固化龄期对碳纤维水泥净浆试块电阻的影响研究

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1、２０１５年第１２期（总第１６５期）江西建材试验研究固化龄期对碳纤维水泥净浆试块电阻的影响研究刘伯伟王琴王健（北京建筑大学材料工程系，北京１０００４４）摘要：本文探讨了固化龄期对碳纤维水泥净浆试块电阻率、加上电压后电阻稳定性和极化时间的影响，通过电阻采集仪采集不同龄期内试块电阻，并用秒表记录了加上电压后电阻达到稳定所需要的时间。结果表明：随着龄期的增长，电阻率呈增加的趋势，而加上电压后，电阻呈现越来越稳定的状况，且波动程度由２４．１％降低到了１．０％，即极化时间呈减小趋势。由此可以验证，随着龄期的增长，试件内水分逐渐降低，离子含量也会降低，从而导致电阻增大，稳定

2、性增强，极化时间变短。关键词：碳纤维；电阻；极化效应的比例越来越低，于是所制作出的水泥基复合材料１引言［２］试样的电阻会变得越来越大，导电性越来越差。碳纤维作为一种新型的水泥基添加材料在上世侯作富等［３］对于固化龄期内的电阻进行了研究，但纪七十年代就开始被研究，它由于具有高强度、高弹是在极化效应这方面的研究还比较少，所谓的极化性模量、超细直径比、导电和热膨胀系数小等优异的效应就是在测量试件电阻过程中，电阻会不断变化，性能引起了国内外学者的研究兴趣，于是它在混凝经过一段时间后才会稳定，称这种现象为极化效应。土中的应用也顺势而生，碳纤维水泥基复合材料是本文研究了电

3、阻随龄期的变化，并通过测试加电压以短切或连续的碳纤维作为填充相，以水泥浆、砂浆后电阻的稳定性和极化时间来研究固化龄期内的电或混凝土为基体，复合而成的纤维增强水泥基复合阻变化情况。［１］材料。这种材料由于其中掺入了碳纤维而具有了２实验许多的功能性质—压敏性、温敏性和电磁感应等特性，由此应用在非破损自诊断、交通监控、车辆称重、２．１实验材料及主要使用仪器电磁屏蔽及融雪化冰等工程中。实验材料：分散剂采用西陇化工股份有限公司一般认为，在碳纤维水泥基复合材料搅拌完成生产的羧甲基纤维素钠（ＣＭＣ）化学纯，减水剂为西后的固化龄期内，由于水化的进行，浆体中水分越来卡聚羧酸减水

4、剂，固含量为２０％，水泥采用北京金隅越少，致使碳纤维水泥基复合材料中离子导电所占Ｐ．Ｏ．４２．５水泥（其主要化学成分见表１），固体消泡２５１２０１５年第１２期（总第１６５期）江西建材试验研究剂，导电极采用黄铜网。碳纤维为５ｍｍＰＡＮ短切碳理性能见表２。纤维（山西钢科碳材料有限公司），碳含量≥９３％，物表１普通硅酸盐水泥化学成分分析水泥ＣａＯＳｉＯ２ＡＩ２Ｏ３ＭｇＯＦｅ２Ｏ３ＳＯ３Ｒ２ＯＣ１６５．３１９．５３．９２．４３．１４．４０．９表２碳纤维的物理和力学性能３单丝数（根／束）拉伸强度（ＭＰａ）拉伸模量（ＧＰａ）线电阻（Ω／ｍ）密度（ｇ／ｃｍ）线密度（ｍｇ／ｍ

5、）３Ｋ２０００～３０００１７５～２１５２１０（±１５％）１．７４～１．７７１６５（±１５％）主要仪器：ＮＪ－１６０Ａ水泥净浆搅拌机，ＢＥＬ－（３）碳纤维水泥石试块尺寸为４０ｍｍ×４０ｍｍ×Ｍ２５４Ａｉ分析天平，ＫＥＩＴＨＬＥＹ吉时利２７００型数据采１６０ｍｍ，导电性的测试中，采用四电极法（如图１所集器，秒表。示），四极法分两种：插入式网状电极和埋入式环状２．２实验步骤及方案电极，本文采用在浆体中插入网状电极的方法，在试本实验采用硅灰掺入量为１０％，碳纤维掺入量件内部平行插入４个电极，中间两个为电压极，两边为０．４％（胶凝材料体积分数），分散剂掺入量为０．的为电

6、流极，通过仪器测定电阻大小，每三天测一４４％（胶凝材料质量分数，下同），减水剂为１．５％，消次，观察电阻变化情况，待７天、１４天、２１天和２８天泡剂为１％，水胶比为０．６。时测定电阻率稳定性和极化时间。（１）在通风壁橱中，用浓硝酸浸泡来氧化碳纤维，每３０ｍｉｎ摇动一次溶液以代替搅拌，在１２ｈ的时候用蒸馏水进行浸泡洗涤，洗涤５～６次，并进行离心，重复操作２～３次，取出放入烘箱中，在１０５℃下烘干至恒重。（２）在烧杯中加入需要水量的１／２，并加热到大约７０℃，在一边搅拌的情况下一边慢慢加入分散剂，直至分散剂在溶液中全部溶解，待温度降至室温时，图１四电极法示意图加入

7、碳纤维，并顺时针或逆时针匀速搅拌至剪力最３实验结果及分析大，此时溶液中应该有分散剂和碳纤维。把称量好的水泥和硅灰加入到搅拌器中，加入剩余的水，然后３．１固化龄期内电阻变化规律加入减水剂和消泡剂，待搅拌均匀后将碳纤维溶液图２为随固化龄期的增加，电阻率的变化情况加入到搅拌器中并继续搅拌。２５２２０１５年第１２期（总第１６５期）江西建材试验研究出现这种现象的原因是与碳纤维水泥基复合材料导电机理分不开的，碳纤维水泥基复合材料通过三种方式进行导电，碳纤维的搭接原理、水泥基复合材料试块内部导电离子的移动和隧道效应，碳纤维掺量在０．４％时属于渗滤阈值内，所以，碳纤维之间的相

8、互搭接较少，且间距较大，所以离子的移动