掺石墨烯复相导电水泥基材料电—热和机敏性研究
发布时间：2021-01-04 09:11
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;...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纳米材料TEM图像
表 2.6 纤维 CF 的基本性能直径（μm）根数（根）含碳量（%）拉伸强度（MPa）拉伸模量（GPa）伸长率（%）密度（103kg/m3)电阻率（ ·cm）≤8 12000 ≥95 ≥3500 ≥210 2.1 1.74-1.79 1.0-1.6表 2.7 纳米材料 CNT 的性能指标纯度 直径 长度 比表面积 密度>95wt% 10-20nm ~50μm 350 2.1g/cm3表 2.8 纳米材料 GS 的性能指标纯度 厚度 直径 层数 电导率 比表面积>99wt% 0.55-1.2nm 0.5-3μm 1-5 layers 1000～1500 S/m 100-200m2/g表 2.9 纳米材料 GN 的性能指标纯度 厚度 直径 层数 密度 溶液颜色>99.5wt% 4-20nm 5-10μm <20 layers 0.6g/cm3黄褐色
表 2.6 纤维 CF 的基本性能直径（μm）根数（根）含碳量（%）拉伸强度（MPa）拉伸模量（GPa）伸长率（%）密度（103kg/m3)电阻率（ ·cm）≤8 12000 ≥95 ≥3500 ≥210 2.1 1.74-1.79 1.0-1.6表 2.7 纳米材料 CNT 的性能指标纯度 直径 长度 比表面积 密度>95wt% 10-20nm ~50μm 350 2.1g/cm3表 2.8 纳米材料 GS 的性能指标纯度 厚度 直径 层数 电导率 比表面积>99wt% 0.55-1.2nm 0.5-3μm 1-5 layers 1000～1500 S/m 100-200m2/g表 2.9 纳米材料 GN 的性能指标纯度 厚度 直径 层数 密度 溶液颜色>99.5wt% 4-20nm 5-10μm <20 layers 0.6g/cm3黄褐色
【参考文献】：
期刊论文
[1]多壁碳纳米管水泥基复合材料的压敏性能研究[J]. 王琴,王健,刘伯伟,吕春祥,董贻晨. 硅酸盐通报. 2016(09)
[2]碳纳米管水泥基复合材料机敏性能研究[J]. 李云峰,孙章平,孙静,张弛,张涛. 混凝土与水泥制品. 2016(03)
[3]钢纤维-石墨烯导电混凝土受弯过程的力-电效应试验研究[J]. 张苡铭,俞乐华. 混凝土. 2016(02)
[4]石墨烯/水泥复合材料的制备及电学、压敏性能研究[J]. 马颖,安博星,王丹,章若川,王萌,赵聪. 混凝土. 2015(09)
[5]掺纳米石墨烯片的水泥基复合材料的压敏性[J]. 刘衡,孙明清,李俊,王应军,张小玉. 功能材料. 2015(16)
[6]裂缝宽度对机场道面融雪除冰碳纤维混凝土导电性能影响的试验研究[J]. 丁汀,叶英华,刘岩. 工业建筑. 2015(07)
[7]基于数值模拟的碳纳米管水泥基复合材料导电机理分析[J]. 董素芬,张立卿,李祯,姜海峰,韩宝国. 功能材料. 2015(11)
[8]碳纳米管/水泥基复合材料导电性与力敏特性研究[J]. 刘小艳,刘岩,明维,左俊卿. 粉煤灰综合利用. 2015(02)
[9]碳纳米管水泥基复合材料电学性能数值模拟[J]. 牛建伟,王云洋,丁思齐,姜海峰,韩宝国. 功能材料. 2015(01)
[10]导电水泥复合材料接地模块的制备及性能研究[J]. 史建华,赵建国,赵仁,胡双启,郭永. 中北大学学报(自然科学版). 2014(02)
博士论文
[1]新型建筑材料—纳米级碳纤维混凝土性能研究[D]. 高迪.中南大学 2011
[2]碳纳米管水泥基复合材料制备及功能性能研究[D]. 罗健林.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]掺功能材料水泥基材料电性能和磁性能的研究[D]. 彭海龙.南京航空航天大学 2013
[2]碳纤维混凝土三向受压状态下压敏性研究[D]. 王丽娜.沈阳建筑大学 2011
[3]水环境下碳纤维混凝土渗透性和导电机理的研究[D]. 温晓尉.山东大学 2010
[4]碳纤维智能混凝土的电—热—力效应研究[D]. 赵娇.南京理工大学 2008
[5]碳纤维混凝土结构健康自监测系统的电极构造研究[D]. 陈晓菁.汕头大学 2005
