碳納米管的分散性及其水泥基復(fù)合材料耐久性能.pdf

1、碳納米管憑借其優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)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(fù)合材料研究的報(bào)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(xué)特性和電學(xué)特性，對(duì)其耐久性能的研究還很少。本文針對(duì)碳納米管的分散性、碳納米管水泥基復(fù)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(gè)方面展開了較為系統(tǒng)的研究;同時(shí)，借助SEM、XRD等微觀測(cè)試技術(shù)對(duì)碳納米管改善水泥基復(fù)合材料耐久性能的作用機(jī)理進(jìn)行了深入探索。主要的研究工作

2、包括:
　　通過(guò)多種分散劑以單摻和復(fù)摻的方式、結(jié)合超聲分散法，制備了碳納米管懸浮液。通過(guò)測(cè)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(duì)碳納米管在水溶液中的分散性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:單摻時(shí)，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)對(duì)碳納米管的分散效果最佳;復(fù)摻時(shí)，PVP與甲基纖維素對(duì)碳納米管的分散效果最好。通過(guò)測(cè)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(duì)碳納米管分散效果的影

3、響，并分析討論了PVP對(duì)碳納米管的分散機(jī)理。結(jié)果表明:PVP與碳納米管的濃度比為5∶1時(shí)，其對(duì)碳納米管懸浮液的分散效果最佳;等溫吸附曲線測(cè)試表明PVP在碳納米管表面的吸附為典型的雙平臺(tái)型，當(dāng)PVP濃度為0.5g/L時(shí)，其在碳納米管表面達(dá)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(cè)試碳納米管水泥基

4、復(fù)合材料的抗?jié)B透性能;采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T50082-2009》中硫酸鹽侵蝕性能測(cè)試方法來(lái)測(cè)定碳納米管水泥基復(fù)合材料的抗硫酸鹽侵蝕性能;采用安明喆提出的測(cè)試混凝土自收縮裝置測(cè)試碳納米管水泥基復(fù)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(fù)合材料的氯離子擴(kuò)散系數(shù)，提高水泥基復(fù)合材料的抗硫酸鹽侵蝕性能，減小水泥基復(fù)合材料的早齡期自收縮值。當(dāng)碳納米管的摻量為0.10wt.％時(shí)，水泥基材料的氯離子擴(kuò)散系數(shù)達(dá)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(qiáng)度耐蝕系數(shù)K120大于1.0;當(dāng)碳納米管的摻量為0.15wt.％時(shí)，水泥基復(fù)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(cè)試結(jié)果表明:碳納米管能夠填充水泥基材料的微細(xì)孔，提高水泥石的密實(shí)度;當(dāng)水泥硬化漿體內(nèi)發(fā)生侵蝕破壞時(shí)，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(jìn)水泥的水化，增加水化硅酸鈣的