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混凝土中碳纳米管的应用探索一、引言混凝土是建筑工程中常用的一种材料，具有优异的力学性能和耐久性。
然而，由于其致密性和脆性，混凝土容易出现裂缝和龟裂等问题，影响其使用寿命和安全性。
近年来，研究者们开始探索在混凝土中添加纳米材料的方法，以提高混凝土的性能。
碳纳米管作为一种优异的纳米材料，具有高强度、高导电性和高导热性等特点，因此被广泛研究用于混凝土中。
二、碳纳米管的制备与性能1.碳纳米管的制备方法碳纳米管是由碳原子构成的管状结构，具有直径在1纳米左右的特点。
碳纳米管的制备方法主要包括化学气相沉积法、电弧放电法和化学氧化还原法等。
其中，化学气相沉积法制备的碳纳米管具有较高的纯度和产量，但需要高温高压的条件，设备成本较高；电弧放电法制备的碳纳米管产量较低，但可以得到较长的碳纳米管；化学氧化还原法制备的碳纳米管简单易行，但需要使用有毒的化学试剂。
2.碳纳米管的性能碳纳米管具有许多优异的性能，如高强度、高导电性、高导热性、优异的力学性能和化学稳定性等。
其中，碳纳米管的强度是普通钢的几倍甚至几十倍，可以用来增强混凝土的强度和韧性；碳纳米管的导电性和导热性优异，可以用来制备具有传感和导电功能的混凝土材料；碳纳米管的高比表面积和化学稳定性，可以用来催化混凝土表面的化学反应和减少混凝土的腐蚀。
三、混凝土中碳纳米管的应用1.混凝土强度的增强混凝土中添加适量的碳纳米管可以增强混凝土的强度和韧性。
研究表明，将0.1%的碳纳米管添加到混凝土中，可以提高混凝土的抗压强度和抗拉强度分别达到25%和30%以上。
这是因为碳纳米管具有高强度和高刚度，可以增加混凝土的内聚力和强度，从而提高混凝土的抗压和抗拉能力。
2.混凝土的耐久性和防腐蚀性的提高混凝土表面的腐蚀是混凝土使用过程中常见的问题，可以影响混凝土的使用寿命和安全性。
研究表明，将碳纳米管添加到混凝土中可以减少混凝土表面的腐蚀和氧化反应。
这是因为碳纳米管具有高比表面积和化学稳定性，可以吸附混凝土表面的氧化物和腐蚀物，防止混凝土表面的进一步腐蚀和氧化。
碳纳米管的分散及力学性能碳纳米管虽然具有诸多优异性能，并能显著增强材料的各项性能，但本身作为高分子材料，分子量较小，管径很小，比表面积大，表面能大，非常容易团聚在一起，这样则会产生反效果（如？D1所示），尤其是对碳纳米管的复合材料而言，这些团聚起来的碳纳米管管径小以难分散开，同时材料中也会出现应力集中点，会削弱材料性能，因此在使用碳纳米管增强材料的性能及应用在其他方面都必须要将碳纳米管完全分散以达到最佳的使用效果。
1碳纳米管分散碳纳米管的分散主要使用物理或者化学方法。
团聚体的分散方法主要包括机械搅拌、添加表面活性剂、超声波处理等，所以对碳纳米管的分散方法也主要由这些方法发展而来，物理方法主要有碾磨、球磨、超声波等；化学方法主要有添加表面活性剂、强酸强碱洗涤等；还可采用原位合成法制备碳纳米管复合材料。
1.1强酸洗涤碳纳米管表面存在一些缺陷，而通过使用强酸强碱的强氧化性可将其溶断，再将它们分散[1] 。
强酸洗涤可以把团聚体表面的碳纳米管溶断分散，但无法进入团聚体内部，因此溶液中也就会存在微小的碳纳米管团聚，需要额外的工序将其去除。
1.2 聚合物溶剂于作龙[2] 等公开了一种分散碳纳米管的方法，即先把碳纳米管加到具有一定粘度的聚合物溶体中，然后通过研磨装置把碳纳米管均匀分散在聚合物中，同时碳纳米管也会在摩擦力和聚合物内部的剪力等作用下被截断，最后去除聚合物即可。
但使用这种方法无法解决团聚问题，所以效果并不是很好。
1.3 超声波分散超声波处理的作用可分为两方面：一是由于多壁碳纳米管的管壁上存在着小洞样子的缺陷，运用超声波处理可以使得碳纳米管从缺陷处被震断缩短从而进行分散。
不过可以预见的是在震断的同时也会将碳纳米管团聚物震的更加紧实，反而更加难以分散。
二是在溶液中的产生了大量微小气泡，通过这些气泡“炸开”产生的具有较大能量的冲击波使得周围依靠范德华力结合在一起的碳纳米管被震开，这样也就达到了分散的目的。
1.4 原位生长合成法原位生长合成法是通过碳纳米管制备工艺，以化学气相沉积法为主，在基体材料表面原位生长出碳纳米管，甚至是定向排列的碳纳米管[3] 。
