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1、第20卷第1期森林工程Vol20No12004年1月FORESTENGINEERINGJan.,2004碳纤维混凝土的特性及发展前景12张卫东,徐学燕(1.唐山学院河北唐山063000;2.哈尔滨工业大学,哈尔滨150090)摘要:采用碳纤维增强混凝土是混凝土改性的一个重要途径。碳纤维混凝土(CFRC)以其良好的力学性能、独特的智能性自感知自调节功能,显示出相当的工程应用潜力。综述了CFRC的特性及近年在国内外的研究应用状况和发展前景。关键词:碳纤维;碳纤维混凝土(CFRC);力学性能;智能性中图分
2、类号:TU528582文献标识码:A文章编号:1001-005X(2004)01-0061-03PropertiesandDevelopmentTrendsofCarbonFibreReinforcedConcrete/ZhangWeidong(TangshanCollege,Tangshan063000,HebeiProvince),XuXueyan(HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090)Abstract:Usingcarbonfibrereinforcedconcr
3、ete(CFRC)isanimportantwaytoimproveconcrete.CFRChasgoodpotentialofconstructionutilizationwithitsbettermechanicalprorertiesanduniqueintelligence.ThepaperintroducedthepropertiesofCFRCandtheutilizationanddevelopmentofCFRCinabroadandhome.Keywords:carbonfibre;carbonfi
4、brereinforcedconerete(CFRC);mechanicalproperty;intelligence混凝土是当代应用最广泛、用量最大的建筑材性好,耐高温,耐酸耐碱性能好,有导电性。缺点料,但它抗拉强度低、易开裂、脆性大、变形性能是脆性大、冲击韧性较低,当600以上时会过早差不利于抗震、自重大等弱点限制了其应用范围,分解氧化。在价格方面与同样强度的芳纶、高密度影响工程质量。因此,轻质、高强、改善脆性一直聚乙烯纤维相比较高,但近年经研究改进,提高了是混凝土的发展方向。采用纤维增强混凝土是混凝冲击韧性
5、及热稳定性,能经受正常气压下数千度的土改性的一个重要途径,纤维材料的掺入可大大提高温,价格也有明显降低[6],[11]。高混凝土的抗拉强度、抗裂、抗疲劳性能、断裂韧按用途不同碳纤维可分为5个等级:高模量性及变形性能。近20年来,纤维混凝土的发展很纤维(模量大于500GPa);!高强度纤维(强度大快,工程中常用的纤维主要有石棉、玻璃纤维、聚于3GPa);∀中等模量纤维(模量100~500GPa);乙烯纤维、聚丙烯、尼龙、碳纤维、钢纤维等,其#低模量纤维(模量100~200GPa);∃普通用途短中碳纤维在水泥浆的强碱性环境
6、中稳定性好,无毒纤维(模量小于100GPa和强度小于1GPa)。无害,无石棉纤维的致癌结构,性能优于玻璃纤碳纤维独特的物理力学性能,使其在很多高新维、钢纤维,而且比其它纤维对水的湿润性大,与技术领域得以应用,1~2等级的高性能纤维用于混凝土的粘结紧密,因而增强效果最好。近年的研飞机、宇航等要求重量轻、高强、高弹性模量领究还表明,碳纤维的掺入不仅可显著提高混凝土的域;中等等级的纤维用于工业生产和高质量体育用强度和韧性,而且其电学性能也有了明显改善,具品;而等级5的短纤维主要用于增强混凝土和热的备本征自感应、自调节功能,它
7、可以作为传感器并绝缘材料。以电信号输出的形式,反映自身受力状况和内部的2碳纤维与混凝土的粘结损伤程度;作为驱动器调节自身温度、应力及变研究表明,纤维增强混凝土的效果主要取决于形,在智能材料结构系统的研究和开发中倍受关[1~5]基体强度、纤维掺量、碳纤维与基体间的粘结强注。度、纤维的长度及纤维在基体中的分散程度。其中1碳纤维的特点和等级改善纤维与基体间的粘结强度是提高纤维增强效果碳纤维重量轻且有特殊的强度(强度高于钢材的主要途径之一,改善的方法有4种:10倍),弹性模量高,尺寸稳定,抗疲劳,阻尼特(1)改善碳纤维的表
8、面状态,对其表面进行处收稿日期:2003-09-05理。碳纤维的表面处理是碳纤维混凝土(Carbon第一作者简介:张卫东(1962-),女,河北省唐山市人,唐山学fiberreinforcedconcrete%CFRC)的研究重点之一,院副教授,工程硕士,主要从事土木工程结构的教学与研究工作。碳纤维的表面处理可以增大碳纤维的表面积
