碳纤维水泥基复合材料的压敏性及其机理研究

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(山西建筑职业技术学院，山西 太原 030006)

引言

碳纤维水泥基材料是在水泥基材料中加入导电性能良好的短切碳纤维，并利用其高强度、高弹模的特点，促使水泥基材料在强度、韧性提升的同时，更兼具压敏特性。由于碳纤维对水的湿润性要求较高，且在水泥浆中的稳定性良好，可使其与水泥基中的材料保持较好的贴合度，水泥的水化产物可完成对碳纤维的包裹，有效地增强了水泥材料的力学性能。碳纤维的加入可以有效提升材料的劈裂抗拉强度、抗疲劳性能以及变形性能，而材料特有的压敏性可制作成嵌入式传感器，相容性较好的特点及较低的制造成本都可促使其实现广泛应用，并可以克服传统材料耐久性、稳定性较差的缺点[1]。碳纤维水泥基复合材料可制备成用于应力、应变及损伤监测的传感器，但混合材料的特殊性及养护过程中的随机性都容易造成材料的压敏特性呈现出非线性状态，这些都会制约材料在工程中的应用。

本文分析了目前国内外学者关于碳纤维水泥基材料压敏性的研究成果[2]，并在此基础上研究了碳纤维水泥基复合材料在持续加载与循环加载过程中的压敏性，探讨了材料含水率、碳纤维处理方式对压敏性的影响，并分析了材料压敏性的变化机理，为材料应用于实时动态监测领域提供了理论依据。

1 持续加载与循环加载对复合材料压敏性的影响

1.1 复合材料持续加载破坏的压敏性

对于碳纤维水泥基材料压敏性测试，加载过程存在两种方式，一种是一次性加载直至破坏，另一种是在材料弹性范围内进行循环加载，两种加载方式对压敏性有很大的影响。……