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纳米碳纤维SBR复合改性CA砂浆抗冻性能及微观机制研究
论文题目：纳米碳纤维SBR复合改性CA砂浆抗冻性能及微观机制研究
摘要：
近年来，由于环境气候变化和建筑质量要求的提高，抗冻性能成为砂浆材料设计中的一个重要指标。纳米碳纤维和SBR共聚物是两种优良的改性剂，可以改善砂浆的抗冻性能。本研究通过控制纳米碳纤维和SBR的添加量，研究了纳米碳纤维SBR复合改性CA砂浆的抗冻性能和其背后的微观机制。实验结果表明，适量添加纳米碳纤维和SBR可以显著提高砂浆的抗冻性能，同时改善了其力学性能。纳米碳纤维和SBR可以填充砂浆的孔隙结构，提高砂浆的致密性和组织结构的稳定性，并阻止了水分在砂浆内的移动。此外，纳米碳纤维能够通过吸附溶液中的水分子，减少溶液的容积，从而降低冰裂纹的形成概率。综上所述，纳米碳纤维SBR复合改性CA砂浆具有较好的抗冻性能，其微观机制主要包括孔隙填充和水分吸附。
关键词：纳米碳纤维；SBR；CA砂浆；抗冻性能；微观机制
1.引言
抗冻性能作为砂浆材料质量评价的重要指标之一，直接影响着建筑物的使用寿命和结构的安全性。传统的砂浆材料在极端低温环境下容易发生冻融损伤，对建筑物的功能和外观造成严重影响。因此，改善砂浆的抗冻性能成为了当前砂浆材料研究的热点之一。
2.研究方法
2.1材料准备
本实验选用常见的硅酸盐水泥、河沙和粗骨料作为基础材料，纳米碳纤维和SBR作为改性剂。通过调整纳米碳纤维和SBR的添加量，制备了一系列纳米碳纤维SBR复合改性CA砂浆。
2.2抗冻性能测试
采用冻融循环实验和抗冻融性试验仪，测试了纳米碳纤维SBR复合改性CA砂浆的抗冻性能。通过观察砂浆试样的冻融损伤情况和测量破坏强度，评估了砂浆的抗冻性能。
2.3微观机制研究
使用扫描电子显微镜（SEM）观察了纳米碳纤维SBR复合改性CA砂浆的表面形貌和内部结构，判断了纳米碳纤维和SBR对砂浆孔隙结构的填充效果。借助红外光谱（FTIR）对纳米碳纤维和SBR与砂浆基体的相互作用进行了分析。
3.结果与分析
实验结果表明，适量添加纳米碳纤维和SBR可以显著提高砂浆的抗冻性能。冻融循环实验显示，纳米碳纤维SBR复合改性CA砂浆的冻融损伤程度明显低于普通CA砂浆。同时，复合改性砂浆的抗压强度和抗折强度也有所提高。
通过SEM观察发现，添加纳米碳纤维和SBR可以填充砂浆的孔隙结构，提高砂浆的致密性和组织结构的稳定性。纳米碳纤维能够通过吸附溶液中的水分子，减少溶液的容积，从而降低冰裂纹的形成概率。FTIR分析结果表明，纳米碳纤维和SBR与砂浆基体之间存在相互作用，增强了砂浆的内聚力和抗冻性能。
4.结论
本研究通过实验研究了纳米碳纤维SBR复合改性CA砂浆的抗冻性能及其微观机制。实验结果表明，适量添加纳米碳纤维和SBR可以显著提高砂浆的抗冻性能，同时改善了其力学性能。纳米碳纤维和SBR能够填充砂浆的孔隙结构，提高砂浆的致密性和组织结构的稳定性，阻止了水分在砂浆内的移动。此外，纳米碳纤维能够通过吸附溶液中的水分子，减少溶液的容积，降低冰裂纹的形成概率。综上所述，纳米碳纤维SBR复合改性CA砂浆具有较好的抗冻性能，其微观机制主要包括孔隙填充和水分吸附。
参考文献：
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