為提高水泥基材料的性能,將碳納米管作為增強組分,利用超聲分散方法制備了碳納米管增強水泥基注漿材料,并對其注漿性能進行了分析。通過力學(xué)性能測試、穩(wěn)定性測試、流變性能實驗、耐久性實驗和抗裂性能實驗等分析了碳納米管摻量對注漿材料試樣的抗壓強度、抗折強度、穩(wěn)定性、流變性、耐久性和抗裂性能等的影響。結(jié)果表明,當(dāng)碳納米管摻量為0.4%（質(zhì)量分數(shù)）時,注漿材料試樣的抗壓強度與抗折強度最佳,分別可達22.6和5.2 MPa,相比未摻碳納米管試件的16.2和3.2 MPa,分別提高了39.5%和62.5%;當(dāng)碳納米管摻量增加到0.5%（質(zhì)量分數(shù)）時,注漿材料試樣達到穩(wěn)定的時間和漿狀物剩余體積相比未摻碳納米管試件分別提升了60.0%和6.8%,說明隨著碳納米管摻量的增加,注漿材料試樣的穩(wěn)定性逐步提升;在注漿材料中加入碳納米管,能夠形成橫豎交錯的組織形狀,產(chǎn)生絮凝結(jié)構(gòu),在一定程度上增加了注漿材料試樣的剪切應(yīng)力,提高了注漿材料的流變性;碳納米管的摻入,能夠有效提升注漿材料試樣的抗氯離子滲透能力、耐久性和抗裂性能,降低注漿材料試樣的析水率。碳納米管增強水泥基注漿材料的各項性能符合實際施工應(yīng)用需求,適合推廣使用。 

【文章來源】：功能材料. 2020,51(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

應(yīng)變片的實物圖

當(dāng)水灰比的數(shù)值固定時,碳納米管摻量的變化將直接影響注漿材料試樣的抗壓強度與抗折強度等力學(xué)性能。圖2為碳納米管摻量變化下,注漿材料試樣力學(xué)性能的變化情況。從圖2可以看出,隨著碳納米管摻量的增加,注漿材料試樣的抗壓強度和抗折強度均呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。當(dāng)碳納米管摻量<0.4%(質(zhì)量分數(shù))時,注漿材料試樣的抗壓強度和抗折強度,隨碳納米管摻量的增加而增加;當(dāng)碳納米管摻量為0.4%(質(zhì)量分數(shù))時,注漿材料試樣的抗壓強度與抗折強度升至最高,分別可達22.6和5.2 MPa,相比未摻碳納米管試件的16.2和3.2 MPa,分別提高了39.5%和62.5%。這是因為在注漿材料試樣中,碳納米管均勻分布,水泥基體發(fā)生收縮而出現(xiàn)的縮小尺寸與微裂紋發(fā)生情況降低,碳納米管發(fā)揮的橋連效應(yīng)導(dǎo)致水泥基體中的微裂紋擴張得到有效延緩,增強了注漿材料試樣的韌性效果;水泥基體中的水化產(chǎn)物與碳納米管發(fā)生反應(yīng),水泥基體與碳納米管之間發(fā)生化學(xué)作用力,提升界面性能,改善了注漿材料試樣的整體宏觀性能;此外,孔結(jié)構(gòu)與孔隙率也是影響注漿材料試樣性能的關(guān)鍵影響因素,存在大孔徑孔過多或孔隙率過大,都會導(dǎo)致注漿材料試樣的力學(xué)性能變差,在水泥基體中摻加碳納米管,可有效改善水泥基體的孔結(jié)構(gòu)。由圖2可知,當(dāng)碳納米管摻量>0.4%(質(zhì)量分數(shù))時,注漿材料試樣的抗壓強度和抗折強度,隨碳納米管摻量的增加而降低。這主要是由于使用分散劑導(dǎo)致的,當(dāng)碳納米管摻量較低時,注漿材料試樣內(nèi)的空間較充足,分散劑有足夠的活動空間,碳納米管不容易出現(xiàn)團聚現(xiàn)象,因此能夠均勻地分布于注漿材料試樣中;但當(dāng)碳納米管摻量逐漸增加時,碳納米管無法均勻分散,攪拌過程中產(chǎn)生團聚現(xiàn)象,注漿材料試樣中混入大量氣泡,水泥基體中重新出現(xiàn)微孔洞以及蜂窩,導(dǎo)致注漿材料試樣的力學(xué)性能降低。綜上所述,若要改善水泥基體的力學(xué)性能,需要合理摻量的碳納米管均勻分布于水泥基體中時,才能充分發(fā)揮碳納米管的作用。當(dāng)碳納米管摻量為0.4%(質(zhì)量分數(shù))時,注漿材料試樣的力學(xué)性能最佳。

將注漿材料試樣靜置一段時間后,試樣中有水分析出,水分析出后,用剩余注漿材料試樣的體積來描述注漿材料的穩(wěn)定性。析出的水分越少,所剩余的注漿材料試樣體積越大,穩(wěn)定性也越大。碳納米管增強水泥基注漿材料的穩(wěn)定性越好,工程質(zhì)量也越好。本文實驗水灰比為0.4,碳納米管的摻量對注漿材料試樣穩(wěn)定性的影響如圖3所示。從圖3可以看出,隨著碳納米管摻量的增加,注漿材料試樣達到最終穩(wěn)定的時間逐漸縮短,水分析出量逐漸降低,漿狀物剩余體積不斷增加。當(dāng)碳納米管摻量為0和0.5%(質(zhì)量分數(shù))時,達到穩(wěn)定的時間分別為160和100 min,漿狀物剩余體積分別為854和912 mL,分別提升了60.0%和6.8%。這說明隨著碳納米管摻量的增加,注漿材料試樣的穩(wěn)定性逐步提升。2.3 碳納米管摻量對試樣流變性影響

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3222781