摘 要 電阻是水泥基機(jī)敏復(fù)合材料的一個(gè)重要電性能參數(shù)。普通水泥混凝土的電阻率大，導(dǎo)電能力弱，往其中摻入碳纖維可顯著改善其導(dǎo)電性能。摻CMC有促進(jìn)纖維分散的功效，可改善碳纖維混凝土的導(dǎo)電性。此外，CCCW材料的加入和對(duì)碳纖維表面進(jìn)行氧化處理后，對(duì)電學(xué)性能的穩(wěn)定性起到一定的作用，本章主要通過(guò)對(duì)內(nèi)摻CCCW材料的CFRC凈漿試塊的電阻測(cè)試，分析不同碳纖維摻量下試塊的滲流現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞 CCCW CFRC 滲流現(xiàn)象

一、碳纖維水泥凈漿試塊的制備

CFRC凈漿試塊的尺寸為40mm€？0mm€？0mm，其制備過(guò)程如下：

1、按照CFRC凈漿試塊試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案（見(jiàn)表1），稱量各種原材料。

2、碳纖維的分散。分散劑CMC的加入能較好地潤(rùn)濕碳纖維，促使纖維以單絲態(tài)均勻分散。首先將全部分散劑倒入盛有適量熱水的燒杯中攪拌至均勻并滴入消泡劑。再將用濃硝酸處理過(guò)的碳纖維倒入該燒杯中攪拌15min，使碳纖維在含有分散劑的溶液中充分分散，以溶液呈流體態(tài)，沒(méi)有大塊固體顆粒為分散均勻的標(biāo)志。

注：表1中各材料的百分含量是相對(duì)所加水泥質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，每種含量的試塊為一組，每組6個(gè)試塊。

3、攪拌。首先將水泥倒入強(qiáng)力攪拌鍋中，將稱取好的KIM加入其中攪拌，再將已經(jīng)分散好的碳纖維溶液倒入充分?jǐn)嚢瑁詈蠓旁谒鄡魸{攪拌機(jī)中干拌1min，逐漸加入剩余的水，持續(xù)攪拌4min。

4、試件成型與養(yǎng)護(hù)。攪拌完成以后，將碳纖維水泥倒入事先刷過(guò)機(jī)油的模具中，該模具的尺寸為40mm€？0mm€？0mm，一套模具可以制作6個(gè)試塊。再將裝有碳纖維水泥的模具置于振動(dòng)臺(tái)上振搗2min使之密實(shí)成型。試塊成型后置于室內(nèi)環(huán)境中24h，第二天拆模，并放在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)28天，養(yǎng)護(hù)期間試塊彼此間隔不小于10mm。養(yǎng)護(hù)條件為：環(huán)境溫度為20℃€？℃，RH≥90%。

5、模具的清理。將試塊脫模后，清理模具并組裝起來(lái)，然后抹上一層油，以防模具生銹。

二、測(cè)試系統(tǒng)

在采用四電極法測(cè)試電阻前，將試塊從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中取出在室溫條件下靜置，待其晾干后用砂紙磨平六個(gè)面，再用無(wú)水乙醇洗凈表面。接著將導(dǎo)電銀膠涂在尺寸為40mm€？0mm€？0mm的試塊相鄰的四個(gè)面上一定部位制成四個(gè)電極，并用銅導(dǎo)線接出，中間兩電極間的距離為11mm，如圖1 （a）、（b）所示。

三、CFRC凈漿試塊的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

從圖2可以看出， 隨著碳纖維加入量的增加， CFRC凈漿試塊電阻率大幅度下降。當(dāng)碳纖維摻量較少（碳纖維摻量為0.2%）時(shí)， 碳纖維會(huì)孤立地分散在水泥基體中，相鄰碳纖維之間距離較大，電子不能穿越其間勢(shì)壘，導(dǎo)電作用不大，試塊的電阻率為727.3€%R·m；當(dāng)碳纖維摻量為1%和1.2%時(shí)，碳纖維間距減小，在電場(chǎng)力作用下電子可以穿越相鄰兩根碳纖維之間的勢(shì)壘運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)電荷，形成隧道效應(yīng)導(dǎo)電，試塊的電阻率分別為94.5€%R·m和1.8€%R·m，電阻率與碳纖維摻量為0.2%時(shí)相比分別下降了87.1%和99.7%，下降幅度很大；隨碳纖維摻量的增加，碳纖維之間間距很小，并形成連通的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，電阻率繼續(xù)降低；繼續(xù)增加碳纖維摻量為2%時(shí)，僅使導(dǎo)電通路增加，導(dǎo)電鏈的數(shù)目更多，試塊的電阻率仍繼續(xù)下降，但是下降比例逐漸減小。上述研究結(jié)果表明，該體系下的滲流區(qū)域?yàn)樘祭w維摻量為相對(duì)水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.0%～1.2%。

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（作者單位：鄂東職業(yè)技術(shù)學(xué)院）