納米氧化硅和碳纖維復(fù)合砂漿性能與改性機制.pdf

1、已有研究發(fā)現(xiàn)納米二氧化硅水泥基復(fù)合材料具有高韌性、高強度、較好的抗疲勞和蠕變性、高斷裂安全性等優(yōu)異的力學(xué)性能;碳纖維水泥基復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗拉強度和抗彎強度及良好的靜電屏蔽性、導(dǎo)電性和壓敏性等優(yōu)點。因此本文將納米二氧化硅與碳纖維納/微多尺度復(fù)摻，通過納米二氧化硅加強碳纖維在基體中的分散及碳纖維與基體的界面，以期望得到具有更優(yōu)異力學(xué)性能和電學(xué)性能的水泥基復(fù)合材料。本文主要在單摻納米二氧化硅和碳纖維砂漿制備與性能研究的基礎(chǔ)上開展了復(fù)摻納米

2、二氧化硅和碳纖維砂漿的性能研究，具體如下:
　　(1)針對納米二氧化硅在水泥基復(fù)合材料難以分散的問題，及已有的研究主要集中在納米二氧化硅對水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響但對電學(xué)性能的研究還很少開展的現(xiàn)狀。采用機械攪拌和超聲波分散以及應(yīng)用減水劑對納米二氧化硅在水泥砂漿中進行分散，同時探討不同摻量的納米二氧化硅對水泥砂漿力學(xué)性能和電學(xué)性能的影響規(guī)律和作用機理，并確定納米二氧化硅在水泥砂漿中最佳摻量。研究結(jié)果表明，應(yīng)用物理分散和化學(xué)分散兩

3、者相結(jié)合的方法提高納米二氧化硅在水泥砂漿中的分散是可行的，納米二氧化硅復(fù)合砂漿抗折強度和抗壓強度及電阻率隨納米二氧化硅摻量的增加而增加。
　　(2)測試了摻加不同長度、不同摻量的碳纖維復(fù)合砂漿的力學(xué)性能和電學(xué)性能，并通過不同長度的碳纖維在水泥基體單位體積根數(shù)、分布平均中心間距及碳纖維在受到外界荷載作用下?lián)艹雠R界長度的計算對纖維增強機制進行了分析。研究結(jié)果表明，隨碳纖維摻量的增加，單位體積碳纖維復(fù)合砂漿內(nèi)碳纖維數(shù)量逐漸增加，平均中心

4、間距逐漸減小，單位體積內(nèi)碳纖維承受更多荷載及纖維臨界長度逐漸增加，碳纖維復(fù)合砂漿抗折強度和抗壓強度逐漸增加;同時碳纖維在砂漿內(nèi)相互搭接數(shù)量增多形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使得碳纖維復(fù)合砂漿電阻率逐漸降低。
　　(3)對不同納米二氧化硅摻量，不同碳纖維長度、摻量對納米二氧化硅與碳纖維復(fù)合砂漿力學(xué)性能和電學(xué)性能進行了研究和分析。研究結(jié)果表明，納米二氧化硅可促進碳纖維在水泥基體中的分散，增強碳纖維與水泥基體界面結(jié)構(gòu)和性能，從而提高水泥基復(fù)合材料的力學(xué)