d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2022.06.003多壁碳纳米管的类型对水泥砂浆强度的影响机理杨 凡1,杨 杰2,赵欣宇1,杨宝森1,侯文诗1(1.北京中岩大地科技股份有限公司,北京100041;2.中铁广州工程局集团港航工程有限公司,广州510000)摘 要: 探究了碳纳米管的类型和掺量对水泥砂浆强度的影响,并通过背散射和压汞等微观方法分析了其影响机理㊂抗压和抗折测试结果表明,碳纳米管掺量为0.08%时,砂浆的强度最高,其中羧基碳纳米管对砂浆强度的提升效果最佳㊂微观结果表明,碳纳米管可以降低砂浆的最可几孔径㊁孔隙率和界面过渡区厚度,这解释了其提升强度的机理㊂关键词: 水泥砂浆; 碳纳米管; 孔隙; 界面过渡区M e c h a n i s mo fE f f e c t o fM u l t i -w a l l e dC a r b o nN a n o t u b e sT y p e s o nS t r e n g t ho fC e m e n tM o r t a r Y A N GF a n 1,Y A N GJ i e 2,Z HA OX i n -yu 1,Y A N GB a o -s e n 1,H O U W e n -s h i 1(1.B e i j i n g Z h o n g y a nP a r k i n g T e c h n o l o g y C o ,L t d ,B e i j i n g 100041,C h i n a ;2.C h i n aR a i l w a y G u a n g z h o uE n g i n e e r i n g G r o u p C o ,L t d ,G u a n g z h o u510000,C h i n a )A b s t r a c t : T h e e f f e c t s o f t h e t y p e a n dc o n t e n t o f c a r b o nn a n o t u b e s (C N T s )o nt h e s t r e n gt ho f c e m e n tm o r t a rw e r e e x p l o r e d ,a n d t h em e c h a n i s m w a s a n a l y z e db y m i c r om e t h o d s (b a c k s c a t t e r i n g a n dm e r c u r y i n j e c t i o n ).T h e c o m p r e s s i v e a n d f l e x u r a l t e s t r e s u l t s s h o w e d t h a tw h e n t h e c o n t e n t o fC N T sw a s 0.08%,t h e s t r e n g t ho fm o r t a rw a s t h eh i g h e s t ,a n d t h e c a r b o x y l C N T sh a d t h eb e s t e f f e c t o n i m p r o v i n g t h e s t r e n g t ho fm o r t a r .T h em i c r o s c o pi c r e s u l t s s h o w e dt h a t C N T s c o u l d r e d u c e t h em o s t p r o b a b l e p o r e s i z e ,p o r o s i t y a n d t h e t h i c k n e s s o f i n t e r f a c e t r a n s i t i o n z o n e ,w h i c h e x pl a i n e d t h em e c h a n i s mo f t h e i n c r e a s e o f s t r e n g t h .K e y wo r d s : c e m e n tm o r t a r ; c a r b o nn a n o t u b e s ; p o r e s t r u c t u r e ; i n t e r f a c e t r a n s i t i o n z o n e 收稿日期:2022-06-24.