复掺GO/CNTs的水泥净浆试件压敏性能试验研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yxzapricot
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae,MP)感染患者后引起肺炎支原体肺炎(Mycoplasma pneumoniae pneumonia,MPP),MPP也是社区获得性肺炎(community acquired pneumonia,CAP),因此MP也是引起CAP的一种病原体。MP的感染遍布全球,通常爆发于社团,尤其对老人及儿童危害严重,但至今仍无有效疫苗。MP的一端带有的粘附器
电涡流调谐质量阻尼器(电涡流TMD)是一种采用电涡流阻尼单元的TMD,具有结构简单、可靠性高、耐久性好和维修方便等优点。但是由于电涡流阻尼效率低,并且对影响电涡流阻尼系数大小的各个参数认知有限,从而导致阻尼系数难以调节,虽然在工程领域陆续有些改进,但是相关参数的影响显著程度尚未有相关研究,在大型工程的结构减振中应用较少。所以,本文对电涡流阻尼单元相关参数进行理论研究、仿真模拟以及试验验证,详细地分
雷公藤作为传统中药用于治疗类风湿性关节炎和红斑狼疮等疾病已有几百年历史,现代药理学研究表明雷公藤还具有抗肿瘤的作用。雷公藤以根入药,有关其化学成分和生物活性的研究集中在其根部。本研究以雷公藤茎为研究对象,综合应用各种色谱分离技术(正相硅胶柱色谱、MPLC、Sephadex LH-20及HPLC等)和波谱鉴定技术(1D NMR、2D NMR、HR-ESI-MS和UV等)从中共分离鉴定了42个二萜类和
柯萨奇病毒B组5型(Coxsackie virus B5,CVB5)是导致手足口病(Hand-foot-and-mouth disease,HFMD)的主要病原体之一,主要感染5岁以下婴幼儿,多发生于夏秋季。CVB5的主要传播途径是粪-口途径,在肠道中增殖,随后通过血液循环到达到其他组织器官,进而引发疾病。临床症状通常表现为发热,黏膜皮疹和疱疹等,病情严重者会导致神经性并发症,甚至死亡。近年来,由
Al-Si-Cu铝合金因其优异的力学性能、铸造性能和切削加工性能,被广泛应用于军事装备、航天航空、汽车部件和精密设备等各个行业。然而,随着现代社会的进步,特别是交通运输和航天航空等尖端科技领域的迅速发展,仅仅局限于Al-Si-Cu铝合金的自身的研究已经不能够满足应用环境对其性能和轻量化的双重要求,极大地限制了Al-Si-Cu铝合金的应用价值。因此,为了提高Al-Si-Cu系铝合金的强韧性,本研究以
在老龄化程度升高,心理疾病患者人群数量持续增长,特教机构建设水平参差不齐的时代背景下,能够在一定程度上有效帮助人们改善精神的虚拟康复性景观无疑有着重要的存在意义。本研究旨在通过理论及实证研究,提出有实际参考意义的虚拟康复性景观设计原则及设计方法,以促进虚拟康复性景观的发展及进步。本研究以实证研究法及问卷调查法作为主要研究方法,利用眼动追踪作为实验技术手段,分析了虚拟康复性景观对处在精神压力状态下的
中国宅第园林是社会、经济、文化相互结合的艺术与生活的形体设计,是中华民族精神与自然环境结合下的综合环境设计。纵观历史,宅第园林具有悠久的发展演变历程,是中国传统园林的形式之一。云南宅第园林虽然形成发展较晚,但在云南独特的自然环境与多元文化的影响下,宅第园林也呈现出丰富园林类型和鲜明的地域文化特色,展现出园主的日常生活环境与艺术审美追求。本论文通过文献研读以及相关历史考据梳理,借助宅第园林的观念史、
随着科学技术水平及加工技术的快速发展,智能化、微型化、节能化、轻量化设备已经开始在航空航天、船舶海洋、汽车和电子等主要行业广泛应用。其中微机电系统(MEMS)设备成为了重要的部分。其发展需要进行关键的设计,其中最重要的是有效地去除微机电系统内部电子元件产生的热量以保持微机电设备的使用寿命以及可靠性。由于微通道热沉以散热性能好,安装空间需求小、质量轻、制作成本低等优点成为了重要的微型散热设备及传热学
神经管(neural tube)是发生中枢神经系统的始基,起源于胚体神经外胚层,在胚胎发育过程中,脊索诱导其背侧中线的神经外胚层形成神经板并发育成神经管。神经管缺陷(neural tube defects,NTDs)也被称作神经管畸形,在胚胎早期发育时,因神经管不能闭合或闭合不完整导致,是发病概率仅次于先天性心脏病的一种常见先天性畸形。NTDs的起因非常复杂,可能由受环境和遗传因素相互作用引起的。
颗粒增强复合材料一般由基体和夹杂组成,夹杂呈颗粒或纤维状,随机分布在基体内。界面作为连接基体与夹杂的纽带,有着极其重要的力学性质。在材料的制造过程中,基体与夹杂之间的化学反应,两相之间的粘结状态因过高的荷载发生断裂亦或是人为的在夹杂表面添加涂层以保护夹杂不受外界侵蚀等因素,会导致不完美界面的产生。为研究界面对复合材料细观及宏观力学性能的影响,本文将界面相的概念引入到Voronoi单元有限元模型中,