碳納米管的分散性及其水泥基復合材料耐久性能.pdf

1、碳納米管憑借其優(yōu)異的力學、電學等性能，成為目前最具發(fā)展前途的納米材料之一。關(guān)于碳納米管水泥基復合材料研究的報道已經(jīng)比較廣泛，其內(nèi)容多數(shù)圍繞水泥基材料的物理力學特性和電學特性，對其耐久性能的研究還很少。本文針對碳納米管的分散性、碳納米管水泥基復合材料的抗?jié)B透性能、抗硫酸侵蝕性能以及早齡期自收縮性能四個方面展開了較為系統(tǒng)的研究;同時，借助SEM、XRD等微觀測試技術(shù)對碳納米管改善水泥基復合材料耐久性能的作用機理進行了深入探索。主要的研究工作

2、包括:
　　通過多種分散劑以單摻和復摻的方式、結(jié)合超聲分散法，制備了碳納米管懸浮液。通過測定懸浮液的紫外可見光吸光度，結(jié)合靜置觀察法與離心分離法，對碳納米管在水溶液中的分散性進行了研究。結(jié)果表明:單摻時，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)對碳納米管的分散效果最佳;復摻時，PVP與甲基纖維素對碳納米管的分散效果最好。通過測定碳納米管懸浮液的紫外可見光吸光度、等溫吸附曲線法、表面張力法和Zeta電位法等方法系統(tǒng)研究了PVP對碳納米管分散效果的影

3、響，并分析討論了PVP對碳納米管的分散機理。結(jié)果表明:PVP與碳納米管的濃度比為5∶1時，其對碳納米管懸浮液的分散效果最佳;等溫吸附曲線測試表明PVP在碳納米管表面的吸附為典型的雙平臺型，當PVP濃度為0.5g/L時，其在碳納米管表面達到飽和吸附;PVP作為分散劑可以使碳納米管懸浮液的表面張力由60.86mN/m降至50.76mN/m; Zeta電位由-15.6mV升至-7.8mV。
　　采用快速氯離子遷移系數(shù)法測試碳納米管水泥基

4、復合材料的抗?jié)B透性能;采用國家標準《GB/T50082-2009》中硫酸鹽侵蝕性能測試方法來測定碳納米管水泥基復合材料的抗硫酸鹽侵蝕性能;采用安明喆提出的測試混凝土自收縮裝置測試碳納米管水泥基復合材料的早齡期自收縮性能。結(jié)果表明:碳納米管的摻入可以降低水泥基復合材料的氯離子擴散系數(shù)，提高水泥基復合材料的抗硫酸鹽侵蝕性能，減小水泥基復合材料的早齡期自收縮值。當碳納米管的摻量為0.10wt.％時，水泥基材料的氯離子擴散系數(shù)達到最小值為1.4

5、3×10-12m2/s，與空白試件相比下降了39.7％;抗壓強度耐蝕系數(shù)K120大于1.0;當碳納米管的摻量為0.15wt.％時，水泥基復合材料的自收縮值最小，其7天齡期自收縮值比空白試件低28％。
　　SEM、XRD等微觀測試結(jié)果表明:碳納米管能夠填充水泥基材料的微細孔，提高水泥石的密實度;當水泥硬化漿體內(nèi)發(fā)生侵蝕破壞時，碳納米管可以充分發(fā)揮其橋聯(lián)作用，有效防止裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。碳納米管的摻入可以促進水泥的水化，增加水化硅酸鈣的