作者简介:杨 凡(1993-),硕士.E -m a i l :y a n g f a n @z y d d .c o m 碳纳米管于20世纪90年代被发现,具有弹性模量高,长细比大等优异的物理力学性能㊂碳纳米管可以被氧化,使其表面嫁接多种官能团,因此在水泥基材料领域得到了广泛的应用[1,2]㊂许多学者研究了碳纳米管增强不同环境下的水泥基材料的力学性能[3,4]㊂S i n d u 使用G u m A r a b i c (G A )分散MW C N T s ,然后将分散液与水泥混合制备MW C N T s /水泥复合材料,他发现MW C N T s 掺量为0.02%时,抗拉强度提高了17%[5]㊂张迪探究了碳纳米管掺量对水泥净浆静态和动态抗压强度的影响,他发现当碳纳米管掺量为0.03%时,水泥净浆的静态和动态抗压强度最高,比空白组增加了13.5%和55.8%[6]㊂界面过渡区对砂浆的强度有重要影响,然而,目前关于碳纳米管类型对界面过渡区的研究较少㊂因此论文探究了不同类型的碳纳米管对水泥砂浆抗压和抗折强度的影响,通过背散射和压汞等方法探讨碳纳米管对水泥砂浆界面过渡区厚度和孔隙率的影响,分析其对强度的影响机理㊂1 试 验1.1 原材料试验所用水泥为普通硅酸盐水泥P O 42.5,比表面积350m 2/k g㊂试验所用砂的粒径范围0.08~2.0m m ㊂试验所用减水剂是固含量为25%的聚羧酸减水剂㊂试验所用的多壁碳纳米管有两种:原状碳纳米管(Y C N T )01建材世界 2022年 第43卷 第6期和羧基碳纳米管(S C N T ),它们的物理性质如表1所示㊂表1 原状碳纳米管和羧基碳纳米管的物理性质碳纳米管类型管径/n m 长度/μm 堆积密度/(g ㊃c m -3)电导率/(s ㊃c m -1)w (羧基)/%Y C N T 20~3010~300.22>1500S C N T 20~3010~300.22>1501.231.2 试样制备碳纳米管-水泥砂浆复合材料的配比为水ʒ水泥ʒ砂=0.45ʒ1ʒ3,碳纳米管掺量为水泥质量的0.04%㊁0.08%和0.12%㊂制备碳纳米管-水泥砂浆复合材料的过程如下:按照配比准确称量水㊁减水剂和碳纳米管,将它们混合后放在磁力搅拌器中搅拌20m i n ,然后使用超声分散装置分散20m i n,制备出碳纳米管分散液㊂将Y C N T 分散液命名为Y -0.04%(0.08%/0.12%),S C N T 分散液命名为S -0.04%(0.08%/0.12%)㊂不掺碳纳米管的砂浆命名为S J ;掺Y C N T 的砂浆命名为S J -Y -4(8/12);相似地,掺S C N T 的砂浆命名为S J -S -4(8/12)㊂1.3 试验方法砂浆的抗压和抗折强度采用J YW -300D 抗压抗折一体机进行测试㊂碳纳米管分散液的吸光度采用S o l i d S p a c e -3700紫外可见分光光度计进行测试,测试前需要将1.2节中制备的分散液稀释15倍,使用260n m 波长的光测试㊂背散射的测试使用Z E I S S M E R L I N C o m pa c t 仪器㊂测试前,首先将样品使用环氧树脂冷镶在模具内,然后使用400~2500目的砂纸进行打磨抛光,最后使用金刚石悬浮液和丝绸进行抛光,直至试样的平整程度满足要求㊂压汞测试采用A u t o P o r e I v 9510,试样尺寸为12m mˑ12m mˑ12m m ,压力范围为0.5~62354.6p s i ㊂2 强度测试结果碳纳米管-水泥砂浆的抗折强度如图1所示㊂S J 的抗折强度为5.8M P a ,掺入碳纳米管后,砂浆的强度呈增大的趋势㊂S J -Y -4㊁S J -Y -8和S J -Y -12的抗折强度分别为6.1M P a ㊁6.5M P a 和5.7M P a ,随着Y C N T 掺量的增大,砂浆抗折强度先增大后降低,最大增长幅度为12.1%㊂掺入S C N T 后,砂浆抗折强度的变化趋势与S J -Y 相同,即先增大后降低,S C N T 掺量为0.08%时最大㊂在相同掺量下,S J -S 均比S J -Y 的抗折强度更大,说明S C N T 对砂浆抗折强度的增强效果更为优异㊂S J -Y 的抗压强度随着Y C N T 掺量的增大呈先增加后降低的趋势㊂碳纳米管掺量相同时,S J -S 的抗压强度均高于S J -Y ,当S C N T 掺量为0.08%时,S J -S的抗压强度最大,达到48.7M P a ,比S J 和S J -S -8分别增大了26.5%和9.9%㊂3 微观机理分析3.1 碳纳米管分散液的吸光度图2为Y C N T 和S C N T 分散液的吸光度㊂碳纳米管掺量越高,吸光度越大㊂碳纳米管掺量相同时,11建材世界 2022年 第43卷 第6期S C N T 的吸光度均大于Y C N T ,最大增加幅度为14.8%(碳纳米管掺量为0.08%时)㊂吸光度越大,碳纳米管的分散程度越高,试验结果表明,相同掺量下,S C N T 的分散程度更高,这是因为S C N T 嫁接有羧基,羧基具有亲水性,在超声分散的作用下,羧基可以与水形成氢键,在水中分散的更为均匀,并且其稳定性更高㊂一般情况下,分散程度越大,性能提升效果越明显㊂吸光度的结果也说明了S