發(fā)布時間：2020-07-04 03:53

【摘要】：碳納米管作為在21世紀初其中一種最具有發(fā)展前景的納米級材料,其自身優(yōu)異的力學、電學及耐久性能受到學術界的普遍青睞,而碳納米管對水泥基材料性能的研究與影響亦已成為國內外土木工程學術研究的熱點之一。本文基于碳納米管對水泥基材料的水化過程以及氯鹽侵蝕的作用與機理等課題進行了較全面、深入的探究。取得了以下主要研究成果:通過研究不同碳納米管摻量的水泥凈漿進行不同水化時間下的力學強度測定,連續(xù)時間下的電阻率與水化釋放熱監(jiān)測結果,與自身的凝結時間(初凝時間、終凝時間)的測定結果判斷碳納米管對水泥基材料的水化全過程作用規(guī)律,并結合綜合熱分析對水化產物進行分析。研究結果表明,碳納米管在水泥水化早期階段對力學強度變化的影響并不明顯甚至有略微的降低,會抑制C_3A的水化產物生成以及C-S-H的形成規(guī)模與成熟度;當進入水泥水化中期階段后,碳納米管對力學強度起較大的提高作用,大幅促進C_3S的水化反應,使氫氧化鈣量明顯增加;當進入水泥水化后期階段,碳納米管水泥基材料由于中期階段水化反應比較徹底并開始逐漸放緩水化反應,并發(fā)現(xiàn)碳納米管沒有明顯改變整個水化階段期間形成的CH總含量。通過使用掃描電鏡(SEM)分析、EDS與X射線物相分析(XRD)對碳納米管水泥凈漿在不同水化時間下的微觀測試,為碳納米管對水泥凈漿的水化過程作用提供微觀機理上的進一步解釋與理論依據(jù)。研究結果表明,在水泥水化的早期階段,通過對水化產物中鈣元素的變化趨勢與包裹層效應的觀察可知碳納米管對水泥水化具有抑制作用;對水化反應中期階段的C_2S、C_3S轉化為CH的程度,說明碳納米管此階段促進C_2S、C_3S的水化;在水化反應后期階段中,雖然碳納米管對C_2S、C_3S的水化反應仍起著促進作用,但由于水化反應已經(jīng)比較徹底,對照組的水化反應在此階段快于實驗組。但就水化反應的整個研究階段(標準養(yǎng)護條件下28天)來看,碳納米管的摻入雖沒有明顯改變整個水化階段期間形成的CH總含量,但卻影響著CH水化產物的結晶形態(tài)。通過對碳納米管水泥凈漿的水化過程作用研究,表明碳納米管摻量與水泥水化過程中的初凝時間以及電阻率低谷點(R點)均存在良好的線性關系,并建立了相應的數(shù)學關系式,為預測碳納米管復合材料水泥基復合材料的凝結時間和電阻率奠定了技術基礎。針對不同碳納米管摻量的水泥砂漿,分別進行兩類氯離子侵蝕環(huán)境(通電加速以及自然狀態(tài))下的氯離子侵蝕深度研究,對比其中的差異性。并對自然狀態(tài)下的氯離子侵蝕實驗進行氯離子含量滴定觀察自由氯離子的變化。研究結果表明,當在加速氯離子通電侵蝕環(huán)境中,碳納米管的摻入能使氯離子的遷移系數(shù)升高3.35~4.2倍,且隨著碳納米管摻量的增加,氯離子侵蝕情況呈加速趨勢,并存在碳納米管摻量與氯離子遷移系數(shù)的良好線性關系,可通過此關系快速確定氯離子遷移系數(shù);在自然狀態(tài)氯離子侵蝕實驗中,碳納米管的摻入在相同的侵蝕天數(shù)下,均使氯離子的侵蝕深度與自由氯離子含量增加,這說明在自然狀態(tài)下的氯鹽侵蝕,碳納米管亦能加速氯離子在水泥基體中的侵蝕情況。
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU528
【圖文】：

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本文編號：2740596