近幾十年來,使用導電水泥基材料制備智能混凝土建筑備受人們關注。智能建筑主要包括智能壓阻感應材料,健康監(jiān)測材料以及自除冰材料等等。智能材料能夠極大地改善人們的生活質量。然而目前智能水泥基材料的應用非常有限,主要原因如下:首先,智能混凝土的制備需要高成本;其次,智能混凝土的功能性尚未達到實際服役的高標準;再者,智能材料的功能性極易受到動態(tài)環(huán)境的干擾。在實際服役環(huán)境中,智能壓力、結構監(jiān)測材料長期處于空氣溫度/濕度劇烈波動的環(huán)境中,因此,其監(jiān)測結果受到嚴重干擾。與此同時,動態(tài)環(huán)境導致混凝土長期遭受因溫度/濕度分布不均而引起的熱應力破壞,導致水泥結構產生永久性損傷。然而目前,關于動態(tài)環(huán)境因素對智能材料的結構以及電阻率性能的影響探究較少。為使智能混凝土能夠在實際服役環(huán)境中穩(wěn)定輸出、高效工作,首先,本研究使用高長徑比、高導電性的納米碳纖維（CNF）制備了導電水泥基材料,并且探究了CNF摻量、含水量、齡期、測試電壓及環(huán)境溫度對電阻率的影響,研究發(fā)現(xiàn)嵌入的纖維網絡、離子通道及隧道導電通道均是水泥基體中主要的導電通路。其次,探究了焦耳熱效應對CNF-智能材料導電性能的影響。研究表明,焦耳熱效應能夠決定隧道... 

【文章來源】：濟南大學山東省

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

纖維摻量對水泥基材料電阻率的影響[5]

??慕?校?雜傷?鸞プ???櫚緋Ｊ?洗蟮奈?剿?湍?海?檔土死胱擁嫉縲?率；再者，纖維表面的水化產物層逐漸變厚，纖維間的絕緣勢壘變大，電子通過隧道而躍遷變得不容易，所以碳纖維水泥砂漿的電阻值呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。白軻[32]和陳敏[72]探究了養(yǎng)護齡期對碳纖維-水泥基材料導電性能的影響。實驗發(fā)現(xiàn)電阻率在養(yǎng)護前28天電阻率上升趨勢非�？欤蟊阙呌谄骄�。主要原因是熟料在前28天內水化速率非�？�，之后比較緩慢。楊偉東[8]和曹艷[73]結合水泥礦物熟料的水化過程分析了養(yǎng)護齡期對碳纖維-水泥基試樣電阻率的影響。如圖1.2所示，在水化前期的溶解期和誘導期，試件含有大量水分以及水化離子（Ca2+，Na+，K+，OH，SO42等），此時試樣的電阻率很校在加速期，水化反應比較劇烈，自由水被大量消耗，導致試樣電阻率的變化速率非�？�。研究還發(fā)現(xiàn)使用促凝劑能夠改變水化速度，從而加快了電阻率的降低趨勢。這進一步說明水泥基試樣的電阻率性能與熟料的水化過程息息相關。李銳[74]也詳細分析了電阻率變化與水泥水化過程中的聯(lián)系，通過電阻率數(shù)值反映水泥漿體在不同水化階段的物理、化學性質變化。研究發(fā)現(xiàn)在水化的溶解期和誘導期，電阻率主要由漿體中的液相決定；而在加速期和減速期，水泥漿體微結構的發(fā)展、以及孔隙結構的演變對電阻率的影響較大。圖1.2碳纖維-水泥基試樣的水化過程與電阻率變化[73]1.4.2.2孔隙水含量導電混凝土的水含量是離子導電效率的重要影響因素。白軻[32]的探究發(fā)現(xiàn)隨浸泡時間的增加，碳纖維-水泥基材料的導電性能提升。在浸泡初期，試樣電阻率下降較快，而后逐漸減慢。陳洋臣[75]探究了在不同含水量下鋼纖維-石墨水泥基復合材料的電阻率

濟南大學碩士學位論文15第二章原材料、儀器設備及實驗方法2.1原材料與儀器設備2.1.1原材料分析實驗中使用的膠凝材料為山水集團生產的普通硅酸鹽水泥（P·O42.5）。其主要化學成分見表2.1；為顯著提高水泥基復合材料的導電能力，納米碳纖維分散液（CNF）作為導電填充相粒子被摻加到水泥基體中，納米碳纖維分散液的固含量為0.5%，CNF的電導率在0.059到0.167Ωcm之間，掃描電鏡圖片和透射電鏡圖片見圖2.1和圖2.2，CNF的長度約為3-5μm，直徑約為100nm。為使纖維-水泥漿體獲得良好的工作性，在水泥基體中加入蘇博特新材料有限公司提供的聚羧酸減水劑。為測試CNF-水泥基復合材料的導電性，無錫勝博公司生產的銅網作為電極。圖2.1納米碳纖維的SEM圖像圖2.2納米碳纖維的TEM圖像

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本文編號：3500633