碳纤维导电集料混凝土的导电性研究.pdf

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1、2010年第31卷第2期碳纤维导电集料混凝土的导电性研究金舜1，吕林女2，何永佳1(1．武汉理工大学材料科学与I程学院，武汉430070；2．武汉理工大学理学院，武汉400070)摘要：利用自行制备的导电功能集料进行碳纤维导电混凝土的制备。并对制备得到的混凝土进行了中长期龄期的电性能测试，研究表明。在碳纤维掺量为0．3％，0．6％，O．9％的碳纤维混凝土中掺加导电集料可以有效的改善导电性能，提高混凝土的电稳定性，并可以在形成导电通路时减少纤维的用量。证明了以导电集料取代或部分取代普通集料制备导电混凝土的可行性。关键

2、词：碳纤维；导电集料；电阻率；龄期EffectofHPMContheDispersibilityofCarbonFiberJINShunl，LULin，mu2，船Yong-jial(1．SchoolofMaterialScienceandEngineering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhen430070，China；2．SchoolofScience，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)Abstract：Withthesel

3、f-madeconductiveaggregate，thetexttestthelongagedectricalperformance．Theresultthatwiththedosageof0．3％，0．6％，0．9％ofcarbonfiber，conductiveaggregateeanhelptoimproveelectricalperformanceanddee·tricaIstability．Useconductiveaggregateimteadofusualaggregatecanalsoreduce

4、theamountofcarbonfiber．Keywords：carbonfiber；conductiveaggregate；reskstivity；age导电混凝土是混凝土功能化的重要方向。当前对导电混凝土导电功能的实现主要是依靠在混凝土水泥石中加入一定量的导电相材料，通过电子流或隧道跃迁形成导电网络。其中，以碳纤维作为导电相材料的碳纤维导电混凝土是国内外学者研究的热点。ChungDL等人【卜3]系统的研究了碳纤维混凝土的导电性能及其在结构智能化当中的应用。侯作富，李卓求等人【4J研究了碳纤维作为导电相时导电混

5、凝土的性能，影响因素以及其在融雪除冰中的作用。大连理工大学的张滇军，徐世等[5】研究了碳纤维混凝土在感受应力时的迟滞效应。然而，国内外的研究大多仅局限于将导电相材料分散于水泥石中，而水泥石相在混凝土中的单位体积含量一般低于1／3，其余2／3左右的体积空间被粗、细集料和气孔填充。因此，仅在水泥石相当中16形成的导电网络对于混凝土整体而言是非均匀分布和不完善的。针对这一问题，TarunR，侯作富等[6，7]尝试采用石墨块、铁矿石或粗细钢渣等作为导电集料，部分或全部取代普通集料掺加到导电混凝土中，试图与其他导电相材料之间

6、一起形成均匀分布、更为完善的导电网络，但是天然的石墨块，铁矿石和矿渣具有的导电性能波动性和不可控性仍然存在难以克服的缺陷。笔者在导电陶瓷的启发下在陶粒制备过程中掺入一定量的导电相材料，初步制备出一批导电性能优异的导电功能集料。本文利用制备的导电功能集料进行了混凝土制备，并对制备得到的混凝土进行了电性能测试，证明了以导电集料取代或部分取代普通集料制备导电混凝土的可行性。2010年第31卷第2期1试验1．1原材料5mmPAN基碳纤维(上海新卡碳素科技有限公司)，其指标见表1；羟丙基甲基纤维素(天津沃尔德三维化工公司)；

7、42．5PO水泥(华新水泥厂)；普通集料和自行制备的导电功能集料，粒径4～10cm，电阻率约为200Q·CI'13．；磷酸三丁酯(天津市恒吴科工贸有限公司)和聚羧酸减水剂(武汉浩源化学建材有限公司)。表1纤维物理性能单丝数／(根·束。1)拉伸强度／MPa拉伸模量／GPa线电阻／(a·m-1)密度／(g·crn一3)线密度／(rag·m-1)1．2试件的制备将试验所需水在烘箱中加热到90℃，取出热水后迅速将称量好的HPMC加入计量后的水中搅拌至完全溶解，放置到40℃左右加入设计质量的消泡剂、碳纤维，用玻璃棒轻轻搅拌约

8、2min后冷却待用。将水泥和掺合料分别按试验方案进行计量后放人胶砂搅拌锅，搅拌30s后关上搅拌机，重新打开搅拌机后将冷却后的碳纤维混合液慢慢加人到混合料中，搅拌90s即可得到碳纤维分散较为均匀的碳纤维水泥浆。最后在碳纤维水泥浆中加入制备好的导电功能集料，搅拌30s后倒入4×4X16的三联模成型，并预埋电极。试验中采用的配合比集料掺量为模具体积的1／3，碳纤维