Lc 2L Lc 当L Lc时， 2 2L 当L Lc时， 2 1 -
但在实际工程应用中很难确定 Lc 的取值情况。
碳纤维体积掺量对混凝土抗拉强度的影响分析
在合适的范围内，随着纤维量的增加，CFRC 的抗拉强度也会增 加，但是随着纤维的掺量增加会影响纤维在基体中的分散难度， 不能充分发挥纤维的增韧作用，因此提出纤维在混凝土中最佳掺 量的概念。 从刘洪涛等人的实验数据可以得到以下结论，CFRC 的劈裂抗拉 强度主要受基体的抗压强度的影响。碳纤维的阻裂作用主要受碳 纤维与基体的粘结强度的影响。基体混凝土的抗压强度提高，则 基体与碳纤维的相应粘结力也提高；在不同碳纤维体积掺量条件 下，CFRC 的劈裂抗拉强度变化趋势与抗压强度的变化趋势基本 相同。与基体的抗压强度相比，碳纤维的掺量和碳纤维的长度影 响不是很大。但是随着碳纤维掺量的增加，其抗拉强度先提高后 下降，当掺量在 0.24%左右时，其抗拉强度最大。
碳纤维对混凝土抗渗性能的影响研究
研究发现随着碳纤维的掺入，混凝土的抗渗性能有很大程度的提 高。 碳纤维的存在阻碍了混凝土中微裂纹的扩展，减少了渗水通道； 另一方面是因为均匀分布在混凝土中的大量纤维起到了“分流和 筛滤”的作用，降低了表面的析水，阻碍了集料的离析，从而使 混凝土中大孔的含量大大降低，可以极高的提高抗渗能力。掺入 消泡剂后，混凝土的孔隙率降低，大孔减少，小孔增多，混凝土 的抗渗能力进一步增强。
碳纤维可以有效的改善混凝土的脆性破坏，并且碳纤维掺量在 0.24%-0.52%左右时，其 CFRC 的破坏变形表现的较为 明显。 CFRC 的劈裂抗拉强度随着碳纤维体积掺量的增加，先提高 后降低，其变化趋势与 CFRC 的抗压强度相同，当掺量为 0.24%左右时，劈裂抗拉强度提高最为明显。
FCRC展望

CFRC力学性能研究
碳纤维对混凝土抗压强度影响分析
通过下图可以看体积率达到 0.24%时，其强度达到最大值；其 原因是：当碳纤维的掺量较少时，碳纤维不仅会均匀的分布在混凝土 中，而且阻裂作用、延长裂缝扩展的效果较好。当碳纤维的掺量过少 时，对裂缝的阻裂强度不足。混凝土在受压状态下，向四周膨胀，碳 纤维受拉起到了传接力的纽带作用。当碳纤维掺量增加时，碳纤维不 仅得不到充分的分散，而且会把部分空气带入混凝土中，与基体的粘 结力减小的同时，也降低了混凝土的强度。
结论
随着碳纤维掺量的增加，CFRC 的抗压强度先增加后降低， 当掺量为0.24%时，其抗压强度值比素混凝土强度提高 10%左右。 碳纤维对混凝土试块的裂缝起到了阻裂作用，其最佳掺量 0.2%-0.24%之间。 CFRC 试块受力前期的破坏形态与素混凝土试块大致相同， 但最终破坏形态较素混凝土完整，没有出现混凝土片状剥落现 象，即没形成正倒相连的四角锥形状。
谢谢聆听！
新型土木工程材料
——碳纤维混凝土

指导教师：xxx 学 生：xxx 学 号：xxxxx LOGO
碳纤维混凝土研究背景

混凝土的优点是抗压强度高、取材容易、易成型、价格低廉可与钢材结 合制成各种承重构件。但是混凝土致命弱点为抗拉强度低、脆性大、易 开裂、韧性差，从而降低混凝土结构的承载能力，缩短使用寿命，成为 各种灾难事故的隐患。此外混凝土的抗冲击性差，易老化，其根源是混 凝土内部的微小裂缝，导致混凝土结构整体破坏。
碳纤维长度对混凝土的影响
纤维过长，将导致纤维在混凝土中分散不良，严重影响纤维的阻裂 作用以及抗拉强度，同时纤维过短，对纤维的阻裂作用不明显。 D.J.Hannant提出纤维临界长度 Lc的概念，即纤维在基体中被拔出 的强度正好等于纤维本身的强度，在基体中的长度为临界长度，n2 是评价纤维长度的指标。 Allen提出:
CFRC力学性能研究
碳纤维对混凝土裂缝影响分析
从下图可以看出：当碳纤维掺量小于 0.24%时，随着纤维 掺量的增加而增加；当掺量大于 0.24%时，随着纤维掺量的增 加而减小。当纤维掺量达到 0.24%左右时，发出劈啪声的荷载 值是极限荷载值的 75%左右，而素混凝土此值仅为极限荷载的 49%，这说明碳纤维起到了阻止裂缝扩展的作用。碳纤维量超过 0.24%时，由于各种因素，纤维的阻裂作用越来越弱，而且会影 响到混凝土本身的强度。

纤维增强混凝土是以混凝土为基体，纤维为增强材料所制成的水泥基复 合材料的总称。当纤维跨越混凝土裂缝之间时，只有纤维被拉断或是被 拔出，裂缝才会进一步扩展；由于纤维可以很好地抑制裂缝的开展，纤 维增强混凝土是改善混凝土受力性能的有效方法。
CFRC国内外研究现状
碳纤维力学性能：具有高强度、高模量、相对密度小的特点，其相 对密度不到钢材的1/4，比模量和比强度比较大，化学性能比较稳 定，而且近几年随着检测技术的发展，再加上碳纤维具有良好的导 电性，可以作为智能混凝土，用来检测结构的损伤情况。 碳纤维混凝土的流动性:根据试验表明：随着碳纤维体积掺量的增 加，碳纤维长度的增加，其碳纤维拌和物的流动性在减小。 CFRC力学性能:适量的碳纤维加入到混凝土中，可以提高混凝土 的抗拉强度，阻碍裂缝的发展，提高混凝土的韧性。混凝土抗拉强 度增加的同时也改善了混凝土的保湿性和粘聚性。
CFRC力学性能研究
CFRC受压破坏形态
CFRC 试块的破坏形态与素混凝土基本一致，在接近破坏前，首 先在垂直高度中间，靠近侧表面的位置上出现竖向裂缝，然后随着荷 载的增加，裂缝逐渐向上向下延伸，至到试块的角部，形成正倒相连 的八字形裂缝。只是破坏后期，随着荷载的增加，侧面的混凝土开始 膨胀，出现的裂缝逐渐加大，但是受到纤维的约束作用，并没有剥落 下来。
CFRC 构件的轴心受压试验，分析了试件的破坏形态，极限承 载力，轴心受压的承载力公式对于混凝土构件实际应用尤为重 要，还有待研究； CFRC 的力学性能还需大量的试验进行验证，CFRC 梁的屈服 承载力公式和极限承载力公式还需增加一定数量的抗弯构件进 行研究； 碳纤维混凝土抗渗性能的影响因素有很多，对其各种影响因素 权重的确定，还没有一个统一的方法，在很大程度上限制了对 混凝土抗渗性能的预测和定量分析； 目前所用的短切碳纤维价格较高，高于同等强度的芳纶、高密 度聚乙纤维等材料。因而需要进一步研究改进工艺，降低成本 。