短碳纖維的分散性與CFRC復(fù)合材料的力學(xué)性能

      碳纖維增強水泥基復(fù)合材料( CFRC)是新發(fā)展起來的一種功能材料，制備CFRC復(fù)合材料過程中，碳纖維在水泥基體中的分散性直接影響CFRC復(fù)合材料的力學(xué)性能。借助超聲波和分散劑羥乙基纖維素(HEC)，實現(xiàn)了短碳纖維在水泥基體中的均勻分散。對所制備的CFRC復(fù)合材料的斷口形貌，作了SEM觀察和能譜分析；測試了試的抗壓強度和抗折強度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水灰質(zhì)量比為0. 44，碳纖維均勻分散，其質(zhì)量摻量為0.6%時，復(fù)合材料的抗壓強度可提高20%，抗折強度提高12g%。

      水泥作為當(dāng)今主要的建筑材料，具有抗壓強度高、使用方便、價格低廉等優(yōu)點，其缺點是抗拉伸強度和抗彎強度低、自重大、沒有成型性，具有典型的脆性材料性質(zhì)。隨著現(xiàn)代社會的高速發(fā)展，水泥材料的低韌性已不能滿足某些特殊場合對材料性能的要求。碳纖維是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種高強纖維，作為一種新型建筑材料，碳纖維因其密度低、傳熱系數(shù)小、抗拉強度高、彈性模量大、穩(wěn)定性好而成為較理想的增強纖維。將碳纖維加入到水泥基體中即可制成碳纖維增強水泥基復(fù)合材料( CFRC)。加入不同體積的碳纖維后，不僅可以明顯改善水泥基復(fù)合材料的力學(xué)性能，改善其抗裂防滲、耐強堿等性能，且賦予復(fù)合材料某些功能材料的性能。

      CFRC復(fù)合材料以其強度高、模量大、相對密度小、耐堿、對人畜無害、穩(wěn)定性好、良好的靜電屏蔽性、成型性好、良好的導(dǎo)電性等優(yōu)異性能，受到了材料研究工作者的普遍關(guān)注。碳纖維在CFRC復(fù)合材料中的主  要作用是減少因水泥基體收縮而引發(fā)的微裂紋并縮小其尺寸，在受荷初期延緩并阻止基體中微裂紋的擴展，最終成為外載荷的主要承載者。碳纖維的拔出或拉斷，或此兩種情況同時發(fā)生是導(dǎo)致CFRC復(fù)合材料破壞的主要形式。只有當(dāng)合適摻量的纖維均勻分散在水泥基體中時，碳纖維對水泥基體的改良作用才能充分發(fā)揮出來。然而，由于碳纖維單絲細(xì)小，表面積大，在水泥漿體中容易集束結(jié)團，所以碳纖維的分散問題一直是困擾CFRC復(fù)合材料性能研究的一個難題。本研究通過對CFRC試件斷口形貌的SEM觀察、EDS分析及抗壓、抗折實驗等手段，分析了短切碳纖維的分散性對其力學(xué)性能的影響，認(rèn)為良好的分散性是保證CFRC復(fù)合材料具有良好力學(xué)性能的前提。

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