J -S的抗压和抗折强度要高于S J -Y 的原因㊂3.2 孔结构孔结构对水泥砂浆的力学性能有重要影响㊂表2展示了碳纳米管-水泥砂浆的最可几孔径和孔隙率㊂对于最可几孔径,掺入碳纳米管后,与S J 相比,总体呈降低趋势,其中S J -S -8的最可几孔径最小,为83n m ,比S J 的最可几孔径(95n m )降低了12.6%㊂对于相同类型的碳纳米管,最可几孔径随着掺量的增大呈先降低后增大的趋势;碳纳米管掺量相同时,掺入S C N T 的砂浆的最可几孔径更小㊂最可几孔径和孔隙率的结果表明,适量碳纳米管可以降低水泥砂浆的孔隙率,这是由于碳纳米管掺入后堵住了较大的孔隙,降低了孔体积㊂但是当碳纳米管掺量过多时,由于分散不充分,碳纳米管聚集成团,在其周围形成了较大的孔隙,反而增加了水泥砂浆的孔隙率㊂相同掺量下的碳纳米管相比,S C N T 对孔隙率的降低效果更优异,这是因为S C N T 上的羧基可以吸附C a 2+,从而在碳纳米管表面生成C -S -H ,进一步降低了孔隙的体积[7]㊂表2 碳纳米管-水泥砂浆的最可几孔径和孔隙率S J S J -Y -4S J -Y -8S J -Y -12S J -S -4S J -S -8S J -S -12最可几孔径/n m95918799898390孔隙率/%13.112.411.913.312.111.412.83.3 界面过渡区除了孔隙率,水泥砂浆界面过渡区的厚度对其力学性能也有重要影响㊂对于界面过渡区厚度的确定,通常采用条带法,具体过程如图3所示㊂各组的界面过渡区厚度如图4所示㊂掺入碳纳米管后,界面过渡区厚度呈降低趋势,但是S J -Y -12的界面过渡区厚度增大㊂碳纳米管掺量相同时,掺入S C N T 的砂浆的界面过渡区厚度更小,其中S J -S -8的界面过渡区厚度最小,为27.2μm ,比S J 降低了11.1%,比S J -Y -8降低了4.6%㊂出现这种现象的原因是碳纳米管的掺入可以在浆体中形成三维网络结构,增加浆体的密实性,降低了其厚度㊂对于不同类型的碳纳米管,由于S C N T 上的羧基吸附C a 2+,使其表面生成C -S -H ,密实程度进一步增大,界面过渡区厚度更小㊂界面过渡区厚度的变化规律与砂浆的抗压抗折强度相一致,这阐述了S J -S -8的抗压和抗折强度最大的原因㊂(下转第37页)21建材世界 2022年 第43卷 第6期建材世界2022年第43卷第6期薄弱区域,因而28d强度较之常温养护更高㊂2.5生产适应性分析目前UH P C生产主要有项目现场搅拌生产和工厂化预拌生产两种模式,现场搅拌生产时需提前计量原材料并预混,再通过吨袋形式运至现场割包使用㊂而工厂预拌则可利用粉料储罐储存水泥硅灰等胶凝材料,正式生产前能够实现对硅灰的预处理工艺㊂制浆法效果优于预拌法,但加水制浆法需提前24h加水浸泡,这对于UH P C的生产组织及质量管控的挑战严峻㊂预拌法效果虽略低于加水制浆法,与现有生产体系的适配性更佳,更适用于实际应用㊂同时考虑到预处理工艺缩短拌和时间和凝结时间对搅拌生产及模具周转效率的提升,经时坍落扩展度损失降低及蒸养强度的改善对工程品质的提升,该研究中的预拌法与工厂预制生产UH P C构件的匹配度更高㊂3结论a.预处理工艺可有效提高硅灰的分散效果,减少拌和过程机械分散过程时间,缩短拌和时间20%以上;分散后的硅灰颗粒细度更小,与水泥充分接触,缩短了凝结时间㊂b.硅灰颗粒经预处理后细化,比表面积增大,需水量增大,初始扩展度略有降低,扩展度经时损失得到改善;预拌法和制浆法28d标准养护强度分别增长了4M P a㊁6M P a,蒸汽养护条件下强度增大8M P a㊁12M P a㊂c.预拌法与现有生产体系的适应性更佳,在UH P C构件预制生产中应用前景更好㊂参考文献[1]汪发红,钱觉时,李宁.硅灰增密-解密方法的研究[J].混凝土,2010(9):52-54.[2]汪发红.硅灰增密-解密方法及其对性能影响的研究[D].重庆:重庆大学,2007.[3]刘明,张磊,杨文,等.不同结构聚羧酸减水剂对水泥-硅灰浆体黏度和吸附行为的影响[J].硅酸盐学报,2022,50(2):445-451.[4]刘盖,白敏,赵鹏.预处理硅灰对水泥净浆和砂浆的性能影响[J].非金属矿,2016,39(6):11-14,19.[5]王冠,李炜,葛文杰,等.不同因素对超高性能混凝土工作性及力学性能的影响[J].混凝土与水泥制品,2021(12):50-54.[6]卢喆,冯振刚,姚冬冬,等.超高性能混凝土工作性与强度影响因素分析[J].材料导报,2020,34(S1):203-208. (上接第12页)4结论a.