纳米碳纤维混凝土在劈裂及抗弯试验中的压敏特性研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com纳米碳纤维混凝土在劈裂及抗弯试验中的压敏特性研究庄国方69纳米碳纤维混凝土在劈裂及抗弯试验中的压敏特性研究庄国方(上海建科工程咨询有限公司，上海200032)摘要：为促进智能混凝土材料在桥梁上的应用，通过劈裂及抗弯试验研究纳米碳纤维混凝土的压敏特性。试验结果显示：纳米碳纤维混凝土的电阻会随压应力的增大而减小，随拉应力的增大而增大，电阻变化率与拉、压应力之间呈良好的线性规律；适当掺量且分散良好的纳米碳纤维可以使混凝土复合材料获得良好的压敏特性，成为自身具有损伤评估和应变监测功能的传感

2、器。基于纳米碳纤维混凝土的良好压敏特性，将其作为具有应变监测功能的智能混凝土材料应用于桥梁结构中非常可行。关键词：纳米碳纤维；混凝土；电阻变化率；压敏特性；试验中图分类号：TU528文献标志码：A文章编号：1671—7767(201：2)04—0069—041引言公司的纳米碳纤维产品，型号为PR一19一XT—LHT—桥梁健康监测是对桥梁结构进行整体行为的实OX，其经过氧化和高温表i处理，具有更好的导时监控和结构状态的智能化评估，但目前对桥梁结电性。构整体的损伤识别与定位尚未成熟。现有研究方法(2)混凝土外加剂。高效减

3、水剂(HRWR)采主要采用在桥梁结构中置人传感器进行应变监测和用BASFChemical公司的Glenium3200HES，它数据采集处理口]。该方法成本大，且外置传感器是一种聚羧酸盐高效早强型外加剂，用以降低混凝受温度等环境因素影响，虽然有研究对测量结果进土的粘稠度，同时也有助于纳米碳纤维的分散。消行了一定的补偿计算]，但应变数据的准确性仍有泡剂采用DowCorning公司的Antifoam221O(AF，待商榷。有研究表明，由于水泥基材中的纤维在微硅酮乙二醇乳液)，以帮助减少加入表面活性剂以后裂缝开合过程中的拉出

4、与推人，引起复合材料导电与水搅拌时产生的气泡。性能的变化，其直流电阻会对应变、损伤和温度变化(3)混凝土材料。试验采用TXI公司的低碱产生响应。短切碳纤维混凝土和纳米碳纤维砂浆的波特兰水泥TypeI／II；粗骨料采用辉绿岩碎石，自我监测功能就是基于在压力作用下其电阻与应变其粒径为5～20mm；细骨料采用细度模数为2．71间的响应关系]，使得这些复合材料成为一种新型的普通河砂；水采用普通自来水。应变感应器_7]。由于纳米材料的特异效应，掺加2．2试件的制备纳米材料的混凝土复合材料物理性能明显优于普通试验设计了8种不同配

5、合比的混凝土(见表混凝土]，且该复合材料的渗滤电导效应和隧道1)。试验制备了圆柱体和长方体2种形状的试件，电导效应使其还具有应变监测和电磁屏蔽的性能。分别用于劈裂试验和抗弯试验。圆柱体试件直径为为促进智能混凝土材料在桥梁结构上的应用，10cm、高20em。长方体试件尺寸为7．5cm×7．5以及为桥梁结构的健康监测提供有效的技术支持，cm×20ClTI。本文主要通过劈裂试验和四点抗弯试验研究纳米碳制备CNFC试件时，先将水与CNF置于最大纤维普通混凝土(CNFC)和纳米碳纤维自密实混凝速度为24000rpm的搅拌器中，

6、高速搅拌3min得土(CNFSCC)的压敏特性。到水、CNF悬浊液。在CNISCC配方中同时加入高效减水剂和消泡剂，得到水、HRWR、AF、CNF悬2试验材料和试件制备浊液。把粗、细骨料和水泥混入离心搅拌机中搅拌2．1试验材料3rain拌和均匀后，缓缓倒入水、CNF或水、HR-(1)纳米碳纤维(CNF)。试验中采用来自PPIWR、AF、CNF悬浊液，再搅拌5min直到获得良好收稿日期：2012—03—20作者简介：庄国方(1977一)，男，工程师，2000年毕业于中南大学交通土建专业，获学士学位，2005年毕业于中南

7、大学结构工程专业，获硕士学位(E—mail：Zhuanggu0fang@ikec．corn．cn)。学兔兔www.xuetutu.com70世界桥梁2012，40(4)C572CNFC2O572CNFC25572O22O1122SCCO5O5051005CNFSCC1O1008CNFSCC151008CNFSCC201008CNFSCC251008的和易性。在对C和CNFC进行坍落度、CNFSCC反。可以认为主要是由于拉区产生了较大的微裂进行坍落扩展度和表观稳定指标测试合格后，将混缝，使得水泥基体中胶结的导电纤维被拉

8、出，导电纤凝土灌注到模具中，并对C和CNFC试件进行振维团之间的间距增大，从而导致复合材料的导电性捣，然后放进养护室中，24h后拆模并将试件放入能迅速下降，电阻变化峰值可以达到180。而压水中养护。区电阻随着应变的增大而减小，可以认为主要是由于压区的导电纤维(团)之间距离缩短或物理连接增3试验方法5∞55∞∞如∞∞12222多引起复合材料导电性