碳納米管水泥基復(fù)合材料壓敏性能研究.pdf

1、普通水泥混凝土結(jié)構(gòu)由于在外界自然環(huán)境和車輛荷載等多種因素影響下，其結(jié)構(gòu)功能化下降、安全性和耐久性得不到保障，直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。為了更好的進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷檢測，在外部應(yīng)力作用下，對水泥基材料的內(nèi)部進(jìn)行損傷判斷，及時(shí)診斷，減少和避免因重大結(jié)構(gòu)損失而造成的經(jīng)濟(jì)性破壞和重大的災(zāi)難性人員傷亡，提高道路服役期限，延長道路使用壽命，人們一直嘗試研究，通過添加某種材料來減弱水泥材料引起的結(jié)構(gòu)失效。近幾十年來，在水泥中添加一些導(dǎo)電微米甚至是納米級

2、的材料引起了廣泛關(guān)注。碳納米管自1991年被發(fā)現(xiàn)以來，由于其多種優(yōu)異的物理力學(xué)特性，使得其在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的關(guān)注，是最近國內(nèi)外開始研究的新型智能材料，而將這種智能材料引入到水泥基材料，運(yùn)用到發(fā)展迅速的各種水泥基混凝土結(jié)構(gòu)中也是一種趨勢。本文就利用碳納米管優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的導(dǎo)電性，通過室內(nèi)試驗(yàn)，將其加入到普通水泥基體中，制備出含有碳納米管的水泥基復(fù)合材料，研究這種復(fù)合材料的力學(xué)和電學(xué)機(jī)敏等基本性能。
　　 由于碳納米管本身存

3、在著強(qiáng)大的分子間作用力，碳納米管之間極易相互纏繞、團(tuán)聚，直接導(dǎo)致碳納米管在水泥基體中的分散性很差，首先需要對碳納米管進(jìn)行分散性研究。本文嘗試?yán)枚喾N表面活性劑（十二烷基硫酸鈉SDS、十二烷基苯磺酸鈉SDBS、碳納米管水分散劑TNWDIS、乙醇等），對碳納米管(CNTS)進(jìn)行超聲分散，將CNTS分散于水中，進(jìn)而可以更好的使其均勻分布于水泥基體中。試驗(yàn)表明，不同表面活性劑對CNTS的分散能力不同，表面活性劑與CNTS的濃度關(guān)系不同也將直接影

4、響CNTS在水溶液體系中的分散效果。選擇合適的表面活性劑，以及表面活性劑與碳納米管之間比例關(guān)系，使CNTS能夠發(fā)揮其最大效果。在多種表面活性劑中，TNWDIS對CNTS在水中的分散有明顯的效果，其次為SDS、SDBS、乙醇等。
　　 CNTS優(yōu)異的力學(xué)性能以及CNTS的均勻分散，都將促使碳納米管水泥基復(fù)合材料試件的宏觀力學(xué)性能（抗折、抗壓強(qiáng)度）的顯著提高。本文在水泥基材料中摻入一定的碳納米管后，研究復(fù)合試件的力學(xué)性能。結(jié)果表明摻

5、加碳納米管的水泥基試件的力學(xué)性能較凈漿水泥試件都有顯著的提高，特別是試件的抗折強(qiáng)度。由于碳納米管的納米微粒的尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)以及填充作用，對其宏觀力學(xué)性能都有顯著的提高。但當(dāng)碳納米管摻量超過一定量時(shí)，由于碳納米管可以增加復(fù)合材料的用水量，所以復(fù)合材料的強(qiáng)度在一定程度上有所降低。
　　 碳納米管對水泥基復(fù)合材料的導(dǎo)電性能有一定的影響，水泥材料中摻加一定的導(dǎo)電材料碳納米管后，水泥基復(fù)合材料的導(dǎo)電性能顯著提高。碳納米管水泥基材料的導(dǎo)