纳米碳纤维混凝土力学性能的试验研究

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1、第8卷第3期铁道科学与工程学报Vo1．8NO．32011年6月JOURNALOFRAlL1^，AYSCIENCEANDENGINEERINGJune201l纳米碳纤维混凝土力学性能的试验研究高迪，彭立敏。Y．L．M0(1．中南大学土木工程学院，湖南长沙410075；2．CEEDept，UniversityofHouston，Houston，Texas77004USA)摘要：纳米碳纤维作为一种新型材料，具有高强度，高弹性模量等力学上的优异特性。通过单轴抗压试验和劈裂试验，测试了掺加3种类型纳米碳纤维的普通混凝土和自密实混凝土的基本力学性能，并讨论其最优掺量。实验结果表明：适"3-掺

2、量且纤维分散良好的纳米碳纤维混凝土28d抗压强度和劈裂强度均有不同程度的提高，表明纳米碳纤维对于混凝土材料力学性能有很好的增强作用。关键词：纳米碳纤维；混凝土；抗压强度；劈裂强度；增强作用中图分类号：TU528文献标志码：A文章编号：1672—7029(2011)03—0018—07ExperimentalstudyonmechanicalpropertiesofcarbonnanofiberconcreteGAODi，PENGLi．min，MOYi．1ung(1．SchoolofCivilEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha41

3、0075，China；2．DepartmentofCivil＆EnvironmentalEngineer，UniversityofHouston，Houston，Texas77004，USA)Abstract：ConcreteiSthemostwidelyusedconstructionmaterial，andcarbonnano—fiberhasmanyadvantagesinmechanicalpropertiessuchashighstrength，highYoung’Smodulus．Inthispaper，themechanicalpropertiesofconcret

4、econtainingcarbonnano—fiber(CNF)wereexperimentallystudiedbyconductinguniaxialcompres—siontestandsplittensiletest．ThetestresultsindicatethatthecompressivestrengthandsplittensilestrengthwhileloadingconcretecontainingCNFsaregreaterthanthoseofplainconcrete．Finally，areasonableconcentra—tionofCNFwa

5、sobtainedforuseinconcretewhichenhancesitsmechanicalproperties．Keywords：carbonnano—fiber；concrete；compressivestrength；splittensilestrength；enhancement传统的混凝土增强方法是使用宏观尺寸纤维径比大、比表面积大、结构致密等优点j。(钢筋，钢纤维等)，微观尺寸纤维(碳纤维等)通过理论研究认为，CNF的加入使裂缝的初生控制裂缝和桥接、传递裂缝、空洞间的荷载来分别需要更大的外力，所以可以延缓其形成，由此增强改善混凝土的宏观及微观结构。水泥基材料

6、的抗拉性能。适当的CNF配合硅厌可近年来，混凝土的纳米科学和纳米工程得到了以桥接水泥基内部的纳米级裂缝并填补空洞而使广泛的发展。由于纳米材料的特异效应，掺加纳米水泥水化产物问获得更好的联结，由此显著提高水材料的混凝土复合物性能明显优于普通混凝泥基材料的弯曲强度J。分散良好的CNF可以加土]。其中纳米碳纤维(CNF)在混凝土材料中速水泥的水化过程，提高水泥3～7d龄期的抗压的应用日益受到重视。纳米碳纤维是直径50～及弯曲强度，提高28d龄期的弯曲强度25％以200nm，长径比100～1000的新型碳材料，除了具上。Hughes指出，将CNF混入低碳火山厌中有普通碳纤维低密度、高比模

7、量、高比强度、高导作为无宏观缺陷(MDF)水泥的添加材料，可使其电、热稳定性等特性外，还具有缺陷数量非常少、长抗压强度提高334％。研究表明j，羧酸基高效减收稿日期：2011—03一o4基金项目：美国国家科学基金资助项目(NSF0634279；NSF0649163)作者简介：高迪(1979一)，男，天津人，博士，从事纳米混凝土研究第3期高迪：纳米碳纤维混凝土力学性能的试验研究19水剂可以促进CNF在溶液中的分解并使其得到很可以提高混凝土的抗压强度和劈裂强度，表明好的分散，当加人占