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氧化石墨烯(GO)和碳纳米管(CNTs)是具有极大强度、韧性及比表面积的碳纳米材料,在分散状态均匀且稳定的前提下能显著改善水泥基复合材料的力学性能、导电性压敏性及耐腐蚀抗冻融等多方面性能。将GO/CNTs复掺制备水泥基复合材料是碳基纳米材料增强水泥基材料的一个新思路和研究方向。目前学者对复掺GO/CNTs水泥基复合材料的研究主要集中在二者对力学性能的协同改善作用方面,而对二者复掺对导电性能及压敏响应特性方面还缺乏研究。本文对复掺GO/CNTs在不同分散剂条件下的分散性进行研究,通过观察分散液的分层现象并结合水泥基试件的抗压强度宏观性能,综合分析分散剂的种类对GO/CNTs分散性的影响。并研究在分散性良好的前提下复掺GO/CNTs水泥基试件的早龄期(3 d)和28 d时的抗压强度,结合扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析手段进一步探讨其影响机理。另外采用四电极法测试试件的导电性能以及在不同最大加载力循环作用下的压敏响应特性,讨论GO和CNTs对水泥基复合材料导电性能的影响,以及结合水泥基试件的电阻变化率-应力的压敏响应曲线和计算的敏感因子来探讨复掺GO/CNTs水泥基试件的压敏性能,并对制备复掺GO/CNTs的自感知水泥基传感器的可行性及其在结构健康监测(SHM)领域的应用进行展望。最后对不同GO/CNTs掺量配比的水泥基试件的抗压强度和电阻率进行正交极差分析,定量分析影响复掺GO/CNTs水泥基复合材料的抗压强度和导电性能的主要掺量影响因素。主要取得以下成果:(1)采用十二烷基硫酸钠(SDS)、聚乙烯吡络烷酮(PVP)和聚羧酸减水剂(PCs)三种不同分散剂制备了GO/CNTs混合分散液以及复掺GO/CNTs的水泥基试件,通过静置观察及抗压强度测试得出,当使用聚羧酸减水剂(PCs)分散时,混合分散液具有最稳定的分散状态,同时水泥基试件具有最高的抗压强度,即聚羧酸减水剂(PCs)对复合GO和CNTs在溶液及水泥基体中的分散效果最好。(2)GO和CNTs均能改善水泥基材料的抗压强度,将二者以适当配比复掺后能更进一步地改善水泥基复合材料早龄期(3 d)和28 d龄期下的抗压强度,其中在早龄期(3 d)下0.08%GO-0.04%CNTs(8G4C)试件的抗压强度最大(43.1 MPa),相比空白试样0G0C和分别单掺0.08%GO的8G0C试样及单掺0.04%CNTs的0G4C试样的抗压强度分别提高37.7%、8.0%和29.0%,在28 d龄期下0.02%GO-0.04%CNTs(2G4C)试件的抗压强度最大(58.2 MPa),相比空白试样0G0C和分别单掺0.02%GO的2G0C试样及单掺0.04%CNTs的0G4C试样的抗压强度分别提高了18.1%、13.9%和11.3%。由扫描电镜(SEM)观察到3 d和28 d时,复掺GO/CNTs水泥试件的水化产物微观形貌都更为致密,水化产物搭接紧密,XRD分析结果表明其水化产物主要有碳酸钙Ca CO3、水化硅酸钙C-S-H、氢氧化钙CH和钙矾石Aft等,同时水泥原料硅酸二钙C2S和硅酸三钙C3S的峰较空白试样显著降低,说明复掺GO/CNTs后水泥的水化反应进行得比较彻底。(3)由试件的电阻率测试结果显示,复掺GO/CNTs水泥基试件的电阻率均高于单掺GO的水泥基试件,但始终低于空白试样的电阻率,表明复掺GO/CNTs能在一定程度上改善水泥基材料的导电性能,另外在较大CNTs掺量下(0.08%和0.12%)时,复掺入GO后水泥基试件的电阻率出现了下降趋势,表明GO能改善CNTs在水泥基体中的分散,从而改善了GO/CNTs水泥基复合材料的导电性。(4)在相同最大加载力循环作用下,在固定GO掺量时,复掺GO/CNTs试样电阻变化率FCR的幅值随CNTs掺量的增大而先增大后减小,其中在0.02%GO-0.04%CNTs(2G4C)掺量配比时的试件FCR幅值最大,在10 MPa(4 k N)的最大加载力循环作用下的FCR幅值约为1.4%,其敏感因子k达到了36.0,是分别单掺0.02%GO(2G0C)或0.04%CNTs(0G4C)试件的4倍左右,表明复掺GO/CNTs能显著改善水泥基复合材料的压敏响应特性。(5)在不同最大加载力循环作用下,复掺GO/CNTs试样的FCR幅值均随加载幅值的增大而增大,表明复掺GO/CNTs的水泥基试件的压敏性增强,而计算出的敏感因子k表现为随加载幅值的增大而减小,是由于随加载幅值的增大,试件FCR幅值与应变幅值增长之间并不呈线性关系,即FCR幅值的增长程度不及应变幅值,因此由FCR变化的绝对值与应变变化的比值计算出来的敏感因子k随加载幅值的增大而下降。由压敏响应特性的研究表明复掺GO/CNTs的水泥基试件具有制备自感知水泥基传感器的可行性,有望用于结构健康监测领域。(6)对不同GO/CNTs掺量配比的水泥基试件抗压强度和电阻率测试结果进行极差分析,结果显示GO掺量是影响复掺GO/CNTs水泥试件抗压强度的主要因素,而CNTs掺量对试件导电性能影响较为显著。根据该结论可合理配制符合性能要求的GO/CNTs水泥基材料,在保证其性能达标的同时又能减少成本。