万方数据
?１２６?材料导报２００７年５月第２１卷第５期１实验
的关系曲线。
１．１主要设备和仪器
ＪＡ２１００２电子天平，ＹＨ一４０型水泥混凝土养护箱（北京路达
试验仪器有限公司），神舟牌ＪＪ－５水泥胶砂搅拌机（ＩＳＯ－６７９，
２０００。１１），振动台，神舟牌ＪＪ－５行星式水泥胶砂搅拌机控制器，
Ｋ刁一５０００型电动抗折试验机，电子万能试验机（Ｃ．．％Ｓ－４４２００，长
春）。
１．２主要原材料
陕西耀县水泥厂产普通硅酸盐水泥，标号３２．５Ｒ，执行标准ＧＢｌ７５－１９９９；中国ＩＳＯ标准砂（厦门艾思欧标准砂有限公司产，ＩＳ０６７９：１９８９，ＧＢ／Ｔ１７６７１—１９９９），袋重１３５０士５９；甲基纤维素，白色粉末（天津福晨化学试剂厂）ＩＦＤＮ高效减水剂（武汉钢铁公司外加剂厂）；雕州基短切碳纤维（吉林市吉研高科技纤维有限责任公司），质轻，主要技术参数为：直径７／ｚｍ，长度６ｍｍ，密度１．７６～１．７８９／ｃｍ３，抗拉强度２．５～３．０ＧＰａ，模量２００～２２０ＧＰａ，层剪强度８０ＭＰａ，断裂延伸率１．２５％～１．５％。
１．３试件制备
将称量好的短碳纤维置于５００ｍｌ烧杯中，加入后续实验所需总用水量的２／３，使碳纤维完全浸没在水中，超声振动１５ｍｉｎ，水温保持在３９～４４℃之间，超声功率２５０ｋＷ。振动过程中可观察到碳纤维在超声波产生的大量微气泡的作用下趋于单丝化。加入称量好的ＭＣ分散剂，搅拌，溶液的ｐＨ－－－－－７，继续超声振动１０ｍ＿ｉｎ，有大量小气泡产生，用胶头滴管滴加０．０５ｍｌ磷酸三丁酯，气泡迅速消失。慢速搅拌时，碳纤维在分散系中基本呈单丝状态。
将称量好的硅灰（按水泥质量的１０％计）、ＦＤＮ高效减水剂、水泥及外加剂等干料加入到搅拌锅内，慢速搅拌２ｍｉｎ，使其混合均匀。然后将上述碳纤维分散系倒入搅拌锅内，加入剩余的１／３的水，先慢速搅拌３ｍｉｎ，再快速搅拌２ｍｉｎ，快速搅拌时间不宜过长，以免损伤、折断碳纤维。将拌合物倒入１６０ｍｍＸ１６０ｍｍＸ４０ｍｉｔｔ的长方体油模内，每组３个试件，机械振捣，驱赶气泡，用刮刀呈锯齿形刮去试件表面多余拌合物，摸平，放人标准养护箱中，箱内温度２０士１℃，相对湿度≥９６％，２４ｈ后脱模，放人养护箱中继续养护，２８天后在电子万能试验机（ＣＳＳ－４４２００）上测试其力学性能。跨距１００ＩＴｌＩｎ，加载速度０．５ｍｍ／ｓ。２结果与讨论
２．１ＳＥＭ观察
图１和图２分别为水泥砂浆标准试件及ＣＦＲＣ试件断口在ＳＥＭ－ＪＳＭ６７００Ｆ扫描电镜观察下的形貌照片。由ＳＥＭ图看出，标准试件结构密实，孔洞较少，可预期试件具有较好的力学性能。加入短碳纤维制成ＣＦＲＣ复合材料后，若纤维分散均匀如图２（ａ）所示，则试件结构较密实，空隙很少；若纤维在基体中分散不均匀，出现团聚集束现象如图２（ｂ）所示，则基体中存在大量孔隙和孔洞，后续实验证明，ＣＦＲＣ的力学性能下降。２．２力学性能
２．２．１抗压强度
图３（ａ）反映了水灰比为０．４４，甲基纤维素水溶液质量分数为１．７８％、碳纤维均匀分散时，ＣＦＲＣ的抗压强度与碳纤维掺量
图１水泥砂浆标准试件断口的ＳＥＭ形貌图Ｆｉｇ．１
ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｓｕ嘞∞ｏｆａｓｔａｎｄａｒｄｃｅｍｅｎｔ－ｓａｎｄｓａｍｐｌｅｗｉｔｈｏｕｔａｎｙｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓ
图２ＣＦＲＣ试样断口的ＳＥＭ形貌图Ｆｉｇ．２
ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｏｆＣＦＲＣｓａｍｐｌｅｓ
图３ＣＴＲＣ的抗压强度与碳纤维掺量的关系曲线
Ｆｉｇ．３Ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｓａｆｕｎｃｔｉｏｎ
ｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ咖Ｉ咖ｔｓ
从图３（ａ）中可看出，抗压强度在碳纤维掺量为０．６％以前，略有增加；当碳纤维掺量为０．６％时，抗压强度可提高１９％；当碳纤维掺量超过０．６％后，抗压强度随碳纤维掺量的增加呈下降趋势。这是因为制备ＣＦＲＣ复合材料过程中，有多次的组分混合，每一次混合都会引入大量空气，在基体内产生气孔，从而严重影响其复合材料的抗压强度。图３（ｂ）为碳纤维分散不均匀时抗压强度随碳纤维掺量的变化趋势，显然，材料的抗压强度
万方数据
万方数据
万方数据
短碳纤维的分散性对CFRC力学性能的影响
作者：王闯， 王爱玲， 张修身， WANG Chuang， WANG Ailing， ZHANG Xiushen
作者单位：陕西铁路工程职业技术学院,渭南,714000
刊名：
材料导报
英文刊名：MATERIALS REVIEW
年，卷(期)：2007,21(5)
被引用次数：6次
参考文献(12条)
1.王闯;李克智;李贺军碳纤维在不同分散剂中的分散性[期刊论文]-精细化工 2007(01)
2.Chung D D L Cement reinforced with short carbon fibers:a multifunctional material 2000(31)