本文编号：2956521
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纳米材料TEM图像
表 2.6 纤维 CF 的基本性能直径（μm）根数（根）含碳量（%）拉伸强度（MPa）拉伸模量（GPa）伸长率（%）密度（103kg/m3)电阻率（ ·cm）≤8 12000 ≥95 ≥3500 ≥210 2.1 1.74-1.79 1.0-1.6表 2.7 纳米材料 CNT 的性能指标纯度 直径 长度 比表面积 密度>95wt% 10-20nm ~50μm 350 2.1g/cm3表 2.8 纳米材料 GS 的性能指标纯度 厚度 直径 层数 电导率 比表面积>99wt% 0.55-1.2nm 0.5-3μm 1-5 layers 1000～1500 S/m 100-200m2/g表 2.9 纳米材料 GN 的性能指标纯度 厚度 直径 层数 密度 溶液颜色>99.5wt% 4-20nm 5-10μm <20 layers 0.6g/cm3黄褐色
表 2.6 纤维 CF 的基本性能直径（μm）根数（根）含碳量（%）拉伸强度（MPa）拉伸模量（GPa）伸长率（%）密度（103kg/m3)电阻率（ ·cm）≤8 12000 ≥95 ≥3500 ≥210 2.1 1.74-1.79 1.0-1.6表 2.7 纳米材料 CNT 的性能指标纯度 直径 长度 比表面积 密度>95wt% 10-20nm ~50μm 350 2.1g/cm3表 2.8 纳米材料 GS 的性能指标纯度 厚度 直径 层数 电导率 比表面积>99wt% 0.55-1.2nm 0.5-3μm 1-5 layers 1000～1500 S/m 100-200m2/g表 2.9 纳米材料 GN 的性能指标纯度 厚度 直径 层数 密度 溶液颜色>99.5wt% 4-20nm 5-10μm <20 layers 0.6g/cm3黄褐色
【参考文献】：
期刊论文
[1]多壁碳纳米管水泥基复合材料的压敏性能研究[J]. 王琴,王健,刘伯伟,吕春祥,董贻晨. 硅酸盐通报. 2016(09)
[2]碳纳米管水泥基复合材料机敏性能研究[J]. 李云峰,孙章平,孙静,张弛,张涛. 混凝土与水泥制品. 2016(03)
[3]钢纤维-石墨烯导电混凝土受弯过程的力-电效应试验研究[J]. 张苡铭,俞乐华. 混凝土. 2016(02)
[4]石墨烯/水泥复合材料的制备及电学、压敏性能研究[J]. 马颖,安博星,王丹,章若川,王萌,赵聪. 混凝土. 2015(09)
[5]掺纳米石墨烯片的水泥基复合材料的压敏性[J]. 刘衡,孙明清,李俊,王应军,张小玉. 功能材料. 2015(16)
[6]裂缝宽度对机场道面融雪除冰碳纤维混凝土导电性能影响的试验研究[J]. 丁汀,叶英华,刘岩. 工业建筑. 2015(07)
[7]基于数值模拟的碳纳米管水泥基复合材料导电机理分析[J]. 董素芬,张立卿,李祯,姜海峰,韩宝国. 功能材料. 2015(11)
[8]碳纳米管/水泥基复合材料导电性与力敏特性研究[J]. 刘小艳,刘岩,明维,左俊卿. 粉煤灰综合利用. 2015(02)
[9]碳纳米管水泥基复合材料电学性能数值模拟[J]. 牛建伟,王云洋,丁思齐,姜海峰,韩宝国. 功能材料. 2015(01)
[10]导电水泥复合材料接地模块的制备及性能研究[J]. 史建华,赵建国,赵仁,胡双启,郭永. 中北大学学报(自然科学版). 2014(02)
博士论文
[1]新型建筑材料—纳米级碳纤维混凝土性能研究[D]. 高迪.中南大学 2011
[2]碳纳米管水泥基复合材料制备及功能性能研究[D]. 罗健林.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]掺功能材料水泥基材料电性能和磁性能的研究[D]. 彭海龙.南京航空航天大学 2013
[2]碳纤维混凝土三向受压状态下压敏性研究[D]. 王丽娜.沈阳建筑大学 2011
[3]水环境下碳纤维混凝土渗透性和导电机理的研究[D]. 温晓尉.山东大学 2010
[4]碳纤维智能混凝土的电—热—力效应研究[D]. 赵娇.南京理工大学 2008
[5]碳纤维混凝土结构健康自监测系统的电极构造研究[D]. 陈晓菁.汕头大学 2005
本文编号：2956521
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