文档介绍：åTL
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第卷第期硅酸盐通报. .
年月,
纳米碳黑水泥基复合材料压敏性及机理分析
王玉林,赵晓华。,杜建华,陈俭
.武夷学院土木工程与建筑系,武夷山;.浙江大学建工学院土木工程系,杭州;
.汕头大学工学院土木工程系,汕头;.石家庄铁路职业技术学院交通系,石家庄
摘要:对三种掺入量纳米碳黑的水泥基复合材料的压敏性进行了试验研究。结果表明纳米碳黑可以改善
水泥基材料的导电性能,纳米碳黑水泥基复合材料的电阻率与材料所受应力之间存在良好的对应关系,材料的电
阻相对变化率随应力增大而减小,并且,在经过预压之后纳米碳黑水泥基复合材料的压敏性呈现良好的稳
定性。
关键词:纳米碳黑;压敏性;导电性能;电阻相对变化率;应力
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:—
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引言
混凝土结构健康和安全的检测与监测是土木工程防灾减灾的重要组成部分。在混凝土结构健康监测系
统所采集的各类结构响应中,结构控制截面上的应力状态信息是实现结构健康监测、安全预警、损伤识别与
剩余寿命预测的重要依据⋯。由于碳纤维水泥基材料具有良好的电导及压敏特性,有望作为本征智能传感
基金项目:福建省教育厅资助项目Ⅸ】;武夷学院青年学术研究支持计划资助
作者简介:王玉林,男,.
通讯作者:赵晓华.—:.
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研究快报硅酸盐通报第卷
器,可以通过测定电信号推知材料的受力状况和内部的损伤程度,达到混凝土结构无损检测和实时健康监测
的目的,因此国内外许多学者对碳纤维水泥基材料的电性能、压敏性及其应用进行了研究。
然而,研究表明影响碳纤维在水泥基体中分散性的因素很多主要有:搅拌方法、纤维掺量及长度、捣实
方法及水灰比等,这些影响因素使得碳纤维在水泥基体中很难分散均匀,直接影响碳纤维水泥基复合材
料的力学性能、电性能和压敏性能的稳定性“。。。
鉴于纳米碳黑具有优良的导电性、尺寸很小约、比表面积大、界面性能优异,并且是亲水性材
料,不需要增加分散剂就能在水泥基体中分散均匀,而且试验研究表明适量的纳米碳黑可以显著提高水泥基
材料的力学性能。此外,纳米碳黑价格较碳纤维低廉很多。因此对纳米碳黑水泥基材料进行电性能和机
敏性能研究和应用,可以充分发挥纳米碳黑优异的物理化学特性,避免碳纤维难以在水泥基中分散均匀的缺
陷,同时可以降低成本,具有良好的社会效应和经济效应。目前对纳米碳黑水泥基复合材料压敏性的研究报
道尚不多。本文对纳米碳黑掺入量分别为.% 、.%和.% 的水泥基复合材料在级循环荷载作用
下的压敏性进行了研究。
实验
. 材料特性及配比
本试验所需材料为:号普通硅酸盐水泥、标准
砂、碳纤维、纳米碳黑、消泡剂磷酸三丁脂、水、不锈
钢电极片。试验巾纳米碳黑为淄博市华光化工厂生
产,具体材料特性见表,扫描电镜
,照片见图,从图可看出纳米碳
黑是球状或类球状的。