碳纳米管可以增强水泥砂浆的抗压和抗折强度,最佳掺量为0.08%,并且S C N T的增强效果更为明显㊂b.碳纳米管掺量相同时,S C N T的吸光度大于Y C N T,说明S C N T的分散程度更大㊂c.碳纳米管可以降低砂浆的最可几孔径㊁孔隙率和界面过渡区厚度,掺量为0.08%时降低效果最佳㊂参考文献[1]郑小青.碳纳米材料对水泥基材料耐久性的影响研究[J].东莞理工学院学报,2021,28(3):94-99.[2]张继旭,王文广,李金权,等.碳纳米管水泥基复合材料的研究进展[J].硅酸盐通报,2021,40(3):714-722.[3]罗润泽,邹品玉,唐小林,等.碳纳米管砂浆在干湿循环-碳酸化作用下的性能研究[J].南华大学学报(自然科学版),2021,35(2):63-69.[4]程马遥,曾洋,杨虹.碳纳米管增强水泥基注浆材料的制备及其注浆性能研究[J].功能材料,2020,51(11):11207-11213.[5] S i n d uBS,S a s m a l S.P r o p e r t i e s o fC a r b o nN a n o t u b eR e i n f o r c e dC e m e n t C o m p o s i t e S y n t h e s i z e dU s i n g D i f f e r e n tT y p e s o fS u r f a c t a n t s[J].C o n s t r u c t i o na n dB u i l d i n g M a t e r i a l s,2017,155:389-399.[6]张迪,陆富龙,梁颖晶.冲击荷载下碳纳米管对水泥动态力学性能影响及机理分析[J].混凝土,2020(6):19-24.[7] H o uD,L uZ,L iX,e t a l.R e a c t i v e M o l e c u l a rD y n a m i c sa n dE x p e r i m e n t a l S t u d y o fG r a p h e n e-c e m e n tC o m p o s i t e s:S t r u c-t u r e,D y n a m i c s a n dR e i n f o r c e m e n tM e c h a n i s m s[J].C a r b o n,2017,115:188-208.73。
碳纳米管加固混凝土
在建筑工程领域，混凝土作为常见的建筑材料，被广泛应用于各类建筑结构中。
然而，传统混凝土在承载能力、耐久性等方面存在一定的局限性。
为了提升混凝土的力学性能，近年来引入了碳纳米管作为加固材料，以期改善混凝土的性能，延长其使用寿命。
碳纳米管是一种直径在纳米尺度范围内，由碳原子按照特定方式排列形成的管
状结构。
由于碳纳米管具有独特的力学、电学和热学性能，使其成为一种理想的混凝土加固材料。
通过将碳纳米管掺入到混凝土中，可以显著提升混凝土的力学性能，增强其抗压、抗弯和抗裂性能。
首先，碳纳米管的高强度特性能够有效增加混凝土的承载能力。
在混凝土中加
入适量的碳纳米管后，其在受力时能够有效吸收和分散载荷，进而提高混凝土的抗压强度。
此外，碳纳米管还能够有效地增加混凝土的抗弯能力，使得混凝土在受到外部作用力时不易产生裂纹，提高了结构的整体稳定性。
其次，碳纳米管的高导电性和高导热性也为混凝土的性能提升带来了机遇。
由
于碳纳米管具有优异的导电和导热性能，可以有效改善混凝土的导电性和导热性，使得混凝土在受到外部电磁或热荷载时具有更好的响应和抗干扰能力。
综上所述，碳纳米管作为一种新型的混凝土加固材料，具有显著的优势和潜力。
通过混凝土与碳纳米管的复合应用，不仅可以提升混凝土的力学性能，延长其使用寿命，还可以拓展混凝土在建筑工程领域的应用范围，推动混凝土结构向着更轻、更强、更耐久的方向发展。
随着碳纳米管技术的不断突破和深入研究，相信碳纳米管加固混凝土将在未来建筑工程中发挥越来越重要的作用。
混凝土中添加碳纳米管对抗压强度的影响研究一、引言混凝土是一种普遍使用的材料，广泛应用于建筑、桥梁、道路等领域。
然而，混凝土存在着一些缺点，例如抗压强度不高、易受环境影响等。
为了提高混凝土的性能，近年来研究人员开始探索在混凝土中添加纳米材料的方法。
碳纳米管作为一种重要的纳米材料，具有高强度、高导电性、高韧性等优异性能，因此越来越多的研究开始关注碳纳米管在混凝土中的应用。
二、碳纳米管的特性碳纳米管是由碳原子构成的纳米管状材料，具有很多特性。
首先，碳纳米管具有高强度。
由于其分子结构紧密，碳纳米管的强度非常高，具有良好的抗拉和抗压性能。
其次，碳纳米管具有高导电性。
