高性能玻璃纤维增强氯氧镁水泥的加速寿命试验与微观机理

利用SIC( strand in cement)试验方法,测定了玻璃纤维增强氯氧镁水泥(glass fiber reinforced magnesium oxychloride cement,GRMC)板材在80℃热水加速老化试验条件下的弯曲强度变化,研究了其加速试验寿命,并运用XRD、DSC -TG、FT-IR和SEM分析其水化产物组成和微观结构形貌,观察了玻璃纤维在氯氧镁水泥基体中的腐蚀特征.结果表明:未添加任何改性剂的普通GRMC在80℃热水加速老化2.5d后,其主要水化产物5·1 ·8大量分解,物相以叶片状的Mg( OH)2为主,促使玻璃纤维被基体腐蚀,导致力学性能急剧下降,预期使用寿命不超过4y.掺加复合抗水外加剂和矿渣的高性能GRMC由于5·1 ·8相的稳定存在和玻璃纤维不被腐蚀,在加速老化试验条件下的强度保留率高达60％以上,预期使用寿命超过了50 y.因此,5·1 ·8的稳定存在是保证高性能GRMC的玻璃纤维稳定性和长期耐久性的重要基础.     

玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥的加速老化试验与微观机理

为了研究玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥材料的长期强度,正确评价其耐久性能,采用SIC(Strand In Cement)试验方法,分别测定了玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥GRBMS试样在50℃、80 ℃热水加速老化试验条件下的抗折强度变化.运用XRD和SEM分析其水化产物组成和微观结构形貌,观察了玻璃纤维在碱式硫酸镁水泥基体中的腐蚀特征.结果表明:GRBMS试样试样在老化条件下,抗折强度随着时间的增加有明显的下降,原因是碱式硫酸镁水泥中针杆状的517相分解为片状无胶结性能的Mg(OH)2;80℃老化下试样强度保留率达到50％所用的时间为12d,而氯氧镁水泥试样失效时间只有3d,因此玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥材料老化寿命时间长,更适合应用于实际工程中.     

玻璃纤维增强氯氧镁水泥的抗冻性及其机理

利用冻融试验方法,测定了冻融循环对普通和高性能玻璃纤维增强氯氧镁水泥(glass fiber reinforced magnesium oxychloride cement,GRMC)弯曲性能的影响,并运用XRD和SEM-EDS分析了冻融前后GRMC水化产物的组成和微观结构的差异。结果表明,普通GRMC试件冻融前后的主要物相均为5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O(5·1·8),浸水48 h后部分5·1·8分解为Mg(OH)2;冻融循环25次后Mg(OH)2被碳化为MgCO3,在孔隙中大量存在叶片状MgCO3。双掺15%复合抗水外加剂和20%矿渣的高性能GRMC试件,在浸水48 h、冻融25次条件下物相都未发生明显变化,水泥基体仍由5·1·8凝胶体和2MgO·SiO2·aq凝胶相互连生而成,5·1·8针棒状晶体在孔隙中大量存在,冻融循环对GRMC试件的水化产物的组成和微观结构没有影响,具有较好的抗冻性。     

玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥耐久性研究

为探寻玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥的耐久性,本文研究了纤维铺设位置以及矿物掺合料对其在加速老化试验条件下弯曲强度的影响.利用扫描电子显微镜(SEM)技术手段,分析了经历7 d加速老化试验后不同情况下水泥基体与玻璃纤维的粘结情况以及玻璃纤维的侵蚀情况.结果表明,纤维铺设于底部的试样强度要高于纤维铺设于中部的试件,老化7d后前者强度仍略高于后者.对比未掺矿物掺合料的试样,矿物掺合料的掺入可以显著改善材料的耐久性.其中,掺入矿渣的试样气硬条件下强度虽高,但加速老化后强度保留率较低,老化7d时仅为51.33％;而掺入硅灰的试样加速老化后强度损失较低,耐久性良好.经过7 d的加速老化后,掺入硅灰的水泥基体与玻璃纤维仍牢牢的粘结在一起,掺入矿渣的水泥基体与纤维的粘结较差,而未掺矿物掺合料的水泥基体已几乎完全失去与纤维的粘结.无论是否掺加矿物掺合料,当加速老化试验进行到7d时,纤维表面均未有受到侵蚀的迹象.     

