納米超高性能水泥基復(fù)合材料的制備及感知性能研究.pdf

1、由于在自然環(huán)境和荷載等多重因素作用下，普通混凝土結(jié)構(gòu)劣化速度快，耐久性和安全性得不到保障，縮短了混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。為了提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性及安全性，并同時進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能的實時監(jiān)測，需要采用超高性能水泥基復(fù)合材料取代普通混凝土，并使其自身具備自感知性能，通過監(jiān)測外部應(yīng)力作用下材料內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的損傷演變規(guī)律，以減少和避免因重大結(jié)構(gòu)失效而造成的經(jīng)濟(jì)性破壞和災(zāi)難性人員傷亡。目前，提高水泥基復(fù)合材料的耐久性和感知性能，一直是國內(nèi)學(xué)者致力研究的方

2、向。
　　本文首先探索了鋼渣微粉作為膠凝材料制備超高性能水泥基復(fù)合材料的可能性。測試了鋼渣微粉的反應(yīng)活性，研究了其對水泥水化進(jìn)程、水泥基復(fù)合材料新拌漿體流動度和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:鋼渣微粉具有很高的活性，對新拌漿體流動性具有促進(jìn)作用，鋼渣微粉摻量為10％時，累積放熱量達(dá)到最大，在20％摻量下對力學(xué)性能最優(yōu)。
　　氧化石墨烯及其水泥基復(fù)合材料是近年來國內(nèi)研究熱點，但關(guān)于石墨烯對超高性能水泥基復(fù)合材料各方面性能影響的研究極

3、其少見。在制備超高性能水泥基復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，通過摻加納米石墨烯，提高力學(xué)性能、改善微觀結(jié)構(gòu)、提高導(dǎo)電性和感知性能，并對耐久性及外界環(huán)境作用下感知性能進(jìn)行了測試。探索了石墨烯在硅烷偶聯(lián)劑中分散情況，優(yōu)選出3-氨丙基三乙氧基硅烷等六種硅烷偶聯(lián)劑，并對分散機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　揭示了未分散和預(yù)分散石墨烯對超高性能水泥基復(fù)合材料新拌漿體流動性、力學(xué)性能、感知性能及耐久性的影響規(guī)律，探明了微結(jié)構(gòu)形成機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn):隨著石墨烯摻量的增加，漿

4、體流動度逐漸降低;未分散石墨烯對超高性能水泥基復(fù)合材料的抗壓、抗折強(qiáng)度起削弱作用;對預(yù)分散的石墨烯而言，摻量為0.05％時，力學(xué)性能達(dá)到最優(yōu)，電阻率明顯下降，感知性能有很大提升，耐久性良好;在外界環(huán)境因素作用下，超高性能水泥基復(fù)合材料的感知性能隨著凍融循環(huán)次數(shù)和干縮時間的增加逐漸減弱，隨著碳化時間的延長保持穩(wěn)定，而摻量為0.05％預(yù)分散石墨烯超高性能水泥基復(fù)合材料的感知性基本保持穩(wěn)定;在適量摻量范圍內(nèi)，預(yù)分散石墨烯降低了基體的孔隙率，細(xì)