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为解决纤维增韧水泥基材料抗弯、抗断裂强度偏低,韧性不高的问题,本专利提供了一种碳纳米管纤维水泥基材料及其制备方法.
碳纳米管纤维水泥基材料由纤维分散剂、有机溶剂、碳纤维、碳纳米管、去离子水、超塑化剂、论文范文物乳液、矿物掺合料和水泥制成的,其中碳纳米管与纤维分散剂的质量比为1：0.5—15,碳纤维与纤维分散剂的质量比为1：0.1—10,碳纳米管与碳纤维的质量比为1：0.5~15,去离子水与水泥的质量比为0.30~0.80：1,超塑化剂与水泥的质量比为0.005—0.015：1,论文范文物乳液与水泥的质量比为0.05~0.20：1,矿物掺合料与水泥的质量比为0.05—0.15：1.
碳纳米管纤维水泥基材料的制备方法如下：
1、将纤维分散剂溶于有机溶剂中配制成质量浓度为0.1%~10%溶液,然后将碳纳米管加入到溶液中,磁力搅拌10至60分钟、超声分散10至60分钟,再将碳纤维加入超声处理后的溶液中,得到纤维分散液；
2.将去离子水、超塑化剂、论文范文物乳液、矿物掺合料和水泥混合搅拌,得到水泥混合浆料；
3.将纤维分散液加入水泥混合浆料中搅拌3至5分钟,获纤维水泥混合浆料；
4.将混合浆料喂人高剪切胶体磨中高速剪切5至30分钟,再将搅匀的浆料装入试模中振实、抹平；
5、在试模最上面覆盖一层10至30目的铜网,移至真空干燥箱中在真空度为-O.OIMPa至-0.08MPa、加热温度为30C—80C的条件下减压消泡,加热挥发溶剂0.5至3小时,24小时后拆模,再放到相对湿度为100%的室温水中养护28d,即得碳纳米管纤维水泥基材料.
碳质纤维中的碳纤维抗拉强度高、模量高,热、电传导性好；碳纳米管是最轻质高强的中空、管状纤维,它的力学性能极高,拉伸强度达到50至200GPa,比钢高100倍,而密度却只有钢的1/6；韧性高,延伸率可达20,弹性应变可达5%以上,电、热学性能优异.当这两种碳质纤维以合适的比例、适当的方法添加到水泥基体中,碳纳米管、碳纤维在硬化水泥中可很好地发挥其独特优势,提高水泥基体力学性能及抗变形能力的效用.
该碳纳米管纤维增韧水泥基材料,采用三点弯曲法测试相应的断裂韧性.对相应梁试件断裂破坏面进行扫描后可看出,力学性能优异的碳纳米管、碳纤维相互搭接叠加,形成了网状交织结构,不仅可提高水泥基体的力学强度,而且由纤维与水泥基体共同作用能发挥着良好的拔出和桥联搭接效应,阻止和延缓裂缝的发生、延展,从而能使脆性材料的水泥基体呈现很高的抗裂性、延性与韧性.
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采用该方法得到材料的断裂能GF及断裂韧度Ka分别为106.3N．m、0.998MPa/m-Ir,断裂能比已有的纤维增韧水泥基体材料的断裂能高出112.6%,断裂韧度比已有的纤维增韧水泥基体材料的断裂韧度高出33.1%.
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