碳纳米管水泥基复合材料的力学与抗渗透性研究

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碳纳米管(MWCNTs)被认为是目前性能最优异的纳米材料之一,具有良好的力学、电学、热学等物理性能以及化学稳定性。碳纳米管具有高长径比,添加到水泥中具备纤维增韧和纳米填充特性。碳纳米管水泥基复合材料应具有高强度、高体积稳定性及高抗渗透性。目前碳纳米管水泥基复合材料的研究处于刚刚起步阶段,研究领域集中在力学性能和电学性能,有必要对复合材料进行系统和全面的探究。本文围绕碳纳米管水泥基复合材料的制备、力学及抗渗透性方面的内容进行较为系统的研究,通过一系列微观实验对碳纳米管的改善作用机理进行较为全面和深入的探索。主要包括以下研究工作:
　　如何将碳纳米管均匀分散在水泥基材料中是发挥碳纳米管优良性能的关键问题。系统的研究了不同分散工艺对碳纳米管分散性的影响,结合分散液稳定静置时间、SEM形貌分析、激光粒度仪分析粒度等方法对碳纳米管在水中的分散性进行验证。研究结果表明:PVP作表面活性剂结合超声分散工艺对碳纳米管分散效果最佳,高度分散的碳纳米管水泥基复合材料的宏观力学性能与普通水泥基材料相比,具有显著的改善作用。
　　通过三点弯曲、轴心受压和收缩实验对比研究了碳纳米管水泥基复合材料与普通水泥材料的力学性能和收缩性能,结合一系列微观实验分析碳纳米管的作用机理。研究结果表明:掺量为0.02％的碳纳米管水泥基复合材料在不同龄期的力学性能(抗弯强度、抗压强度)较普通水泥基材料有明显提高;碳纳米管的掺入有效减少了水泥基材料的收缩,尤其对早期收缩的改善作用较为显著。碳纳米管对力学和收缩的改善作用增强了水泥基材料抵御开裂的能力、减少了材料的内部缺陷。
　　水分的渗透对水泥基材料耐久性影响重大。通过吸水实验、抗渗透实验以及压汞实验对比研究了碳纳米管水泥基复合材料和普通水泥基材料的抗水渗性能。研究结果表明:碳纳米管的掺入对水泥基材料的孔隙特性有明显的改善,复合材料抗渗透性能提高,此结果对碳纳米管水泥基复合材料耐久性的深入研究具有重要的意义。

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作者
王梦博;
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作者单位

哈尔滨工业大学;

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授予单位哈尔滨工业大学;
学科结构工程
授予学位硕士
导师姓名刘铁军,李伟文;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类基础理论;材料性能及试验;
关键词
碳纳米管; 水泥基复合材料; 制备方法; 力学性能; 抗渗性能;

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