納米氧化硅和碳纖維復(fù)合砂漿性能與改性機(jī)制.pdf

1、已有研究發(fā)現(xiàn)納米二氧化硅水泥基復(fù)合材料具有高韌性、高強(qiáng)度、較好的抗疲勞和蠕變性、高斷裂安全性等優(yōu)異的力學(xué)性能;碳纖維水泥基復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度及良好的靜電屏蔽性、導(dǎo)電性和壓敏性等優(yōu)點(diǎn)。因此本文將納米二氧化硅與碳纖維納/微多尺度復(fù)摻，通過(guò)納米二氧化硅加強(qiáng)碳纖維在基體中的分散及碳纖維與基體的界面，以期望得到具有更優(yōu)異力學(xué)性能和電學(xué)性能的水泥基復(fù)合材料。本文主要在單摻納米二氧化硅和碳纖維砂漿制備與性能研究的基礎(chǔ)上開(kāi)展了復(fù)摻納米

2、二氧化硅和碳纖維砂漿的性能研究，具體如下:
　　(1)針對(duì)納米二氧化硅在水泥基復(fù)合材料難以分散的問(wèn)題，及已有的研究主要集中在納米二氧化硅對(duì)水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響但對(duì)電學(xué)性能的研究還很少開(kāi)展的現(xiàn)狀。采用機(jī)械攪拌和超聲波分散以及應(yīng)用減水劑對(duì)納米二氧化硅在水泥砂漿中進(jìn)行分散，同時(shí)探討不同摻量的納米二氧化硅對(duì)水泥砂漿力學(xué)性能和電學(xué)性能的影響規(guī)律和作用機(jī)理，并確定納米二氧化硅在水泥砂漿中最佳摻量。研究結(jié)果表明，應(yīng)用物理分散和化學(xué)分散兩

3、者相結(jié)合的方法提高納米二氧化硅在水泥砂漿中的分散是可行的，納米二氧化硅復(fù)合砂漿抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度及電阻率隨納米二氧化硅摻量的增加而增加。
　　(2)測(cè)試了摻加不同長(zhǎng)度、不同摻量的碳纖維復(fù)合砂漿的力學(xué)性能和電學(xué)性能，并通過(guò)不同長(zhǎng)度的碳纖維在水泥基體單位體積根數(shù)、分布平均中心間距及碳纖維在受到外界荷載作用下?lián)艹雠R界長(zhǎng)度的計(jì)算對(duì)纖維增強(qiáng)機(jī)制進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，隨碳纖維摻量的增加，單位體積碳纖維復(fù)合砂漿內(nèi)碳纖維數(shù)量逐漸增加，平均中心

4、間距逐漸減小，單位體積內(nèi)碳纖維承受更多荷載及纖維臨界長(zhǎng)度逐漸增加，碳纖維復(fù)合砂漿抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度逐漸增加;同時(shí)碳纖維在砂漿內(nèi)相互搭接數(shù)量增多形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使得碳纖維復(fù)合砂漿電阻率逐漸降低。
　　(3)對(duì)不同納米二氧化硅摻量，不同碳纖維長(zhǎng)度、摻量對(duì)納米二氧化硅與碳纖維復(fù)合砂漿力學(xué)性能和電學(xué)性能進(jìn)行了研究和分析。研究結(jié)果表明，納米二氧化硅可促進(jìn)碳纖維在水泥基體中的分散，增強(qiáng)碳纖維與水泥基體界面結(jié)構(gòu)和性能，從而提高水泥基復(fù)合材料的力學(xué)