纳米炭黑复合材料压阻效应的研究及应用

论文摘要

用炭黑环氧树脂基复合材料对钢筋表面进行涂层。拉伸试验显示,复合材料涂层的电阻相对变化率与钢筋应变有很好的单调对应关系。在弹性范围内,电阻相对变化率与钢筋应变大致呈线性关系,随应变的增加而增加,随应变的减少而减少。钢筋屈服后,复合材料涂层的电阻相对变化率随钢筋应变的增加而急剧增大。这一结果表明,复合材料涂层的电阻相对变化率可用来测量钢筋的应变,从而为钢筋应变测量提供了一条新途径。在此基础上,文中导出了电阻相对变化率与应变的数学解析式。纳米炭黑/硅粉水泥基复合材料与一般的水泥基复合材料相比,具有更好的抗压、抗折、抗冲击性能,更重要的是,它具有压敏效应。本文在水泥基体中分别掺入硅粉和纳米炭黑,对其力学性能和压敏性进行了研究,得出了不同掺量条件下的硅粉和纳米炭黑水泥基复合材料的抗压、抗折强度和压敏性曲线,并对其结果进行了机理分析。在前面两部分研究内容的基础上,对机敏节点的力、电进行了研究,给出在复杂应力条件下外加荷载、电阻、应变之间的关系曲线,为机敏结构更深入的研究打下基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 碳纤维复合材料研究现状
• 1.2.1 CFRC 力学性能的研究及应用现状
• 1.2.2 CFRC 电学性能的研究及应用现状
• 1.2.3 CFRC 机敏性的研究现状
• 1.2.4 当前 CFRC 复合材料研究的不足之处
• 1.3 纳米炭黑复合材料研究现状
• 1.3.1 炭黑复合材料研究现状
• 1.3.2 纳米炭黑复合材料研究不足之处
• 1.4 硅粉复合材料研究现状
• 1.5 本文的研究思路及内容
• 参考文献
• 第二章 基于纳米炭黑环氧树脂基复合材料涂层的钢筋应变测量方法研究
• 2.1 引言
• 2.2 制备工艺
• 2.3 实验方法与过程
• 2.4 纳米炭黑环氧树脂复合材料电性能实验结果
• 2.4.1 纳米炭黑环氧树脂复合材料的电阻变化规律研究
• 2.4.2 纳米炭黑复合材料的压阻效应
• 2.5 纳米炭黑复合树脂的电性能实验结果分析
• 2.5.1 龄期对环氧树脂复合材料压阻效应的影响
• 2.5.2 纳米炭黑掺量对环氧树脂复合材料压阻效应的影响
• 2.5.3 加载方式对环氧树脂复合材料压阻效应的影响
• 2.6 应变测量原理
• 2.7 结论
• 参考文献
• 第三章 纳米炭黑/硅粉水泥基复合材料力学/压敏性能研究
• 3.1 概述
• 3.2 试验方案
• 3.2.1 试件制备
• 3.3 试验结果和分析
• 3.3.1 抗压、抗折强度
• 3.3.2 抗压、抗折强度结果分析
• 3.3.3 压敏性
• 3.4 机理分析
• 3.4.1 纳米炭黑/硅粉对混凝土力学性能影响的机理分析
• 3.4.2 混凝土正负压敏性的机理分析
• 3.5 结论
• 参考文献
• 第四章 机敏节点力、电性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 机敏节点
• 4.2.1 节点相关概念
• 4.2.2 节点受力机理
• 4.3 实验材料及构件的制作
• 4.4 实验过程与结论分析
• 4.4.1 材料性能试验结果
• 4.4.2 各节点试验结果
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 结论与展望
• 5.1 试验研究结论
• 5.1.1 纳米炭黑环氧树脂复合材料的相关试验结论
• 5.1.2 纳米炭黑/硅粉混凝土性能相关结论
• 5.1.3 节点构件试验相关结论
• 5.2 试验中需要改进的地方
• 致谢