丁苯橡胶乳液/碳纳米管复合改性水泥砂浆性能研究

摘要

多壁碳纳米管（MWCNTs）水泥砂浆是一种富有发展潜力的新型混凝土用健康监测材料。许多国内外研究者都在致力于MWCNTs水泥砂浆性能的研究，其中MWCNTs与水泥基相容性的改善是难点之一。由于丁苯橡胶乳液（SBR）具有轻质、均匀、憎水、成膜等特性，同时与MWCNTs和水泥相容性好，作者提出SBR/MWCNTs复合改性水泥砂浆的研究思路。研究SBR、MWCNTs掺量对水泥基复合材料的力学性能、导电性能以及机敏性能的影响，同时对比两种不同 MWCNTs对其力学性能的影响。采用微观分析方法，探讨了SBR和MWCNTs在水泥基复合材料中的作用特性和改性机理。
　　首先，以掺量为（0～20％，水泥质量比）的 SBR，掺量为（0～0.3%，水泥质量比）的MWCNTs制备水泥砂浆试件，进行了SBR/MWCNTs复合改性与SBR和MWCNTs单独改性水泥砂浆力学性能对比实验研究。当掺入20%SBR/0.08%MWCNTs时，水泥砂浆抗压强度达到最大值57.0Mpa，掺入20%SBR/0.1%MWCNTs时，其抗折强度达到最大值14.17Mpa。SBR/MWCNTs复合改性比SBR和MWCNTs单独改性水泥砂浆效果更好。
　　其次，以羧基化MWCNTs和羟基化MWCNTs分别与SBR混合配制改性水泥砂浆试件。对比了羧基化、羟基化两种不同 MWCNTs对改性水泥砂浆力学性能的影响，同时研究了羟基化MWCNTs对其断裂韧性的影响。在15%SBR/0.08%MWCNTs掺量时，两种改性水泥砂浆的抗折强度分别为12.07Mpa、11.23MPa。临界荷载在0.8%MWCNTs掺量时达到最大值2.806KN，断裂能在0.1%MWCNTs掺量时达到最大值242.7N/m
　　并且，在对比羧基化、羟基化MWCNTs研究基础上选用羧基化MWCNTs和SBR混合配制 SBR/MWCNTs复合改性砂浆，与 MWCNTs单独改性砂浆导电性能和机敏性能对比研究。水泥砂浆掺入20%SBR/0.3%MWCNTs时，机敏性能最好，电阻变化率达到最大值17.6%。
　　最后，采用SEM、XRD、EDS等微观测试技术对SBR/MWCNTs水泥砂浆材料的作用特性和微观机理进行了分析。研究表明，SBR/MWCNTs共同基体在尺寸小的裂缝以及孔隙缺陷处可以起到桥联和网状填充作用；SBR/MWCNTs复合改性水泥砂浆，能够促进水泥基复合材料的水化反应，同时改善其微观结构。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2碳增强水泥基复合材料研究现状

1.3 聚合物改性水泥基研究现状

1.4 应用研究中存在的主要问题

1.5 本文研究思路和主要研究内容

第二章 丁苯橡胶乳液/羧基碳纳米管水泥砂浆力学性能研究

2.1 引言

2.2 试验材料与试件制备

2.3 丁苯橡胶乳液/羧基碳纳米管水泥砂浆基本力学性能

2.4 丁苯橡胶乳液/羟基碳纳米管断裂韧性性能

2.5 丁苯橡胶乳液/羧基碳纳米管对水泥砂浆吸水率的影响

2.6 本章小结

第三章 丁苯橡胶乳液/羟基、羧基碳纳米管水泥砂浆力学性能对比研究

3.1 试验材料与试件制备

3.2 丁苯橡胶乳液/羟基、羧基碳纳米管水泥砂浆性能对比研究

3.3龄期对丁苯橡胶乳液/羟基碳纳米管水泥砂浆性能的影响

3.4 本章小结

第四章 丁苯橡胶乳液/羧基碳纳米管水泥砂浆机敏性能研究

4.1 引言

4.2 试验材料及方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 丁苯橡胶乳液/羧基碳纳米管水泥砂浆微观结构分析

5.1 引言

5.2 试验材料与试件制备

5.3 SEM分析

5.3 EDS能谱分析

5.4 XRD物相分析

5.5 拉曼光谱分析

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