碳纤维表面处理对水泥砂浆性能的影响及其发展方向

《碳纤维表面处理对水泥砂浆性能的影响及其发展方向》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据第41卷第6期2013年6月化工新型材料NEWCHEMICALMATERIALSVoI．41No．6·181·碳纤维表面处理对水泥砂浆性能的影响及其发展方向张拯何宏伟。高峰(太原理工大学材料科学与工程学院，太原030024)摘要阐述了碳纤维表面处理的常用技术，介绍了表面处理对碳纤维的表面结构与性能的影响，重点阐明了碳纤维的表面处理在水泥基复合材料中的应用，指出了碳纤维表面处理及其水泥基复合材料进一步发展的趋势。关键词碳纤维，表面处理，水泥基复合材料Influenceofcarbonfibersurfacemodificat

2、iononthepropertyofcementmortaranditsdevelopmentZhangZhengHeHongweiGaoFeng(CollegeofMaterialsScienceandEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024)AbstractTheusualsurfacetreatmenttechnologiesofcarbonfiberwereintroduced．Theeffectsofsurfacemodifica—tiononthes

3、tructure，mechanical，physicalandchemicalpropertiesofcarbonfiberwereintroduced，andtheeffectsofsurfacemodificationoncarbonfiberreinforcedcementcompositeswereemphasized．Also，thedirectionforthefurtherdevelopmentofcarbonfibersurfacetreatmentanditscompositeswereindicated．Key

4、wordscarbonfiber，surfacetreatment，cement-basedcomposite碳纤维增强水泥基复合材料(CarbonFiberReinforcedCementComposites，CFRC)，也称纤维增强混凝土口]，是土木工程中应用最广泛的结构材料之一，其性能除受到外界载荷影响外，还与环境侵蚀、钢筋锈蚀、冻害等有关。其抗拉、抗折强度都很低，存在易开裂、脆性大、变形性能差、抗震性较差等缺陷，限制其应用范围，影响工程质量，需要利用某些增强材料，如碳纤维、无机粒子等进行修复、补强。因此，改善水泥基材料的韧

5、性是研究人员一直关注的问题[2]。近年来随着材料工业的迅猛发展，碳纤维因其具有轻质高强、耐腐蚀和抗疲劳等杰出性能，已成功应用于航空航天领域，成为一种新型的补强材料。各国政府对此都非常重视，并投入大量的人力、财力进行广泛研究。最新研究发现，对碳纤维进行适当的表面处理，可大幅改善其与水泥基体的界面，从而提高碳纤维混凝土的强度[3]和压敏性能[4。5]。此外，碳纤维还具有震动阻尼特性，可吸收震动波，使防震能力和抗弯强度提高十几倍睁7

6、。碳纤维在水泥基材料中的作用是延缓与阻止基体中微裂纹的扩展并成为外加载荷的主要承载者[2]。但是，纤维的

7、表面光滑，比表面积小(一般小于lm2／g)，表面呈惰性，与基体材料的浸润性较差Es-93。本研究阐述了碳纤维表面处理的主要方法及其对水泥基材料性能的影响，指出了碳纤维表面处理及水泥基材料进一步发展的趋势。1常用表面处理方法碳纤维是由不完全的石墨结晶沿纤维轴向排列的一种多基金项目：太原理工大学2012年校专项／青年基金(2012L052)作者简介：张拯，工程师，主要从事水泥及水泥基复合材料的研究。骄系人：何宏伟，男，讲师。晶无机纤维，其结构取决于原丝和碳化工艺。碳纤维中碳原子总是沿纤维轴平行取向，属乱层石墨结构[1⋯。此结构的基本单

8、元是六边形碳原子的层晶格及层晶格组成的层平面。内部原子受对称引力，键能高，活性低；边缘处的碳原子受力不对称，活性高。因此，碳纤维的活性与边缘位置的碳原子数目有关‘1“。1．1气相氧化法气相氧化法是将纤维暴露在空气、氧气和臭氧中，在加温、催化剂等条件下，生成一些含氧官能团。其中，臭氧氧化法的工艺参数易于控制，以得到实际应用。美国的Buffalo大学的DDLChung[12。15]运用臭氧处理法和硅烷处理法等在纤维表面处理方面做了大量工作，认为表面处理提高了纤维表面含氧官能团的含量，提高了纤维在水泥中的分散性，由此碳纤维和水泥基体之间

9、的界面结合得到加强。近些年，惰性气体氧化法也得到了研究人员的关注。卢锦花等[16]将碳纤维置于2200。C的氩气下，发现纤维表面比较粗糙，c／c复合材料的弯曲强度提高75％。但是，该方法的相关报道还比较少。1．2液相氧化法液相氧化法是采用液相对碳纤