浅谈多壁碳纳米管增强m140dsp砂浆的力学性能研究

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1、大连理工大学博士学位论文多壁碳纳米管增强M140DSP砂浆的力学性能研究姓名：高良丽申请学位级别：博士专业：结构工程指导教师：徐世烺20091001大连理工大学博士学位论文摘要本文立足普通市售材料、工程实用的养护工艺，展开了M140DSP砂浆的配制及性能研究，提出了新的搅拌方神SMT(three．speedmixingtechnics)法。为了降低M140DSP砂浆的脆性，本文探索性地应用多壁碳纳米管作为增强相，在普通力学试验机上进行了单轴直接拉伸和压缩性能的实验研究；在电子万能试验机上进行了三点弯曲性能的实

2、验研究；应用SEM、EPMA和ESEM分析了其增强机理。结果表明：1TSMT法配制的DSP砂浆流动性好，28天抗压强度可达150MPa。在配比和养护工艺相同的条件下TSMT法配制的DSP砂浆较CT(conventionaltecnnics)法配制的DSP砂浆不仅强度提高了41．2％而且浆体的流动性也较好。宏观楔入劈拉断面结构和微观ESEM分析表明TSMT法配制的材料均匀度高、孔结构得到了优化，结构致密。二者的热重曲线有明显的不同，前者的重量损失小。2TSMT法配制的M100以上的DSP砂浆的强度越高断裂能越小

3、。3以往学者研究的超高强混凝土(C100"--150)的破坏形态为劈裂炸飞，只剩下上下部锥体，破坏面平整光滑(即I型两端被限制型破坏)。本文的M140DSP砂浆棱柱体的压缩有三种有效的破坏形态：I型两端被限制；II型一端被限制，另一端劈裂破坏；Ⅲ型劈裂破坏。劈裂破坏可能体现了压缩破坏的本质。4添加0．02％水泥质量的A—MWNTs(定向多壁碳纳米管)后，A．MWNTs羰基化分散体．M140DSP砂浆复合材料的抗折强度、抗压强度分别比相同条件下制得的M140DSP砂浆的增加了5．4％、8．4％。而A．MWNTs

4、水分散体．M140DSP砂浆复合材料的抗折强度、抗压强度分别比相同条件下制得的M140DSP砂浆的增加了20．7％，15．9％。5在破坏形态和位置相同的情况下，掺入水泥质量0．02％的PVA纤维后M140DSP砂浆棱柱体抗压和弯曲性能的提高不明显；抗拉强度提高了39．3％，极限拉应变提高了101．7％。而掺入水泥质量0．02％的长多壁碳纳米管L．MWNT-1030后使得M140DSP砂浆的棱柱体抗压强度和极限压应变分别提高了68．7％和24．9％；弯曲荷载和弯曲挠度分别提高了35．8％和14．9％；抗拉强度和

5、极限拉应变分别提高了72．7％和73．8％，而且拉伸应力．应变曲线出现了非线性特征。但是在制作工艺相同的情况下，随着长多壁碳纳米管掺量(最大掺量为0．2％wt水泥)的增加没有出现复合材料的性能提高幅度正向增大。6碳纳米管的增强增韧机制为：拔出与脱粘、桥联和钉扎与显微填充作用；碳纳米管在基体中发挥增强增韧效果最好的方式是在基体的缺陷部位发挥拔出与脱粘、桥联和钉扎与网状填充作用，从而与基体形成最佳的组合，优势互补。多壁碳纳米管增强M]40DSP砂浆的力学性能研究关键词：M140DSP砂浆；多壁碳纳米管；增强机理；

6、ESEM；大连理工大学博士学位论文AbstractⅢSPaDerstudiedtheproductionandpropertiesofM140DSPmortarbasedoncommerciallyacceptablematerialsandfield—curing，andproposedanewmixingtechnic—SMT(three．speedmixingtechnics)．InordertodecreasethebrittlenessofM140DSPmortar．multi．walledcarb

7、onnanotubes(MWNTs)wasaddedintoitasareinforcement．Applingtheordinarymechanicaltestmachines，uniaxialtensileandcompresspropertieswerestudied．Andtheelectronicmechanicaltestmachinewasappliedtostudythethree．pointbendingproperties．TheSEM．EPMAandESEMexaminationsof触

8、cturesurfaceshowedthemainre．inforcingmechanisms．Theresultsshown：1ThemixturesmixedbyTSMThavebetterworkabilityandat28．dayage，thecompressivestrengthreaches150～口a．Atthesalllemixproportionandcuring．theCTmix