粗骨料碳纤维混凝土导电特性研究

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混凝土作为土木工程领域各项建筑结构的基础材料,其智能化的研究和开发已成为众多专家学者关注的热点。碳纤维混凝土(Carbon Fiber ReinforcedConcrete,CFRC)是在普通混凝土中加入适量短切碳纤维而形成的一种新型复合材料。与普通混凝土相比,碳纤维混凝土强度和韧性都有明显的改善,而且还能显著改善混凝土的导电性能,且其体积电阻率能够随外界条件的改变而产生相应的变化,由此衍生出了诸如温敏性、压敏性、电热性、电磁屏蔽等良好的功能特性。本文结合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),通过试验的方法对CFRC的导电特性、温阻性能等进行研究,主要内容包括:(1) CFRC测量电压为10V时,电阻率测试结果较为稳定;随着碳纤维体积掺量的增加,基体和电极的接触电阻逐渐减小;不同基体的CFRC试块,掺加碳纤维后抗压强度降低幅度不同,S/C=1.08时降低幅度最小。(2)碳纤维掺量占水泥质量2%、砂灰比为1.47、碳纤维长度为12mm时,CFRC导电能力最优。(3)CFRC温阻特性呈现负温度系数效应;随着碳纤维体积掺量的增加,材料温度灵敏系数逐渐减小;作为温度传感器的碳纤维最佳体积掺量为0.3%。(4)CFRC在轴向受压荷载作用下,其相对电阻与相对应力、应变的关系可以清楚的表达各个阶段的受力状况。(5)通过对不同碳纤维体积掺量棱柱体试块应力-应变关系曲线的研究,给出建议计算公式。
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