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不同養(yǎng)護(hù)齡期下碳納米管水泥基復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度研究
石小冬 2023/6/14 19:24:29
（接上頁）30min后形成MWCNTs懸浮液待用。在凈漿攪拌鍋中加入水泥，倒入均勻分散好的MWCNTs 懸浮液，慢速攪拌2min，再分別加入TBP、減水劑和剩余的去離子水，靜停30s后快速攪拌4min制得CNT/CC凈漿，最后將攪拌均勻的拌合物澆筑至涂油的 25mm×25mm×25mm三聯(lián)試模中，并振實(shí)排除氣泡，將試件帶模移至標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)24h后拆模。拆模后試件繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 3d、7d 和 28d 待測(cè)。
1.3 測(cè)試方法
采用YES-300型電液式壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試不同養(yǎng)護(hù)齡期的CNT/CC試件抗壓強(qiáng)度，所報(bào)道的抗壓強(qiáng)度為3個(gè)試件的平均值。CNT/CC抗壓試驗(yàn)參照《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法GB/T 17671-1999》規(guī)范�？箟涸囼�(yàn)過程如圖2所示。
表3 CNT/CC配合比/g
試件 水泥 去離子水 MWCNTs 表面活性劑 減水劑 消泡劑
PVP-0 100 28 0.00 0.00 0.3 0.13
PVP-1 100 28 0.05 0.20 0.3 0.13
PVP-2 100 28 0.08 0.32 0.3 0.13
PVP-3 100 28 0.10 0.40 0.3 0.13
PVP-4 100 28 0.20 0.80 0.3 0.13
PVP-5 100 28 0.30 1.20 0.3 0.13
PVP-6 100 28 0.50 2.00 0.3 0.13
圖2 CNT/CC抗壓試驗(yàn)過程圖
2 結(jié)果與討論
在相同水膠比條件下，CNT/CC不同養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)的抗壓強(qiáng)度如圖3（a）所示。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加，水泥基復(fù)合材料的抗壓性能不斷增強(qiáng)。養(yǎng)護(hù)齡期為3d和7d時(shí)，CNT/CC的抗壓力學(xué)性能變化情況基本相同。如圖3（b）和（c）所示，CNT-1和CNT-2試樣組的抗壓強(qiáng)度較空白試樣組得到顯著增加。CNT-1、CNT-2試樣組3d抗壓強(qiáng)度分別提高了7.0%、10.5%，CNT-1、CNT-2試樣組7d抗壓強(qiáng)度分別提高了9.6%、14.4%。這表明摻入0.05wt%、0.08wt%的MWCNTs可以提高早期水泥凈漿的抗壓性能。隨著MWCNTs摻量的增加，其他CNT/CC試件的早期抗壓強(qiáng)度較空白試樣組有所降低。CNT-3、CNT-4、CNT-5、CNT-6試樣組3d抗壓強(qiáng)度的降低幅度分別為0.9%、7.9%、3.5%、7.9%，CNT-3、CNT-4、CNT-5、CNT-6試樣組7d抗壓強(qiáng)度的降低幅度分別為0.8%、9.6%、2.4%、8.0%。這表明在水化初期低摻量的CNT/CC試件水化速度較快，當(dāng)MWCNTs摻量過大時(shí)會(huì)產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象，影響早期水化反應(yīng)，導(dǎo)致水泥基材料前期抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢。
圖3 不同養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)CNT/CC的抗壓強(qiáng)度
（a）在3d、7d、28d養(yǎng)護(hù)齡期下，不同 MWCNTs摻量的CNT/CC抗壓強(qiáng)度；
（b）3d養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)較空白組的抗壓強(qiáng)度提高比例；（c）7d養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)較空白組的抗壓強(qiáng)度提高比例；（d）28d養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)較空白組的抗壓強(qiáng)度提高比例
如圖3（d）所示，養(yǎng)護(hù)齡期為28d時(shí)，摻入少量的MWCNTs有效改善了水泥基材料的抗壓力學(xué)性能。當(dāng)MWCNTs摻量為0.05wt%時(shí)，CNT-1試件抗壓強(qiáng)度比CNT-0空白試件提高了25.7%，當(dāng)MWCNTs摻量為0.08wt%時(shí)，CNT-2試件抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值，比空白試件提高了31.1%。隨著MWCNTs摻量的增加，CNT/CC試件抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢(shì)。當(dāng)MWCNTs摻量為0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.5wt%時(shí)，材料抗壓強(qiáng)度較于空白試件分別提高了10.2%、7.1%、7.0%、7.0%。這是由于摻入少量納米級(jí)別的MWCNTs可以降低水泥基體的孔隙率，改善水泥基材料的孔隙結(jié)構(gòu)[7]。MWCNTs與水泥基體能很好地粘結(jié)，復(fù)合材料的水化產(chǎn)物包裹在MWCNTs表面，使MWCNTs在水化產(chǎn)物中可以發(fā)揮良好的網(wǎng)狀填充和橋聯(lián)作用[8]。在水泥基體中摻加少量的MWCNTs能夠有效減少外力作用下對(duì)試件的破壞，從而起到增強(qiáng)的效果。隨著MWCNTs摻量進(jìn)一步增加，過多的MWCNTs容易在水泥基體中發(fā)生纏繞團(tuán)聚現(xiàn)象，不利于其在水泥中分散，過度的堆聚狀態(tài)更容易形成應(yīng)力集中，致使MWCNTs摻量較大的水泥（未完，下一頁）
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