短碳纤维的分散性与CFRC复合材料的力学性能

      碳纤维增强水泥基复合材料( CFRC)是新发展起来的一种功能材料，制备CFRC复合材料过程中，碳纤维在水泥基体中的分散性直接影响CFRC复合材料的力学性能。借助超声波和分散剂羟乙基纤维素(HEC)，实现了短碳纤维在水泥基体中的均匀分散。对所制备的CFRC复合材料的断口形貌，作了SEM观察和能谱分析；测试了试的抗压强度和抗折强度。结果发现，水灰质量比为0. 44，碳纤维均匀分散，其质量掺量为0.6%时，复合材料的抗压强度可提高20%，抗折强度提高12g%。

      水泥作为当今主要的建筑材料，具有抗压强度高、使用方便、价格低廉等优点，其缺点是抗拉伸强度和抗弯强度低、自重大、没有成型性，具有典型的脆性材料性质。随着现代社会的高速发展，水泥材料的低韧性已不能满足某些特殊场合对材料性能的要求。碳纤维是20世纪60年代发展起来的一种高强纤维，作为一种新型建筑材料，碳纤维因其密度低、传热系数小、抗拉强度高、弹性模量大、稳定性好而成为较理想的增强纤维。将碳纤维加入到水泥基体中即可制成碳纤维增强水泥基复合材料( CFRC)。加入不同体积的碳纤维后，不仅可以明显改善水泥基复合材料的力学性能，改善其抗裂防渗、耐强碱等性能，且赋予复合材料某些功能材料的性能。

      CFRC复合材料以其强度高、模量大、相对密度小、耐碱、对人畜无害、稳定性好、良好的静电屏蔽性、成型性好、良好的导电性等优异性能，受到了材料研究工作者的普遍关注。碳纤维在CFRC复合材料中的主  要作用是减少因水泥基体收缩而引发的微裂纹并缩小其尺寸，在受荷初期延缓并阻止基体中微裂纹的扩展，最终成为外载荷的主要承载者。碳纤维的拔出或拉断，或此两种情况同时发生是导致CFRC复合材料破坏的主要形式。只有当合适掺量的纤维均匀分散在水泥基体中时，碳纤维对水泥基体的改良作用才能充分发挥出来。然而，由于碳纤维单丝细小，表面积大，在水泥浆体中容易集束结团，所以碳纤维的分散问题一直是困扰CFRC复合材料性能研究的一个难题。本研究通过对CFRC试件断口形貌的SEM观察、EDS分析及抗压、抗折实验等手段，分析了短切碳纤维的分散性对其力学性能的影响，认为良好的分散性是保证CFRC复合材料具有良好力学性能的前提。

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