近幾十年來,使用導(dǎo)電水泥基材料制備智能混凝土建筑備受人們關(guān)注。智能建筑主要包括智能壓阻感應(yīng)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(zhì)量。然而目前智能水泥基材料的應(yīng)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(biāo)準(zhǔn);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(jié)構(gòu)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(jié)果受到嚴(yán)重干擾。與此同時,動態(tài)環(huán)境導(dǎo)致混凝土長期遭受因溫度/濕度分布不均而引起的熱應(yīng)力破壞,導(dǎo)致水泥結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久性損傷。然而目前,關(guān)于動態(tài)環(huán)境因素對智能材料的結(jié)構(gòu)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(dǎo)電性的納米碳纖維（CNF）制備了導(dǎo)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(wǎng)絡(luò)、離子通道及隧道導(dǎo)電通道均是水泥基體中主要的導(dǎo)電通路。其次,探究了焦耳熱效應(yīng)對CNF-智能材料導(dǎo)電性能的影響。研究表明,焦耳熱效應(yīng)能夠決定隧道... 

【文章來源】：濟南大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)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(chǎn)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(dǎo)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常快，之后便趨于平緩。主要原因是熟料在前28天內(nèi)水化速率非�？欤蟊容^緩慢。楊偉東[8]和曹艷[73]結(jié)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(dǎo)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(yīng)比較劇烈，自由水被大量消耗，導(dǎo)致試樣電阻率的變化速率非�？臁Ｑ芯窟�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(guān)。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(xué)性質(zhì)變化。研究發(fā)現(xiàn)在水化的溶解期和誘導(dǎo)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(jié)構(gòu)的發(fā)展、以及孔隙結(jié)構(gòu)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(dǎo)電混凝土的水含量是離子導(dǎo)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(dǎo)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(fù)合材料的電阻率

濟南大學(xué)碩士學(xué)位論文15第二章原材料、儀器設(shè)備及實驗方法2.1原材料與儀器設(shè)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(chǎn)的普通硅酸鹽水泥（P·O42.5）。其主要化學(xué)成分見表2.1；為顯著提高水泥基復(fù)合材料的導(dǎo)電能力，納米碳纖維分散液（CNF）作為導(dǎo)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(dǎo)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(fù)合材料的導(dǎo)電性，無錫勝博公司生產(chǎn)的銅網(wǎng)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

【參考文獻】：
期刊論文
[1]用于結(jié)構(gòu)損傷自監(jiān)測的智能混凝土電阻-損傷試驗研究[J]. 吳文鑫,田雨婷,陳錦毅,翟笑秋,劉瓊.  新型建筑材料. 2019(02)
[2]凍融循環(huán)對鋼纖維-石墨導(dǎo)電混凝土發(fā)熱性能的影響[J]. 張陽,劉春暉,王海紅,饒瑞.  混凝土與水泥制品. 2018(09)
[3]摻鋼渣鋼屑復(fù)合砂漿電磁屏蔽性能研究[J]. 趙若紅,區(qū)浩文,傅繼陽,莊志勇.  混凝土. 2015(03)
[4]碳纖維石墨導(dǎo)電瀝青混凝土的制備及導(dǎo)電性能研究[J]. 王向陽,高宇星.  公路. 2012(01)
[5]鎳粉復(fù)合水泥基材料的壓敏性研究[J]. 韓寶國,林澤,歐進萍.  稀有金屬材料與工程. 2009(S1)
[6]應(yīng)力自感知水泥基復(fù)合材料及其傳感器的研究進展[J]. 歐進萍,關(guān)新春,李惠.  復(fù)合材料學(xué)報. 2006(04)
[7]碳纖維導(dǎo)電混凝土的性能研究[J]. 沈剛,董發(fā)勤.  公路. 2004(12)
[8]碳纖維水泥基材料壓阻效應(yīng)研究[J]. 姚武,陳兵,吳科如.  河南科學(xué). 2002(06)
[9]碳纖維增強水泥復(fù)合材料的電導(dǎo)性能及其應(yīng)用[J]. 王秀峰,王永蘭,金志浩.  復(fù)合材料學(xué)報. 1998(03)

博士論文
[1]基于阻抗法研究水泥基材料早期水化歷程和孔結(jié)構(gòu)演變[D]. 蔡榮瑾.武漢大學(xué) 2018
[2]環(huán)境條件對納米碳纖維水泥基材料壓阻性能的影響[D]. 汪暉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]多層石墨烯復(fù)合水泥基材料的多功能與智能特性[D]. 孫勝偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[4]基于電阻率法的水泥水化與收縮特性研究[D]. 廖宜順.華中科技大學(xué) 2013
[5]碳納米管水泥基復(fù)合材料制備及功能性能研究[D]. 羅健林.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[6]融雪化冰用碳纖維導(dǎo)電混凝土的研制及應(yīng)用研究[D]. 侯作富.武漢理工大學(xué) 2003

碩士論文
[1]基于離子導(dǎo)電的水泥基復(fù)合材料性能研究[D]. 翁余斌.廣州大學(xué) 2019
[2]水泥漿結(jié)構(gòu)演變與電學(xué)性能關(guān)系研究[D]. 曹艷.西南石油大學(xué) 2018
[3]導(dǎo)電水泥基復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 盧靜嫻.石家莊鐵道大學(xué) 2017
[4]基于智能預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料自感知特性研究[D]. 許兆輝.江蘇大學(xué) 2016
[5]碳納米管水泥基復(fù)合機敏材料的性能研究[D]. 魏姍姍.山東大學(xué) 2015
[6]水泥基壓電材料壓電效應(yīng)的時變特性[D]. 薛鵬飛.燕山大學(xué) 2015
[7]高分散性碳納米管/水泥基復(fù)合材料壓敏性能與導(dǎo)電機理[D]. 蒙井.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[8]三相復(fù)合導(dǎo)電混凝土用于道路及橋面融雪化冰的研究[D]. 劉建國.長安大學(xué) 2014
[9]環(huán)境因素對納米碳纖維混凝土壓敏特性的影響[D]. 姚斌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[10]摻功能材料水泥基材料電性能和磁性能的研究[D]. 彭海龍.南京航空航天大學(xué) 2013



本文編號：3500633