由于其内部结构的独特性，碳纳米管具有很高的导电性能，可以作为电子元件的重要材料。
再次，碳纳米管具有高韧性。
由于其分子结构的特殊性，碳纳米管具有很高的韧性，使其具有抗拉、抗压和抗弯曲的能力。
三、混凝土中添加碳纳米管的影响1.抗压强度的提高混凝土中添加碳纳米管可以显著提高其抗压强度。
由于碳纳米管具有高强度和高韧性，可以增强混凝土的内部结构，从而提高其抗压强度。
研究表明，添加少量的碳纳米管可以提高混凝土的抗压强度，但如果添加过多的碳纳米管，则会导致混凝土的强度下降。
2.增强混凝土的韧性混凝土中添加碳纳米管可以显著增强其韧性。
由于碳纳米管具有高韧性，可以增强混凝土的内部结构，从而增强其韧性。
研究表明，添加适量的碳纳米管可以显著提高混凝土的韧性。
3.改善混凝土的耐久性混凝土中添加碳纳米管可以改善其耐久性。
由于碳纳米管具有高导电性和高韧性，可以增强混凝土的内部结构，从而改善其耐久性。
研究表明，添加碳纳米管可以显著改善混凝土的耐久性，延长其使用寿命。
四、混凝土中添加碳纳米管的方法混凝土中添加碳纳米管可以采用很多方法。
首先，可以采用机械混合的方法将碳纳米管和混凝土混合在一起。
其次，可以采用超声波混合的方法将碳纳米管和混凝土混合在一起。
再次，可以采用化学混合的方法将碳纳米管和混凝土混合在一起。
水泥混凝土中纳米材料的研究及应用一、前言水泥混凝土是建筑工程中常用的材料之一，具有强度高、耐久性好的特点，但其力学性能和耐久性仍有提升空间。
近年来，随着纳米技术的不断发展，研究人员开始将纳米材料应用于水泥混凝土中，以期提高其性能。
二、纳米材料在水泥混凝土中的应用现状1. 碳纳米管碳纳米管具有高强度、高导电性等优良性能，可加入水泥混凝土中以提高其力学性能。
研究表明，碳纳米管的加入可显著提高水泥混凝土的抗压强度和抗弯强度。
2. 纳米氧化硅纳米氧化硅具有高比表面积和活性，可加入水泥混凝土中以提高其耐久性。
研究表明，纳米氧化硅的加入可显著提高水泥混凝土的抗渗性、抗硫酸盐侵蚀性等性能。
3. 纳米二氧化钛纳米二氧化钛具有高光催化活性、自洁性等性能，可加入水泥混凝土中以提高其自洁性和环保性。
研究表明，纳米二氧化钛的加入可显著提高水泥混凝土的光催化降解污染物的能力和自洁性。
4. 纳米氧化铁纳米氧化铁具有高比表面积和吸附性能，可加入水泥混凝土中以提高其抗污染性能。
研究表明，纳米氧化铁的加入可显著提高水泥混凝土的吸附污染物的能力和抗氧化性能。
三、纳米材料在水泥混凝土中的制备方法1. 碳纳米管的制备方法碳纳米管可通过化学气相沉积、电化学沉积等方法制备。
在水泥混凝土中的应用通常采用将碳纳米管和水泥混合后加入到混凝土中的方法。
2. 纳米氧化硅的制备方法纳米氧化硅可通过溶胶-凝胶法、水热法、气相法等方法制备。
在水泥混凝土中的应用通常采用将纳米氧化硅与水泥混合后加入到混凝土中的方法。
3. 纳米二氧化钛的制备方法纳米二氧化钛可通过水热法、溶胶-凝胶法、气相法等方法制备。
在水泥混凝土中的应用通常采用将纳米二氧化钛与水泥混合后加入到混凝土中的方法。
4. 纳米氧化铁的制备方法纳米氧化铁可通过化学共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等方法制备。
在水泥混凝土中的应用通常采用将纳米氧化铁与水泥混合后加入到混凝土中的方法。
四、纳米材料在水泥混凝土中的应用前景纳米材料在水泥混凝土中的应用已取得了一定的成果，但仍需进一步研究和探索。
理论研究THEORETICAL RESEARCH2020年第6期(总第368期)Number 6 in 2020 (Total No.368)混 凝 土Concretedoi ：10.3969/j.issn.l002-3550.2020.06.005冲击荷载下碳纳米管对水泥动态力学性能影响及机理分析张迪，陆富龙，梁颖晶(广州大学土木工程学院，广东 广州510006)摘 要：利用 的动态力学性能,并通过孔结构分析、XRD 测试、SEM 试验等强材料的内 \, 的动态抗强度和平均应变率间 的性 性， 的 ， 动态抗强度 性 ，动态的。
碳纳米管对硬化水泥浆体具有较好的增强增韧效果，掺入量为0.03%时对硬化水泥浆体的动态抗压强度和动态峰值应变提升最大，相比纯素水泥浆体分别增加了 11.1%和19.95%。
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 的降 内的平均孔径。
过程中会形成 的 CH , 规律的式堆叠一起,大尺寸CH间形成了较多的洞和裂隙。
能大幅度的细氢氧钙的尺寸，使CH 更多得其他晶态转化。
过程主要起到晶核的作用和网连接作用，能较的填充 产物的微观孔隙和裂缝。
