为了深入探讨碳纳米管水泥砂浆的电导特性,在细观力学的基础上提出了预测碳纳米管水泥基复合材料压阻效应的数学模型。该模型基于Mori-Tanaka方法,考虑碳纳米管之间的隧穿电导,可求出碳纳米管复合水泥基体的有效电导;此外,还考虑了应变作用下孔隙水离子电导随空隙连通性变化对碳纳米管水泥基复合材料压阻效应的影响,根据试验结果拟合出相关预测参数。结果表明:考虑离子电导的影响,根据提出的预测模型求出的压阻效应预测值与试验结果符合较好。

通过表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮和超声作用,将工业级碳纳米管分散在水溶液中,制备了碳纳米管水泥净浆和碳纳米管水泥砂浆,标准养护28 d后测试其力学性能。试验结果显示,工业级碳纳米管在掺量为水泥质量分数的0.05%、0.1%、0.5%时,水泥净浆抗折强度分别提高:2.503%、-21.808%、-12.302%;抗压强度分别提高:11.966%、13.039%、10.866%。同样掺量的碳纳米管,水泥砂浆的抗折强度提高幅值分别为:17.16%、7.07%、3.72%;水泥砂浆的抗压强度提高幅值为:8.07%、2.61%、-5.24%。SEM结果表明,适量分散良好的工业级碳纳米管在水泥基体内呈桥接状分布,随着掺量的增加,团聚作用明显,碳纳米管呈现出簇拥现象。压汞试验结果显示,在水泥基材料内适量添加工业级碳纳米管,水泥基材料的孔隙率降低,有害孔的数量减小,水泥基材料内部孔隙结构得到改善。