碳納米管水泥基復合材料壓敏性能研究.pdf

1、普通水泥混凝土結構由于在外界自然環(huán)境和車輛荷載等多種因素影響下，其結構功能化下降、安全性和耐久性得不到保障，直接影響混凝土結構的使用壽命。為了更好的進行結構損傷檢測，在外部應力作用下，對水泥基材料的內部進行損傷判斷，及時診斷，減少和避免因重大結構損失而造成的經濟性破壞和重大的災難性人員傷亡，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構失效。近幾十年來，在水泥中添加一些導電微米甚至是納米級

2、的材料引起了廣泛關注。碳納米管自1991年被發(fā)現以來，由于其多種優(yōu)異的物理力學特性，使得其在各個領域得到廣泛的關注，是最近國內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，運用到發(fā)展迅速的各種水泥基混凝土結構中也是一種趨勢。本文就利用碳納米管優(yōu)異的力學性能和良好的導電性，通過室內試驗，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合材料，研究這種復合材料的力學和電學機敏等基本性能。
　　 由于碳納米管本身存

3、在著強大的分子間作用力，碳納米管之間極易相互纏繞、團聚，直接導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行分散性研究。本文嘗試利用多種表面活性劑（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)進行超聲分散，將CNTS分散于水中，進而可以更好的使其均勻分布于水泥基體中。試驗表明，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)異的力學性能以及CNTS的均勻分散，都將促使碳納米管水泥基復合材料試件的宏觀力學性能（抗折、抗壓強度）的顯著提高。本文在水泥基材料中摻入一定的碳納米管后，研究復合試件的力學性能。結果表明摻

5、加碳納米管的水泥基試件的力學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度。由于碳納米管的納米微粒的尺寸效應、表面效應以及填充作用，對其宏觀力學性能都有顯著的提高。但當碳納米管摻量超過一定量時，由于碳納米管可以增加復合材料的用水量，所以復合材料的強度在一定程度上有所降低。
　　 碳納米管對水泥基復合材料的導電性能有一定的影響，水泥材料中摻加一定的導電材料碳納米管后，水泥基復合材料的導電性能顯著提高。碳納米管水泥基材料的導