碳纳米管对水泥力学性能及耐久性的影响研究

采用抗压及抗折强度测试、孔结构分析、氯离子抗渗性能测试等方法对碳纳米管对水泥宏观力学性能及耐久性的影响进行了研究。研究结果表明:分散较好的碳纳米管能大幅度提高水泥浆体的抗压及抗折强度,28 d期龄时,掺量为0.03%的CNTs能提升水泥试块14%的抗压强度,掺量为0.05%的CNTs能提升水泥36%的抗折强度。碳纳米管的掺入并不影响水泥浆体内部最可几孔径的分布,但分散较好的碳纳米管能有效的减少水泥内部的平均孔径大小。水化早期碳纳米管主要影响水泥内部10～50 nm的毛细孔的体积;随着水化程度增加,分散较好的碳纳米管逐渐影响凝胶孔(d10 nm)的体积,起到进一步细化水泥内部孔结构的作用。掺入碳纳米管能有效的抑制氯离子在水泥基体材料中的扩散。水泥材料的抗氯离子渗透性能可用其宏观抗压强度和平均孔径来近似表征。碳纳米管的"纤维桥接"作用能使水泥内部的C-S-H凝胶和Ca(OH)_2晶体之间较好的结合在一起,并形成大量排列规整的片状及花瓣状晶体,浆体结构更为密实,孔洞和裂隙也大量减少,进而提升水泥的韧性和强度。