掺石墨烯复相导电水泥基材料电-热和机敏性研究

《掺石墨烯复相导电水泥基材料电-热和机敏性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：TU599论文编号：102870118-S145学科分类号：081402硕士学位论文掺石墨烯复相导电水泥基材料电-热和机敏性研究研究生姓名陈敏学科、专业结构工程研究方向混凝土结构与性能指导教师高培伟教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringElectrothermalandSensitivePropertiesofMultiphaseConductiveCement-

2、basedMaterialswithGrapheneAThesisinConstructionEngineeringbyChenMinAdvisedbyProf.GaoPeiweiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或

3、证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2018.4.2南京航空航天大学硕士学位论文摘要掺特定功能材料的水泥基材料可实现材料多功能化，弥补其功能单一、应用领域窄的缺陷。而导电水泥基材料作为一种多功能材料可嵌入混凝土结构中作为加热元件用于道路融雪、建筑采暖、结构智能监测及电磁屏蔽等领域，并保持其结构完整性。本文研究了复相导电水泥基材料的电-热及机敏性能，具体研究内容和结论如下：通过正交试验研究了纤维CF、纳米

4、材料CNT掺量、水灰比/纤维SF掺量对水泥净浆/砂浆的物理、力学和导电性能影响，确定了最优化配比；研究了聚合物对纳米材料CNT水泥净浆性能影响，确定最佳聚灰比为0.02；探讨了纳米材料GS及纳米材料GN对复相水泥浆体性能的影响。研究了通电加热及循环加热条件下导电砂浆温度、变形及电阻率变化，不同配比导电砂浆在60V电压下通电2h后达到稳定状态，试件外表面最大增温为11.9℃；导电砂浆变形率初期随温度增加接近直线增长，后略降低；导电砂浆电阻率随温度先降后增，后趋于稳定；循环变形曲线与温度曲线较好地吻合，但后几个周期的终端温度略降低。研究了导电混凝土在循环荷载及受弯条件下的机

5、敏性，在循环荷载下，混凝土电阻率在每个循环内的变化存在可逆性，不同周期的荷载-电阻率变化规律基本一致；掺0.5%纤维CF和1%纳米材料CNT的导电混凝土受弯机敏性较好，电阻变化率达到10.37%，且受弯过程中电阻变化率与应变的变化系数均大于0.95，相关性较好。用ANSYS模拟分析了导电砂浆通电下的温度场、位移及应力-应变情况，对比上表面中心线温度试验结果与模拟结果，发现温度分布规律大致相同，均为抛物线型，表明该分析方法可行；由加热引起的第一主应变数量级比由重力引起的大2级。本文的创新之处在于研究了导电砂浆通电加热时的变形率，发现导电砂浆的热变形规律较为稳定，并处于可逆

6、状态。关键词：导电材料，纳米材料G，热变形，机敏性能，温度场模拟I复相导电水泥基材料电-热和机敏性能研究II南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTAddingspecificfunctionalmaterialsintocement-basedmaterialwillmakeitbemorefunctionalized,andmakeupforitsshortcomingsofasinglefunctionaswellasnarrowapplicationfield.Conductivecement-basedmaterialscanbeembeddedintoc

7、oncretestructuresasself-heatingelementsforroadsnowmelt,buildingheating,indoordehumidification,intelligentmonitoringandelectromagneticshielding,meanwhile,maintainingitsstructuralintegrity.Theelectrothermalandsmartpropertiesofmulti-phaseconductivecement-basedmaterialsarestu