玻璃纤维的形态对氯氧镁水泥增韧效果的影响

本文对短切、连续布置的玻璃纤维对氯氧镁水泥抗弯强度、抗冲击强度、韧性指数的影响进行了研究.结果表明:短切纤维增强氯氧镁水泥基体的增韧效果比连续纤维更好.     

吸水对连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能影响的研究

采用连续玻璃纤维增强聚丙烯(PP)预浸布制备复合材料层压板,通过人工加速老化的方法,对不同铺层的连续玻璃纤维增强PP复合材料进行常温、60℃、80℃的海水浸泡实验,研究连续玻璃纤维增强PP复合材料的弯曲强度随老化时间、老化温度等因素的变化规律及性能退化趋势。研究表明,老化初期吸水趋势符合菲克扩散,老化程度与时间和温度成正比关系。对试样断裂部分拍摄扫描电子显微镜(SEM)图像,观察不同环境条件下样品老化情况,老化温度越高、时间越长,增强纤维与树脂基体界面腐蚀越严重。     

氯盐腐蚀下纤维/树脂界面黏结退化试验与分子动力学模拟

纤维/树脂界面黏结性能对纤维增强聚合物(FRP)筋承载过程中纤维与基体之间力的传递至关重要，但海水海砂混凝土孔溶液中氯离子扩散至纤维/树脂界面区会使得其黏结性能退化。自制纤维/树脂微脱黏装置，并与数字图像相关(DIC)技术相结合，追踪玄武岩/玻璃纤维与树脂在氯盐溶液中腐蚀28d的黏结性能退化过程，并通过分子动力学模拟揭示了腐蚀离子导致界面黏结性能退化机制。结果表明：玻璃纤维与树脂间的黏结性能优于玄武岩纤维；玄武岩/玻璃纤维与树脂在NaCl溶液腐蚀28d，其界面黏结力分别下降了73.9%和71.8%，拉拔过程中破坏模式以基体开裂和纤维拔出为主；树脂与纤维基底主要通过形成氢键黏结，氯离子与基底界面原子的相互作用使原有氢键原子对数量减少，加速了纤维与树脂的脱黏。     

氯氧镁水泥及其对镁质浇注料力学性能的影响

采用XRD和TG -DSC分析方法研究了氯氧镁水泥的相组成和加热相变化 ,并研究了氯氧镁水泥结合剂对镁质浇注料热处理后常温抗折强度的影响。结果表明 :采用电熔镁砂和MgCl2 ·6H2 O为原料生成的氯氧镁水泥 ,是由氯氧镁凝胶和少量的5Mg(OH) 2 ·MgCl2 ·8H2 O(简称 5·1·8)晶相组成的 ;加热时经过脱水反应和分解反应 ,5 0 0℃以后氯氧镁水泥的分解反应完成 ;所生成的氯氧镁水泥能明显提高镁质浇注料的烘干抗折强度 ,但生成过多的氯氧镁水泥时 ,其在烧成过程中的分解反应又会引起材料烧后 (16 0 0℃ 3h)抗折强度的降低 ,故材料中MgCl2 ·6H2 O的最佳加入量为 2 % (质量分数 )     

中碱玻璃纤维在不同水泥基体中稳定性的研究

本文对中碱玻璃纤维在普通硅酸盐水泥、高铝水泥、氯氧镁水泥等不同水泥基体中的稳定性进行了研究.     

