酸化碳納米管增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的力學(xué)性能及碳納米管在水泥基復(fù)合材料中的微觀研究

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1、中原工學(xué)院碩士學(xué)位論文Abstract酸化碳納米管增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的力學(xué)性能及碳納米管在水泥基復(fù)合材料中的微觀研究專業(yè)名稱：建筑與土木工程研究生姓名：陳星宇指導(dǎo)教師：王錦燕摘要由于碳納米管在水泥漿里面容易發(fā)生團(tuán)聚或者纏繞，所以影響碳納米管增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能的指標(biāo)之一是碳納米管在水泥漿中能否很好的分散。聚乙烯吡咯烷酮（PVP）分散劑是近年來(lái)一些研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)的能較好的使碳納米管在水泥基材料中分散。但是即便如此，碳納米管之間的范德華引力依然影響著碳納米管在水泥漿體中的分散。本文利用二氯甲烷和間氯過(guò)氧

2、苯甲酸對(duì)碳納米管進(jìn)行處理來(lái)研究酸化以后的碳納米管對(duì)于增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。碳納米管在近年來(lái)被廣泛使用，理論和實(shí)踐已經(jīng)證實(shí)其具有優(yōu)異的力學(xué)和光電學(xué)性能。本文將其加入水泥基材中，利用納米壓痕儀研究其彈性模量和硬度的變化規(guī)律。主要研究結(jié)論如下：（1）采用羧甲基纖維素鈉（CMC），聚乙烯吡咯烷酮（PVP）這兩種種分散劑進(jìn)行比較試驗(yàn)，從試驗(yàn)現(xiàn)象和試驗(yàn)效果來(lái)看，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作為分散劑能夠更好提高碳納米管在水泥基體中的分散性；（2）采用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作為分散劑，與碳納米管進(jìn)行混合，制

3、備水泥砂漿標(biāo)準(zhǔn)試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天后測(cè)量其抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大為59.2MPa，較素水泥砂漿提高了40.3%；抗折強(qiáng)度達(dá)到最大為8.9MPa，較素水泥砂漿提高了20.2%；撓曲強(qiáng)度達(dá)到最大為8.3MPa，較素水泥砂漿提高了30.7%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，碳納米管摻量在0.10wt%時(shí)，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度達(dá)到最大，摻量在0.08wt%時(shí)撓曲強(qiáng)度達(dá)到最大，隨后隨著摻量的增加抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度，撓曲強(qiáng)度逐漸降低；（3）采用酸化之后的碳納米管制備的水泥砂漿,經(jīng)過(guò)對(duì)試件的抗壓，抗折，三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，分析了酸化之后的碳納米管對(duì)

4、水泥砂漿宏觀力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明酸化以后的碳納米管制備的水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度最大為III中原工學(xué)院碩士學(xué)位論文Abstract62.4MPa，較素水泥砂漿提高了47.5%；抗折強(qiáng)度最大為11.3MPa，較素水泥砂漿提高了52.7%；撓曲強(qiáng)度最大為9.3MPa，較素水泥砂漿提高了47.6%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，酸化之后的碳納米管摻量在0.05%時(shí)，其試塊的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、撓曲強(qiáng)度達(dá)到最大，隨后隨著摻量的增加其強(qiáng)度逐漸降低；（4）利用納米壓痕儀測(cè)試摻加碳納米管的水泥漿的彈性模量和硬度，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)碳納米管摻量在

5、從0.0%到0.08%的過(guò)程中，水泥漿的彈性模量均值從26.1GPa提高到28.8GPa，硬度均值沒(méi)有太大影響。隨著碳納米管摻量的增加，低密度硅酸鈣凝膠的體積分?jǐn)?shù)逐漸降低，高密度硅酸鈣凝膠的體積分?jǐn)?shù)逐漸增加。關(guān)鍵詞：碳納米管；抗壓強(qiáng)度；撓曲強(qiáng)度；硬度；彈性模量；水泥基材料；力學(xué)性能；納米壓痕儀Themechanicalpropertiesofthecement-basedcompositesreinforcedbytheacidifiedcarbonnanotubesMajor:Architectura

6、lAndCivilEngineeringStudentName:ChenXingYuSupervisor:WangJingYanAbstractDuetocarbonnanotubesorwindingincementslurryarepronetogettogether,sotheinfluenceofcarbonnanotubesreinforcedcementbasecompositematerialsmechanicsperformanceisoneoftheindicatorsofcarbon

7、nanotubescangooddispersedintheslurry.Polyvinylpyrrolidone(PVP)dispersantshavebeenfoundbysomeresearchersinrecentyearstobeabletodispersecarbonnanotubesincement-basedmaterials.Buteventhen,thevanderWaalsattractionbetweencarbonnanotubesstillaffectsthedispersi

8、onofcarbonnanotubesinthewatermud.Inthispaper,carbonnanotubesaretreatedwithdichloromethaneandinterchlorinatedperoxybenzoicacidtostudytheeffectofcarbonnanotubesonthemechanicalpropertiesofcement-basedcomposites.Becausecarbonn