值更加准确。试验研究的主要内容包括以下几方面: 1、首先全面地论述了碳纤维混凝土目前在国内外的发展以及使用情况,探讨了碳纤维混凝土的特性及具有这些特性的机理。 2、分析了碳纤维混凝土的导电性能,探讨了其导电机理,并通过试验研究了其温度-电阻特性,探究其电阻随温度的变化规律,另外研究了碳纤维混凝土养护龄期和碳纤维掺量对其试块电阻的影响。 3、通过试验研究了碳纤维混凝土的热电效应即塞贝克效应,在试块的两端提供一个温度差在试块中将会产生一个温差电动势。探讨了温差电动势的产生机理,碳纤维掺量、养护龄期以及温差对热电效应的影响,为碳纤维混凝土应用于结构自监测系统中提供了理论和试验基础。 4、研究了碳纤维混凝土的电热效应,给碳纤维混凝土试块通电,试块温度会升高。这为碳纤维混凝土应用于机场跑道的融雪化冰中提供了试验基础。 5、研究了加入碳纤维的混凝土试块的强度和抗折强度,并与普通混凝土的强度与抗折强度进行了对比分析。 结论,碳纤维混凝土具有良好的温敏性,表现在:电阻随温度的变化明显,呈现PTC效应(正温度系数效应)和NTC效应(负温度系数效应);碳纤维混凝土具有良好的热电特性,温差电动势与温差呈明显的线性关系,而且随着龄期的增加,其温差电动势率增大,28d以后,温差电动势率基本相同,其热电特性趋于稳定;另外碳纤维掺量对碳纤维混凝土的热电热性影响明显,碳纤维掺量在1.0%时试块的热电特性最为明显。 通过以上研究证明了碳纤维具有良好的温敏性,为其应用于混凝土结构温度自监测系统提供了依据。