碳纤维混凝土的导电性及其影响因素分析_周文键

《碳纤维混凝土的导电性及其影响因素分析_周文键》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第25卷第1期烟台大学学报(自然科学与工程版)Vol．25No．12012年1月JournalofYantaiUniversity(NaturalScienceandEngineeringEdition)Jan．2012文章编号:1004-8820(2012)01-0065-05碳纤维混凝土的导电性及其影响因素分析1213周文键，蓝文坚，左晓宝，刘志勇(1．南京理工大学土木工程系，江苏南京210094;2．广西水电科学研究院，广西南宁，530021;3．烟台大学土木工程学院，山东烟台，264005)摘要:以碳纤维作为导电基元材料，并利用羧甲基纤维素钠(C

2、MC)对碳纤维表面进行改性，制备了一种导电性能良好的碳纤维导电混凝土．通过SEM微观测试，评价了所制备的导电混凝土中碳纤维的分散性，并分析了纤维体积掺量、水胶比、养护龄期对碳纤维混凝土导电性能的影响．结果表明，CMC能够明显改善碳纤维在混凝土中的分散性;水胶比和纤维掺量是影响碳纤维混凝土导电性能的主要因素，当混凝土的水胶比为0．6、碳纤维体积率0．62%时，所制备的碳纤维混凝土电阻率小于0．20Ω·m，满足电网工程中接地降阻技术的要求．关键词:碳纤维;导电混凝土;电阻率;分散性中图分类号:TU52文献标志码:A4在干燥状态下，普通混凝土的电阻率为10～成

3、型是尚未解决的问题．因此，本文以碳纤维为导电7［1］10Ω·m，可见，普通混凝土的电阻率高，导电性基元制备碳纤维导电混凝土，并对制备的导电混凝能差．通过在普通混凝土中掺加一定量的石墨、碳黑土进行了导电性能测试研究，为工程中应用导电混等导电材料，可改善普通混凝土的导电性能，提高混凝土、提高工程结构的功能性提供基础．凝土材料的功能性．这种具有导电性能的混凝土材料可用于混凝土结构中钢筋的阴极保护、机场道路1材料制备及测试方法的融冰化雪、高速公路的自动监控、工程结构的健康1．1原材料［2－4］监测等领域．但是，利用石墨、碳黑等传统导电试验用南京海螺水泥厂生产的P

4、O42．5普通硅材料所制备的导电混凝土，其导电材料的掺加体积酸盐水泥;普通中砂，粒径≤2．5mm，石子最大粒径率大，所制备的混凝土强度低、综合性能差，难以满≤15mm;PAN基碳纤维(性能见表1);分散剂为羧［5］足工程应用的需要．碳纤维具有导电性能优、与甲基纤维素钠(CMC);聚羧酸高性能减水剂，按胶混凝土复合性能好等特点，在普通混凝土中掺入较凝材料总量1%～2%掺入;消泡剂为磷酸三丁酯;少的碳纤维可获得综合性能优良的导电混凝土，是南京热电厂生产的Ⅰ级粉煤灰．［6］制备导电混凝土理想的导电基元材料．目前，碳1．2制备工艺纤维在混凝土中的分散性是制备碳纤

5、维导电混凝土碳纤维导电混凝土制备及拌合物性能测试参照的关键，特别是当纤维体积率较大时，所制备碳纤维普通混凝土拌合物性能试验方法标准(GB/混凝土(carbonfiberconcrete，CFC)的均匀性和密实T50080—2002)和自密实混凝土应用技术规程收稿日期:2011-06-02基金项目:广西电网资助项目(TM10H64);建设部科技开发项目(2011K4－10);广西省科技厅重大攻关项目(桂科攻11107016/2)．作者简介:周文键(1986-)，男，江苏南通人，硕士研究生，研究方向:防灾减灾与防护工程;通信作者:刘志勇(lzy1698@16

6、3．com)副教授，博士．66烟台大学学报(自然科学与工程版)第25卷(CECS203—2006_)进行，其制备工艺如图1所示．表1PAN基碳纤维基本性能Tab．1BasicprepertiesofPAN-basedcarbonfiber3碳纤维单丝直径/μm抗拉强度/GPa弹性模量/GPa含碳量/%伸长率/%密度/(g·cm)电阻率/(Ω·cm)PAN7．03．0～3．5220～240≥931．51．6～1．761．5×10－3导电性能、力学性能和工作性能．对所制备的碳纤维分散剂碳纤维分表面改性溶液散水溶液的碳纤维导电混凝土，评价碳纤维在混凝土中的分散

7、性是评加辅助矿粉拌合估碳纤维导电混凝土的导电性能、提高其制备工艺加水泥骨料和水拌合［8］技术的关键．应用扫描电镜(SEM)对硬化混凝土养护成型碳纤维混凝土试件断面形貌及纤维分布进行观测和统计，试样断面的形貌如图2～6所示，试样断面在500倍目下的图1碳纤维混凝土制备工艺流程图纤维分布如图7所示．根据一定区域内纤维数量的Fig．1Flowchartofcarbonfiberconcretepreparation标准偏差和变异系数来评价纤维分散的均匀程度，1．3电阻率及抗压强度测试方法统计结果如表3所示．从表中可以看出，纤维数量的混凝土导电性能测试试件尺寸为

8、40mm×40标准偏差和变异系数越小，纤维分散越均匀，混凝土mm×160mm，成