低碳纤维掺量智能混凝土的电阻率研究

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发布时间：2021-09-10

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低碳纤维掺量智能混凝土的电阻率研究
庞文彬。侯作富，陈强。谢世涛
(长江大学机械工程学院，湖北荆州434023)
摘要：研究了低碳纤维掺量智能混凝土的电阻率，包括随固化龄期的增加不同碳纤维含量混凝土电阻率的变化规律，测量选取的电压
对电阻率变化的影响以及在电阻的测试中电极的选用对试样电阻率的影响研究。通过这些研究，得到了低碳纤维掺量水泥基复合材料电
阻变化的基本规律，为其实际应用打下良好基础。
关键词：碳纤维；导电混凝土；二电极和四电极；电阻率
中圈分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2010)06—0034—03
Electrical resistivity of smart concrete with low carbon fiber fraction
PANG Wen—bin，HOUZuo-fu，CHENQiang，XIEShi—tao
(School ofMechanical Engineering，Yangtze University，Jingzhou 434023，China)
●
Abstract： The resistivity ofsmart concrete with low-carbon fiber fraction is studied．including the influence ofthe hydration time on the resistivity
ofconcrete、Ⅳitll diferent carbon fiber content．the influence ofthe selected voltage on the resistivity ofconcrete witlI diferent carbon fiber
content．the choice ofthe electrode design and its influence on the electrical resistivity．The change in resistivity ofsmart concrete witll low-carbon
fiber fraction is obtained and it will play a basic function in the future’s practical application．
Km／words： carbon fiber；conductive concrete；two electrodes and four electrodes；resistivity
O 引言
碳纤维水泥基复合材料是在普通水泥基材料中加入适量
的导电相材料而制成的一种新型复合材料。碳纤维水泥基材料
具有明显的导电性，而且其电阻率会随着外界条件的变化而变
化。这就使碳纤维水泥基复合材料产生了像压敏性、温敏性、电
磁屏蔽等一系列优良的性能[1】。利用压敏性，可对其自身的应力
状况和损伤程度进行诊断检测[2】，其具有独特的特性，成本低
廉，综合功能强大，所以具有较广的应用前景。
本研究致力于研究低碳纤维掺量导电混凝土的电阻率，分
析了不同碳纤维含量混凝土的电阻率随龄期的变化，测量选取
的电压对电阻率变化的影响以及在电阻的测试中电极的选用
对试样电阻率的影响研究。通过这些研究，试图得到低碳纤维
掺量水泥基复合材料电阻的基本规律，为其实际应用打下良好
基础。
1 试样的制作
本次试验制作了碳纤维质量分别占水泥质量0．2％、0．4％、
0．6％的三组试件(以下所涉及的含量均为碳纤维占胶凝材料的
质量百分含量)。试件尺寸为70 mmx70 mmx70 l／lin的立方体，
试样配合比为水：水泥：砂：硅灰=0．52：1：1：O．15，水胶比=水：(水
泥+硅灰)卸．452。其中硅灰占水泥质量的20％。
水泥采用湖北华新水泥厂生产的保垒牌42．5水泥；主分散
剂采用天津市化学试剂分公司提供的甲基纤维素；砂子为一般
的标准砂；减水剂和除泡剂采用武汉浩源化工有限公司的FDN-1
高效减水剂和一般除泡剂。减水剂掺量为胶凝材料的1．2％(质
量之比)，除泡剂掺量为整个混凝土体积的0．13％，分散剂掺量
为整个胶凝材料(含水泥和硅灰)质量的0．4％。采用湿拌方法制
作混凝土[3】。制作过程如下：首先将分散剂甲基纤维素放入已装
有一定量水的量杯中(甲基纤维素含量通常为水泥质量的0．4％)，
充分搅拌使其溶解，随后将除泡剂(约为水泥质量的0．13％)加
入进行搅拌。然后加人已称好的碳纤维并搅拌至碳纤维基本上
分散均匀。倒入搅拌器并加入已称好的水泥搅拌。2 min后加入
已称好的砂子搅拌2 min，然后将搅拌好的混凝土倒入涂了少
许脱膜剂的模具，埋置尺寸为65 mmx75 nun的网状钢丝电极。
最后将模具放在振动台上固定好后开启振动台3 rain，以进行压
实和消除气泡。1 d后脱模并在室温(25℃左右，湿度70％)下浇
水养护至28 d龄期。
测试电源采用交流稳压电源，电压和电流的测量采用的是
M．9105A型数字万用表。
2 结果分析
2．1 随固化龄期的增加不同碳纤维含量混凝土电阻
率的变化
图1反映了不同碳纤维含量的导电混凝土随固化龄期的
增大电阻率的变化规律。测量时除碳纤维含量外其他因素均相
同。从图中可以看出随碳纤维含量的增加碳纤维混凝土电阻率