掺石墨高铝水泥基复合材料的物理性能研究

选用石墨作导电填料,高铝水泥作胶凝材料,两者复合制备高铝水泥基导电复合材料,对这类导电复合材料进行了基础的开发性研究。通过测试高铝水泥基复合材料的物理性能,得到高铝水泥基复合材料的体积电阻率、抗压强度和表观密度随石墨掺量的变化规律,并采用无限网链理论描述了高铝水泥基复合材料的导电机理。上述高铝水泥基复合材料的体积电阻率可在106—102Ω.cm之间变化,所得结果具有一定的实用价值。     

竹纤维增强矿粉-粉煤灰水泥基材料力学性能研究

通过将新鲜毛竹通过烘干粉碎的方式制备竹纤维,将其加入到矿粉-粉煤灰水泥基材料中并测试其力学性能.结果表明：竹纤维的加入对试件的抗压强度影响不大,可以明显提高试件的抗折强度并且能够改善试件的破坏形态,为进一步开展竹纤维的利用提供了参考.     

聚乙烯醇改性橡胶水泥基复合材料耐久性研究

为提升高寒地区混凝土坝的工作性能,通过毛细吸水试验、抗氯离子试验、冻融试验和碳化试验,研究聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA）改性废弃橡胶对水泥基复合材料耐久性能的影响,分析体积分数为0～30%的橡胶颗粒经质量分数为0.1%的PVA溶液改性前后水泥基复合材料耐久性的变化．结果显示,当橡胶体积分数增加到10%时,水泥基复合材料的毛细吸水性、抗氯离子渗透性、抗冻融能力以及抗碳化性能均得到了提升;加入PVA后,橡胶颗粒与水泥基体之间的黏结性增强,特别是橡胶体积分数为10%时,累计孔隙体积降低了28.8%,进一步提高了橡胶水泥基复合材料的耐久性能．研究可为橡胶混凝土在工程实际中的进一步应用提供新思路．     

掺钢渣粉超高韧性水泥基材料拉伸性能研究

从固废利用和材料高性能化出发,通过掺加钢渣粉来制备超高韧性水泥基复合材料。考虑了水胶比(0.25、0.35)、钢渣粉(0、20%、40%、60%、80%)两个因素,采用立方体抗压试验和直接拉伸试验探究掺钢渣粉的PVA纤维增强水泥基复合材料基本力学性能。结果表明:利用钢渣制备超韧性水泥基复合材料是可行,钢渣粉掺量不超过60%时,掺钢渣PVA纤维增强水泥基复合材料能满足一般工程对抗压强度的需求;钢渣粉的掺入使水泥基复合材料表现出明显的应变硬化特点,拉伸极限应变得到了极大的提升。     

短竹纤维增强苯酚-淀粉树脂复合材料研究

采用短竹纤维与苯酚-淀粉树脂混合、捏合、辊炼、粉碎、模压成型,制备复合材料,研究了短竹纤维含量对复合材料弯曲强度、冲击强度、吸水性的影响,确定了复合材料典型原料配方、辊炼与模压工艺参数,并对复合材料性能进行了测试和分析.结果表明,短竹纤维含量对复合材料性能影响较大;按文中典型原料配方和工艺,能够制备综合性能优良的复合材料,特别是具有很高的耐热性（热变形温度172℃）,优良的阻燃性能、电性能.     

绿色韧性水泥基复合材料力学性能

为了研究绿色尾矿砂PVA纤维增强水泥基复合材料的韧性,参考国内外试验方法开展了立方体抗压、薄板拉伸和冲击韧性等力学性能试验研究.分析了纤维与基体的相互作用及增韧机理,讨论了纤维掺量和水胶比二元因素对增韧性能的影响.该研究获得了复合材料相应的强度和韧性指标,为高性能尾矿砂PVA纤维增强水泥基复合材料的制备和工程应用提供了参考.     

稻壳纤维改性磷酸镁水泥基复合材料试验研究

用稻壳制备混凝土具有自重小、保温性好、耐腐蚀性强等优点,开发稻壳在混凝土的利用为稻壳的处理提供新的途径.利用稻壳和磷酸镁水泥制备稻壳纤维磷酸镁水泥基复合材料,采用乳白胶、硅烷偶联剂和乙烯-醋酸乙烯共聚物对复合材料进行改性.测试和分析了复合材料的抗压和抗折强度、密度和导热系数.此外,还对粉煤灰掺入对复合材料的影响进行了研究.实验结果表明:硅烷偶联剂和乙烯-醋酸乙烯共聚物,以及粉煤灰的掺入均可提高复合材料的力学性能;稻壳纤维磷酸镁水泥混凝土具有良好的保温性能.     