关键词： ； ；动态力性能； 产物中图分类号：TU528.01 文献标志码：A 文章编号：1002-3550(2020)06-0019-06Effect of carbon nano-tubes on dynamic mechanical properties of cement andits mechanism analysis under impact loadingZHANG Di , LUFulong , LIANG Yingjing(School of Civil Engineering , Guangzhou University , Guangzhou 510006, China )Abst%act ： It studies the dynamic mechanical properties of hardened cement paste after admixture of carbon nano-tubes by Split Hopkin-son Pressure Bar , the internal mechanism of carbon nano-tubes reinforced cement matrix materials is also discussed by methods of pore structure analysis , XRD test and SEM test.The results show that there is a significant linear correlation between the dynamic compressivestrength and the average strain rate of carbon nano-tubes hardened cement paste.With the increase of strain rate , the dynamic compressive strength of cement increases linearly , while the dynamic peak strain shows tendency of increase first and then decrease.The carbon nano-tubes have a better strengthening and toughening effect on the hardened cement paste.When the admixture amount is 0.03%, the dy namic compressive strength and dynamic peak strain of the hardened cement paste have the greatest increment , compared with the pure ce ment paste , the increment is 11.1% and 19.95% respectively.The admixture of carbon nano-tubes does not affect the distribution of pore size inside the cement paste , but the well-distributed carbon nano-tubes can effectively reduce the average pore size in the cement.In thehydration process , the pure cement paste will form a large number of hexagonal thin plate-shaped CH crystals , these CH crystals are stacked together in an irregular manner ,inevitably ,a lot of pores and cracks will are formed between the large-sized CH crystal.After ad mixture of carbon nano-tubes , it will greatly refine the size of the calcium hydroxide , so that the CH crystal will be able to convert to other crystalline states.In the process of cement