本课题属郑州市科技领军人才项目:碳纤维智能混凝土性能研究及在结构健康监测中的应用研究(131TLJRC674)。碳纤维水泥基复合材料(CFCC)是在普通水泥基材料中掺入一定量的短切碳纤维复合而成的具有机敏特性的智能材料。在CFCC的制备中,碳纤维能否均匀分散是决定CFCC导电性能及机敏特性能否稳定的关键因素之一。此外,碳纤维的掺入会影响水泥基材料的力学性能。因此,本文主要针对碳纤维在水泥基体中的分散性、CFCC的导电性能及相关力学性能进行深入的试验研究,以期得到分散性、导电性能及相关力学性能耦合良好的碳纤维水泥基复合材料。主要研究内容包括:(1)采用新拌料浆法和硬化试件电阻测试法研究了三种分散剂(MC、CMC、HEC)及其掺量对碳纤维在水泥基体中分散性的影响,试验结果表明HEC分散剂对碳纤维的分散效果最好,其最佳掺量为0.6%。(2)采用两种氧化溶剂(浓硝酸和次氯酸钠溶液)分别对碳纤维表面进行氧化处理,研究碳纤维表面氧化处理对碳纤维形貌、碳纤维分散性、碳纤维水泥砂浆(CFRM)内部界面结合特性和CFRM力学性能的影响。试验结果表明:经过两种溶液氧化处理后的碳纤维表面含氧官能团均有所增加,浸润性均得到提高;另外,由浓硝酸处理、次氯酸钠溶液处理、不处理三种状态下的碳纤维制得CFRM试件中,浓硝酸处理的CFRM抗折强度值最大,其次是次氯酸钠溶液。即纤维表面氧化处理一方面能提高纤维表面浸润性及碳纤维的分散性能,另一方面能提高CFRM的抗折强度。(3)在碳纤维分散性研究的基础上,研究了砂灰比、养护龄期、干湿环境等因素对CFRM导电性能的影响。最后研究了粗骨料最大粒径对碳纤维混凝土(CFRC)导电性能和抗压强度的影响,试验结果表明:粗骨料对导电性及抗压强度均存在最大粒径效应,即在粗骨料粒径为16mm时,CFRC导电率及抗压强度均达到最大。