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《碳纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的研究_王闖.pdf》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、水泥與混凝土碳纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的研究Studyofcarbon-fiber-reinforcedcement-basedcomposites王闖張修身(陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西渭南714000)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(CFRC),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
2、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。關(guān)鍵詞:碳纖維;水泥基;復(fù)合材料Abstract:Cementconcretematerialshaveplayedanimportantroleinhuman’sconstructionhistoryforitshighcompres-sivestrengthandeasyoperationduringconstruction.However,itsapplicationinsomespecialfieldisgreatlyrestrictedowingtoitssinglefunct
3、ion,brittleness,heavyself-weight,poorstrengthagainsttensionandbending.Carbonfibersareregardedasgoodreinforcementformanymaterialsduetotheirhighelasticity,highmodulus,lessdensity,resistancetocorrosion,andharmlessnesstohumanbeingsanddomesticanimals.Carbon-fiber-reinforcedcement-basedcomposites(CFRC)t
4、hatareachievedbyaddingcarbonfibersintocementexhibithighflexuralstrength,hightensilestrength,highflexuraltoughnessandhightensileductility.Thusnotonlythemechanicalpropertiesofcementareimproved,butfunctionalmaterialsCFRCareobtainedthatareabletosensetheinteriortemperature,stressanddamageaswellastoshie
5、ldoffelectromagneticwaves.Keywords:Carbonfibers;Cementmatrix;Composites中圖分類號(hào):TQ172.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-8965(2007)05-0005-05性,增強(qiáng)變形能力的重要措施。此外,碳纖維還具有1前言震動(dòng)阻尼特性,可吸收震動(dòng)波,使防地震能力和抗[2,3]彎強(qiáng)度提高十幾倍。更為可貴的是,碳纖維具有20世紀(jì)60年代以來,碳纖維作為新一代復(fù)合導(dǎo)電性,將其加入到水泥基體中可賦于其智能性,材料的補(bǔ)強(qiáng)纖維,以其高強(qiáng)度比、高模量比、低密極大地?cái)U(kuò)大了它的應(yīng)用范圍。CFRC復(fù)合材料在承度、低X光吸收率、抗腐蝕、耐燒
6、蝕、抗疲勞、耐熱沖受載荷時(shí)表面不產(chǎn)生龜裂,其抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)擊、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、傳熱系數(shù)小、膨脹系數(shù)小和自度、斷裂韌性比不增強(qiáng)的高幾倍到十幾倍,其沖擊潤滑等優(yōu)異性能而在航天、航空、航海、建筑、輕工韌性也相當(dāng)可觀。短切碳纖維增強(qiáng)水泥所用碳纖維等領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。將碳纖維加入到水泥的長度一般為3～6mm,直徑為7～20μm,抗拉強(qiáng)基體中即制成碳纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料度范圍在0.5～0.8GPa。普通水泥的強(qiáng)度通常為[1-4](CFRC),也稱纖維增強(qiáng)混凝土。在水泥基體中11.76MPa,若按重量摻入15%的碳纖維,其強(qiáng)度摻入高強(qiáng)碳纖維是提高水泥復(fù)合材料抗裂、抗?jié)B、可達(dá)到245MPa;若摻
7、入量為20%時(shí),強(qiáng)度可高達(dá)[2]抗剪強(qiáng)度和彈性模量,控制裂紋發(fā)展,提高耐強(qiáng)堿548.8MPa。此外,與普通混凝土相比,CFRC具有5水泥與混凝土質(zhì)輕、強(qiáng)度高、流動(dòng)性好、擴(kuò)散性強(qiáng)、成型后表面質(zhì)面結(jié)合力,認(rèn)為高強(qiáng)度和高模量碳纖維的加入,有量高等優(yōu)點(diǎn),將其用作隔墻時(shí),重量比普通混凝土效阻止了裂紋的擴(kuò)展,在復(fù)合材料受載時(shí),基體通制作的隔墻薄1/2～1/3,重量減輕1/2～1/3。因此,過界面將載荷傳遞給碳纖維,從而使碳纖維成為載