hydration , carbon nano-tubes mainly play the role of crystal nucleus and network connection ,have the function of filling the microscopic pores and cracks of hydration products.Key words ： cement ； carbon nano-tubes ； dynamic mechanical properties ； hydration products0引言混凝土结构是工程建筑中使用最广泛的承重、抗冲击的建筑材料,各类工程建筑服役期间不仅会受到腐蚀、静荷 载等作用，还会受到诸如地震、爆炸、撞击等动态荷载作用。
混凝土中添加碳纳米管的强度和韧性研究综述：混凝土作为一种广泛应用于建筑工程中的材料，其强度和韧性一直是研究的热点问题。
近年来，随着碳纳米管技术的不断发展，许多研究人员开始关注混凝土中添加碳纳米管对混凝土性能的影响。
在本文中，我们将综述近年来有关混凝土中添加碳纳米管的强度和韧性研究，包括碳纳米管在混凝土中的作用机理、碳纳米管对混凝土强度和韧性的影响、影响因素以及未来研究方向等。
机理：碳纳米管的引入可以改善混凝土的微观结构，从而提高混凝土的强度和韧性。
一方面，碳纳米管可以填充混凝土中的孔隙，减少混凝土的孔隙率，提高混凝土的密实性，从而提高混凝土的强度。
另一方面，碳纳米管的高强度和高韧性可以增强混凝土的韧性，使混凝土具有更好的抗裂能力。
影响：碳纳米管的添加对混凝土的强度和韧性有显著的影响。
研究发现，适量添加碳纳米管可以提高混凝土的抗压强度、抗拉强度和韧性，但过多的添加可能会导致混凝土的强度和韧性下降。
此外，碳纳米管的长度、直径、含量等因素也会对混凝土性能产生影响。
一般来说，碳纳米管的长度和直径越小，添加含量越低，对混凝土的影响就越小。
未来方向：混凝土中添加碳纳米管的研究仍处于初级阶段，还有许多问题需要进一步研究。
未来的研究方向可以从以下几个方面展开：（1）研究不同类型的碳纳米管对混凝土性能的影响；（2）探究不同加工工艺对碳纳米管-混凝土复合材料性能的影响；（3）研究碳纳米管与其他纤维材料的混合使用对混凝土性能的影响；（4）发展更加可行的碳纳米管-混凝土复合材料制备技术。
结论：混凝土中添加碳纳米管是一种具有广阔应用前景的研究方向。
适量添加碳纳米管可以提高混凝土的强度和韧性，但添加量不宜过多，否则会导致混凝土性能下降。
未来的研究方向应该是深入探究碳纳米管-混凝土复合材料的性能，发展更加可行的制备技术，为该材料的应用提供更加广泛的可能性。
混凝土中添加碳纳米管的方法及效果研究一、引言混凝土是一种广泛应用的建筑材料，其强度和耐久性对建筑物的安全和持久性至关重要。
近年来，随着碳纳米管技术的发展，人们开始研究在混凝土中添加碳纳米管的方法，并探究其对混凝土性能的影响。
本文旨在介绍混凝土中添加碳纳米管的方法及效果研究。
二、添加碳纳米管的方法1. 碳纳米管的制备首先，需要制备碳纳米管。
目前，碳纳米管的制备方法主要有化学气相沉积法、化学液相沉积法、电弧放电法、激光烧蚀法等。
其中，化学气相沉积法是制备碳纳米管最常用的方法。
2. 混凝土配合比设计混凝土的配合比设计需要考虑到混凝土的强度、耐久性、可加工性等多方面因素。
在添加碳纳米管时，需要确定其掺量及掺入时间，从而达到最佳的混凝土性能。
通常情况下，掺入量为混凝土总质量的0.1%~0.5%。
3. 碳纳米管的分散碳纳米管在混凝土中的分散情况是影响混凝土性能的重要因素之一。
为了保证碳纳米管的良好分散，可以采用超声波、机械研磨等方法进行分散处理。
4. 混凝土制备在混凝土制备过程中，需要注意以下事项：（1）混凝土搅拌时间不宜过长，以避免碳纳米管的破坏。
（2）混凝土的坍落度应根据具体情况进行调整，以保证混凝土的均匀性。
（3）混凝土浇筑后需及时进行养护，以保证其强度和耐久性。
三、碳纳米管在混凝土中的作用机理碳纳米管在混凝土中的作用机理主要有以下几个方面：1. 增强混凝土的强度和刚度碳纳米管具有极高的强度和刚度，可以增强混凝土的力学性能。
研究表明，添加适量的碳纳米管可以显著提高混凝土的抗压强度和抗弯强度。
2. 提高混凝土的耐久性碳纳米管的添加还可以提高混凝土的耐久性。
碳纳米管具有极高的化学稳定性和抗腐蚀性，可以减缓混凝土的老化速度，并提高其抗化学侵蚀性。
3. 改善混凝土的微观结构碳纳米管的添加可以改善混凝土的微观结构，减小水泥石的孔隙度和孔径，提高混凝土的密实性和均匀性。
此外，碳纳米管的添加还可以促进水泥水化反应和矿物化反应，提高混凝土的强度和耐久性。