微硅粉复合氯氧镁水泥制备与性能研究

利用微硅粉和氯氧镁水泥制备了不同微硅粉掺量的微硅粉-氯氧镁水泥,研究了微硅粉掺量对微硅粉-氯氧镁水泥抗压强度、耐水性和耐硫酸盐腐蚀性能的影响,并对微硅粉-氯氧镁水泥的物相组成和微观形貌进行了分析.结果表明:当n(MgO):n(MgCl2):n(H2O)体系物质的量比为7:1:15时,氯氧镁水泥样品的抗压强度、耐水和耐硫酸盐软化系数分别为78.85 MPa、0.72和0.76;当微硅粉掺量为30％时,其抗压强度、耐水性和耐硫酸盐腐蚀性能达到最佳,抗压强度达到了83.45 MPa,软化系数分别为0.74和0.78;微硅粉-氯氧镁水泥强度和耐水性能提升原因是微硅粉的微集料效应和火山灰特性.此外,使用工业废弃物微硅粉制备微硅粉-氯氧镁水泥可以明显降低氯氧镁水泥材料的制备成本,提高微硅粉的附加值.     

玻璃纤维增强氯氧镁复合材料界面粘接性能的研究

通过选用钛酸酯偶联剂处理氯氧镁水泥,选用磷酸三甲酯作辅助溶剂,研究其对玻璃纤维增强氯镁复合材料界面粘接性能的影响。     

Strength development in magnesium oxychloride and other cements

Measurements of compressive strength, modulus of elasticity, and microhardness were made on magnesium oxychloride cement systems having a wide range of porosity. Analysis of the plots of log mechanical property versus porosity gave expressions interrelating mechanical properties which were independent of porosity. Comparison of these results with those of the portland cement system show that magnesium oxychloride cement paste has a higher value of modulus of elasticity and microhardness over the porosity range studied. Microhardness of magnesium oxychloride cement paste is also greater than that for all gypsum plaster preparations in the porosity range studied. Mechanical behaviour of magnesium oxychloride cement compacts is improved when heated in water at 85°C. It appears that this heat treatment results in formation of a porous body consisting mainly of Mg(OH)₂. Among the systems magnesium oxychloride, portland cement, gypsum and magnesium hydroxide, it appears that magnesium hydroxide forms the strongest bodies.     

纤维对磷酸镁水泥性能的影响试验研究

研究了掺入0.5%~2.0%(体积分数,下同)聚丙烯纤维、玻璃纤维、微钢纤维对磷酸镁水泥流动度、凝结时间、抗折强度、抗压强度和耐磨性影响。结果表明:三种纤维均使磷酸镁水泥流动度减小,凝结时间缩短;聚丙烯纤维会使磷酸镁水泥的抗折强度、抗压强度和耐磨性均出现降低;玻璃纤维和微钢纤维可以增强磷酸镁水泥的抗折强度、抗压强度和耐磨性,其中以抗折强度的提高最为明显。三种纤维均不参与水化反应,对磷酸镁水泥性能的影响取决于物理作用。     

Performance of fibers embedded in a cementitious matrix

Reinforcement of cementitious materials with short fibers has been proved to be an economical and effective way to convert these brittle materials to ductile products. Many fibers with different geometries have been used as reinforcement materials. Fibers bonding to cementitious materials play an important role in mechanical performance of these composites. This article describes the performance of (homemade) fibers as reinforcement in cement‐based materials by investigation on bonding characteristic of fiber to cement matrix. To this end, the fibers (glass, polypropylene, polyacrylonitrile (PAN), and high strength nylon 66 (N66)) are characterized using microscopy analysis, tensile strength, and alkali attack tests. The fibers embedded in the cement matrix, then, pulled‐out to evaluate their bonding to cementitious materials. SEM analysis is used to study fiber/cement interfacial transition zone. The results show that PAN fibers have the advantages of preparing for cementitious reinforcement. It was found that the reinforcing efficiency of fibers‐reinforced cementitious composites was strongly depending on interfacial contact area in fiber/matrix interface and chemical/physical properties of fibers. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010     

高性能纤维的耐碱性能研究

研究了芳纶、玄武岩纤维以及玻璃纤维的耐碱性能,分析了3种纤维分别在65℃、80℃、95℃的氢氧化钠溶液中,经不同时间的腐蚀后,3种纤维的力学性能以及其质量的变化情况.结果表明:芳纶的耐碱性能最优,断裂强力和断裂伸长保持率最大,玄武岩纤维其次,玻璃纤维最差,因此芳纶比玄武岩纤维和玻璃纤维更适合用于碱性环境中.