3.Houssam A;Toutanji Evaluation of the tensile strength of cement-based advanced composite wrapped specimens 1999(59)
4.Zhao Jianguo;Li Kezhi;Li Hejun The influence of thermal gradient on pyrocarbon deposition in carbon/carbon composites during the CVI process[外文期刊] 2006(44)
5.Garce's P;Fraile J;Vilaplana Ortego E Effect of carbon fibres on the mechanical properties and corrosion levels of reinforced portland cement mortars[外文期刊] 2005(35)
6.赵稼祥碳纤维的发展与应用 1996(12)
7.王茂章;贺福碳纤维的制造、性质及其应用 1984
8.Cao Jingyao;Chung D D L Carbon fiber reinforced cement mortar improved by using acrylic dispersion as an admixture[外文期刊] 2001(31)
9.刘丽娟;徐梁华;王广林碳纤维增强水泥基复合材料的应用研究[期刊论文]-材料科学与工程 2002(02)
10.Wen Sihai;Chung D D L Uniaxial compression in carbon fiber-reinforced cement,sensed by electrical resistivity measurement in longitudinal and transverse directions 2001(31)
11.Yang Yuanxia Methods study on dispersion of fibers in CFRC[外文期刊] 2002(32)
12.Park Soojin;Seo Minkang;Shim Hwanboh Effect of different cross-section types on mechanical properties of carbon fibers-reinforced cement composites[外文期刊] 2004(366)
本文读者也读过(10条)
1.张晖.孙明清.李卓球.ZHANG Hui.SUN Ming-qing.LI Zhuo-qiu水泥基复合材料中碳纤维的分散性研究[期刊论文]-功能材料2004,35(z1)
2.张晖.孙明清.李卓球水泥基复合材料中碳纤维的分散性研究[会议论文]-2004
3.气相生长碳纤维在水泥基材料中的分散性研究[期刊论文]-材料导报2010,24(6)
4.王春阳.WANG Chun-yang碳纤维在水泥基混凝土中的分散性研究[期刊论文]-武汉理工大学学报2005,27(11)
5.李灵(火斤).夏维明碳纤维在水溶液中的分散性研究[会议论文]-2000
6.海然.潘洪科.HAI Ran.PAN Hong-ke碳纤维的分散工艺对水泥基材料力学性能的影响[期刊论文]-中原工学院学报2008,19(3)
7.周雪芳.苏文锋.谭有金.孟凡海非致命毁伤技术—导电碳纤维的应用研究[会议论文]-2001
8.王闯.李克智.李贺军.焦更生.付前刚.WANG Chuang.LI Ke-zhi.LI He-jun.JIAO Geng-sheng.FU Qian-gang
CVI处理短碳纤维在CFRC中分散性的评价[期刊论文]-材料科学与工程学报2008,26(1)
9.李克智.王闯.李贺军.郭领军碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)的电磁性能[会议论文]-2009
10.范晓明.孙明清.李卓球.FAN Xiao-ming.SUN Ming-qing.LI Zhuo-qiu HPMC分散碳纤维的水泥砂浆电学性能研
究[期刊论文]-混凝土2009(9)
引证文献(6条)
1.王明明.徐协文.刘其城分散剂对碳纤维砂浆分散体系的影响[期刊论文]-长沙理工大学学报（自然科学版）2010(3)
2.张彭成.康青.周俊龙.沈智强.冯孝杰高掺量碳纤维增强活性粉末混凝土力学性能实验[期刊论文]-后勤工程学院学报 2009(4)
3.贾兴文.钱觉时.唐祖全钢渣混凝土的压敏性研究[期刊论文]-材料导报 2008(11)
4.任彦华.程赫明.何天淳短碳纤维混凝土的弹性模量及泊松比性能试验[期刊论文]-山西建筑 2009(25)
5.王玉林.赵晓华纳米碳黑水泥基复合材料力学性能及微观结构分析[期刊论文]-材料导报 2008(z1)
6.王玉林.赵晓华.杜建华.兰四清纳米碳黑改善水泥基复合材料力学性能及其压敏性研究[期刊论文]-新型建筑材料 2008(12)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/2213704857.html,/Periodical_cldb200705033.aspx