多壁碳纳米管增强水泥基复合材料的纳米力学性能

刘巧玲; 李汉彩; 彭玉娇; 董晓斌

doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20190730.004

多壁碳纳米管增强水泥基复合材料的纳米力学性能

1.
山东建筑大学土木工程学院, 济南 250101;
2.
建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室, 济南 250101;
3.
山东建筑大学材料科学与工程学院, 济南 250101

基金项目: 国家自然科学基金（51608311）；长江学者和创新团队发展计划（IRT_17R69）；山东省高等学校土木结构防灾减灾协同创新中心项目（XTP201922）；山东省高等学校科技计划（J14LG01）；江苏省土木工程材料重点实验室开放基金（CM2016-07）

详细信息

通讯作者:
刘巧玲,博士,副教授,研究方向为纳米水泥基复合材料,E-mail:lql263@163.com.

中图分类号: TU5
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出版历程
- 收稿日期: 2019-04-17
- 刊出日期: 2020-04-14

Nanomechanical properties of multi-wall carbon nanotubes/cementitious composites

1.
School of Civil Engineering, Shandong Jianzhu University, Ji'nan 250101, China;
2.
Key Laboratory of Building Structural Retrofitting and Underground Space Engineering of Ministry of Education, Ji'nan 250101, China;
3.
School of Materials Science and Engineering, Shandong Jianzhu University, Ji'nan 250101, China

摘要

摘要: 采用纳米压痕技术探讨了多壁碳纳米管（MWCNTs）对有骨料水泥基复合材料纳米尺度上力学性能的影响，分别对压痕模量（M）小于50 GPa和压痕硬度（H）小于4.0 GPa的数据进行了统计，对其频率分布进行了Gaussian函数（PDF）的解卷积分峰处理，并对低密度水化硅酸钙凝胶（LD C—S—H）和高密度水化硅酸钙（HD C—S—H）凝胶进行了定量的体积分数计算。结果表明，除LD C—S—H、HD C—S—H、Ca（OH）₂（CH）外，还出现了一个假相。MWCNTs降低了水化产物中LD C—S—H的体积分数，提高了HD C—S—H的体积分数，提高了C—S—H凝胶的压痕模量，但利用压痕模量和压痕硬度统计结果计算出的各相体积分数存在一定的差异。MWCNTs作为一种纳米晶核，对HD C—S—H凝胶形成起到了一定的诱导作用，从纳观尺度阐释了MWCNTs对水泥基材料的改性机制。
- 多壁碳纳米管 /
- 水泥基材料 /
- 纳米力学性能 /
- 纳米压痕 /
- 压痕模量 /
- 压痕硬度
Abstract: The effect of multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs) on the nanomechanical properties of cementitious materials with sand was investigated by nanoindentation technique. The original mechanical values of the indentation modulus (M) and indentation hardness (H) under 50 GPa and 4.0 GPa were statistically analyzed. The experimental frequency plot and fitted Gaussian probability density functions (PDF) were got by deconvolution technique. The quantitative computation of the volume fraction of the low density C-S-H gel(LD C-S-H) and the high density C-S-H gel(HD C-S-H) was performed. In addition to LD C-S-H, HD C-S-H and calcium hydroxide (CH), a spurious phase is found in the hydration products. With the addition of MWCNTs, the volume fraction of LD C-S-H decreases and the volume fraction of HD C-S-H increases, the modulus of C-S-H is improved. But the volume fractions of each phase calculated from the testing results of modulus and indentation hardness are different. MWCNTs induce the formation of HD C-S-H as nanocrystals, which reveals the mechanism of how MWCNTs enhance the properties of cementitious materials.
- multi-wall carbon nanotubes /
- cementitious materials /
- nanomechanical properties /
- nanoindentation /
- indentation modulus /
- indentation hardness

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参考文献(0)

施引文献(9)

期刊类型引用(5)

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