本课题是河北省交通厅科研项目“碳纤维加筋混凝土称重系统研究”的关键部分。在公路的运营中,车辆的超载现象十分严重,这极大的缩短了公路的使用寿命。传统的车辆称重系统主要是依靠比较昂贵的传感设备来实施,成本既高,又限制了运营速度。本课题提出了一种全新的方法,基于碳纤维混凝土(CFRC)的压敏性来构造车辆称重系统。碳纤维混凝土是在普通的混凝土中均匀加入一定掺量的短切碳纤维而形成的一种既具有优良的力学性能又具有压敏特性的功能材料。 本文主要研究碳纤维混凝土的压敏性和电阻率的稳定性。 首先,探讨了碳纤维水泥砂浆(CFRM)的制造工艺,通过掺加表面活性剂和超细粉解决了纤维的均匀分散问题。并通过实验研究了碳纤维的掺量、电极形式及布置方式、加载方向等对CFRM压敏性的影响,确定了研究CFRM压敏性的测试方法。 其次,在研究CFRM的基础上,加入粗骨料,研究CFRC的压敏特性,并进一步研究CFRC在准三向受压情况下的压敏性。 再次,总结现有碳纤维的表面处理方法,选用液相气相双效法对纤维进行表面处理,并研究碳纤维的表面处理对纤维分散性和CFRC的压敏性的影响,通过对表面处理前后试块的压敏性和碳纤维在水泥浆体中的分散性的对比,发现碳纤维的液相气相双效法表面处理可以改善纤维的分散性,而且在循环荷载作用下还发现用这种表面处理的纤维制成的碳纤维混凝土对应变变化感应的稳定性和重复性得到有效提高。 最后,研究碳纤维长度和掺量、水化龄期、极化效应、温度、湿度等影响碳纤维混凝土电阻率稳定性的因素,为CFRC在工程中的应用提供了初步的理论和实验依据。