碳纤维水泥基复合材料功能响应的机理研究.pdfVIP

2011年 第 5期 (总第 259期 ) 混 凝 土 原材料及辅助物料 Number5in2011(TotalNo．259) Concrete MATERIAL AND ADM IN1CLE doi：10．3969j／．issn．1002．3550．2011．05．022 碳纤维水泥基复合材料功能响应的机理研究 姜翠香，钟冬望，磨季云，陈 浩 (武汉科技大学 理学院，湖北 武汉 430065) 摘 要： 碳纤维水泥基复合材料能以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。通过单丝拔出的细观力学试验，研究了荷 载作用下碳纤维水泥基复合材料电阻率变化的机理，获得了水泥基碳纤维复合材料界面电阻随界面力的变化规律。水泥基单丝试样电阻 的变化可归纳为由3个方面的原因引起 ：一是由于纤维一基体之间界面脱黏导致导电网络的变化；二是由于纤维一基体之间界面结构变化 而引起导电网络发生改变；三是碳纤维在拉伸应力的作用下其 自身电阻会增大，由这一因素引起的电阻变化所 占比例极小。复合材料内部 导电阿络发生改变，导致其电阻率发生变化，材料具有感知应力、应变的功能特性。在循环载荷的作用下，试样电阻率的变化规律与载荷的 变化规律显示出了良好的一致性。 关键词：碳纤维；水泥；功能响应；单丝试验；电阻 中图分类号：TU528582 文献标志码 ：A 文章编号： 1002—3550(2011)05—0064—03 Electromechanicaleffectsmechanism ofcarbonfiberreinforcedcement—basedcomposites J1ANGCui-xiang，ZHONGDong-wang，MOJi-yun，CHEN Hao (CollegeofScience，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430065，China) Abstract： Carbonfiberreinforcedcement—basedcompositesisanintrinsicallysmartmaterialthatcansensedeformation，aswellasdamage．The micro—mechanicsexperimentwasdesignedtOstudytheelectromechanicaleffectsmechanism ofcarbonfiberreinforcedcement—basedcomposites． Thevariationofelectricalresistanceonthefiber—matrixinterfacewiththeshearstresswasrevealedbysinglefibertesting．Thechangesofresis— tanceonthefiber—matrixinterfaceareattributedtothreereasons：theinterfacialdebondingeffectontheconductivenetwork；thedeformationof theinterfacialstructurecausesthechangeofconductivenewt ork；thechangeoffiberdimensionalleadstotheincreaseofresistance，whichcon· tributesslightlytoR／R0andcarlbeneglected．Thechangesinconductivenewtorkresultinthechangeofresistance．Thecompositesexhibitsmart propertiesthatprovidethecapabiliytofsensingthechangeofstrainandstress．The