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《碳纖維水泥基復(fù)合材料研究進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、碳纖維水泥基復(fù)合材料研究進(jìn)展摘要：水泥混凝土材料以其抗壓強(qiáng)度高、施工方便等優(yōu)點(diǎn)在人類建筑史上發(fā)揮了重要作用，但由于其功能單一、脆性大、自重大、抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，在特殊領(lǐng)域中的用途受到了很大限制。碳纖維具有高彈性、高模量、比重小、耐腐蝕、對(duì)人畜無害等優(yōu)異性能被視為許多材料的優(yōu)良增強(qiáng)體。將其加入到水泥基體中，制成碳纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料(cFILc)，不僅可改善水泥自身力學(xué)性能的缺陷，使其具有高強(qiáng)度、高模量、高韌性，更重要的是把普通的水泥建筑材料變成了具有自感知內(nèi)部溫度、應(yīng)力和損傷及一系列電磁屏蔽性能的功能材料。本文介紹了碳纖維水泥基復(fù)合材料的制備方法、
2、力電性能、應(yīng)用及其尺寸效應(yīng)的最新研究進(jìn)展，展望了其在功能材料方面的研究應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：碳纖維；水泥基；復(fù)合材料性能Abstract：Cement-basedconcretehasplayedallimportantroleinthehistoryofhumanarchitectureduetoitsadvantagessuchashighcompressionstrengthandeasyworking．However，itsshortcomingssuchassinglefunction．brittleness，heavyweight，lowtensile
3、strengthandlowflexuralstrengthhavelimiteditsuseinmanyspecialfields．Intheexperiment，carbonfiberswereaddedintocementmatrix，resultingnotonlyinimprovedmechanicalpropertiesofcement，i．e．higherstrength,modulusandtoughness，butmoreimportantly，intheconversionofthiscommonbuildingmaterialintoaf
4、unctionalmaterialwhichiscapableofself-sensingtheinternaltemperature，stressanddamageaswellashasEMIshieldingproperties．Keywords：carbonfiber=cementmatrix；compositematerial；properties20世紀(jì)60年代以來，碳纖維作為新一代復(fù)合材料的補(bǔ)強(qiáng)纖維，以其高強(qiáng)度比、高模量比、密度、低x光吸收率、抗腐蝕、耐燒蝕、抗疲勞、耐熱沖擊、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、傳熱系數(shù)小、膨脹系數(shù)小和自潤(rùn)滑等優(yōu)異性能而在航天、航空、
5、航海、建筑、輕工等領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。碳纖維是有機(jī)纖維在惰性氣氛中經(jīng)高溫碳化而成的纖維狀的碳化合物。它是由瀝青纖維、聚合物纖維或含碳?xì)怏w制成。將碳纖維加入到水泥基體中即制成碳纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料(CFRC)，也稱纖維增強(qiáng)混凝土。。20世紀(jì)70年代，英國(guó)首先用聚丙烯腈基(PAN)碳纖維研制碳纖維增強(qiáng)水泥基材料(CFRC)板材，使用于伊拉克Al-Shakeed紀(jì)念館，開始了碳纖維增強(qiáng)混凝土研究與應(yīng)用的先例[3]。在水泥基體中摻入高強(qiáng)碳纖維是提高水泥復(fù)合材料抗裂、抗?jié)B、抗剪強(qiáng)度和彈性模量，控制裂紋發(fā)展，提高耐強(qiáng)堿性，增強(qiáng)變形能力的重要措旌。此外，碳纖維還具有震
6、動(dòng)阻尼特性，可吸收震動(dòng)波，使防地震能力和抗彎強(qiáng)度提高十幾倍。更為可貴的是，碳纖維具有導(dǎo)電性，將其加入到水泥基體中可賦于其智能性，極大地?cái)U(kuò)大了它的應(yīng)用范圍。CFRC復(fù)合材料在承受載荷時(shí)表面不產(chǎn)生龜裂，其抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性比不增強(qiáng)的高幾倍到十幾倍，其沖擊韌性也相當(dāng)可觀。短切碳纖維增強(qiáng)水泥所用碳纖維的長(zhǎng)度一般為3～6mm，直徑為7～20um，抗拉強(qiáng)度范圍在0．5～0．8GPa。普通水泥的強(qiáng)度通常為11．76MPa，若按重量摻入15％的碳纖維，其強(qiáng)度可達(dá)至245MPa；若摻入量為20％時(shí)，強(qiáng)度可高達(dá)548．8Mpa[2]。此外，與普通混凝土相比，CFRC具有
7、質(zhì)輕、強(qiáng)度高、流動(dòng)性好、擴(kuò)散性強(qiáng)、成型后表面質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，將其用作隔墻時(shí)，重量比普通混凝土制作的隔墻薄l／2～1／3，重量減輕1／2～1／3。因此，CFRC性能的研究近年來發(fā)展迅猛。迄今為止，國(guó)際上已有多幢高層建筑應(yīng)用了碳纖維增強(qiáng)混凝土板材，取得了好的效果。美、歐、日及亞洲其他國(guó)家包括我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)和韓國(guó)等都積極研究、開發(fā)生產(chǎn)碳纖維產(chǎn)品，其獨(dú)特的特性是其他材料(如陶瓷和一些有機(jī)聚合物纖維束等)無法比擬的。目前，碳纖維增強(qiáng)混凝土作為智能材料正倍受國(guó)內(nèi)外混凝土專家的研究與重視。1CFRC的性能特點(diǎn)及應(yīng)用1．1CFRC的制備CFRC的制備一般由混料、成型、養(yǎng)護(hù)3步組成
8、。利用分散劑將碳纖維預(yù)先分散開來，再與