高性能纤维增强水泥基复合材料的研究

介绍了在高性能蒸养水泥中掺入钢纤维制备出高性能水泥基复合材料的研究对象，研究了水灰比（W／C），砂灰比（S／C），钢纤维掺量对水泥基复合材料性能的影响；并用XRD、SEM分析其微观结构和形貌，试验结果表明，将钢纤维掺入到高性能蒸养水泥中并采用适当的工艺，可制备出抗夺强度达133MPa，抗折强度达24．5MPa的高性能水泥基复合材料。     

应变硬化水泥基材料轴拉荷载下的氯离子渗透

钢筋混凝土结构因为易于开裂而通常难于达到预期的设计使用寿命.原因之一就是水泥基材料在拉伸状态下的应变太小.通过添加聚乙烯醇纤维,水泥基复合材料的拉应变可以提高几百倍.多微缝开裂是准应变硬化水泥基复合材料(Strain Hardening Cement-based Composites(SHCC))的基本特征,然而,只有在外加拉应变下的裂缝不引起水、CO2、氯离子或硫酸根离子等对混凝土结构的侵蚀量显著地增加,这种大应变才对结构的安全性和耐久性有益,从而可以提高结构的使用寿命,降低全寿命周期成本.通过不同拉应变下SHCC的毛细吸水和氯离子渗透试验研究了SHCC的抗渗性能,并探讨了内掺硅烷乳液防水剂对SHCC在不同拉应变下的抗渗性能的影响.结果表明,毛细吸收试验是表征复合受力状态下的水泥基材料耐久性能的简便有效的试验方法;复合受力下极限拉应变不能作为耐久性设计的依据,必须根据渗透性确定能够保证使用寿命的临界拉应变极限状态;内掺硅烷乳液的防水处理方式能够防止SHCC吸收过多的水分或水溶离子,可以使其高应变能力得到更广泛的应用.     

纤维增强水泥基复合材料研究的若干问题探讨

对水泥基材料耐久性差的主要原因、纤维在水泥基材料中可能存在的主要增强作用、影响纤维增强效果和复合材料耐久性的主要因素及该材料主要力学性能的有关研究模型进行了综述,分析了研究中存在的问题及今后的研究趋势。     

挤压纤维增强水泥板及复合梁抗弯与耐久性能

研究了水灰比、纤维种类、掺量和水泥基材对挤压成型纤维水泥板及其复合梁的力学性能与耐久性能的影响。结果表明掺加纤维后板材韧性有显著改善;PVA纤维增强板材当纤维掺量达1．7％时表现应变硬化,出现多点开裂;PP纤维则呈现应变软化。两种纤维增强水泥基材料性能的差异是由于纤维自身性能的不同。以纤维增强板为底板,制作的纤维板／混凝土复合梁的极限荷载和相应挠度,与普通混凝土梁相比都得以改善;同时与普通混凝土梁相比,复合梁的抗氯离子渗透性能更好。     

配比对纤维沥青碎石表层性能的影响

为了分析配合比参数对纤维沥青碎石表层性能的影响,根据纤维沥青碎石的材料组成和力学特性,采用直接拉拔和正压扭剪实验对试件进行强度测试,并应用正交分析法对实验结果进行分析,得出了各配比对纤维沥青碎石表层性能的影响规律.研究结果表明:乳化沥青用量和碎石用量对纤维沥青碎石表层强度的影响水平比纤维用量和纤维长度显著;层间抗拉强度随着乳化沥青用量和碎石用量的增多而逐渐增大,抗剪强度随着乳化沥青用量的增多而增大,随着碎石用量的增多先增大后减小;当乳化沥青用量为2.0 kg/m2、碎石用量为13 kg/m2、纤维用量为0.1 kg/m2和纤维长度为60 mm时,纤维沥青碎石表层的性能最优.     

玄武岩纤维-木纤维复合碱式硫酸镁水泥性能的改性机理

以碱式硫酸镁水泥（BMSC）为基质,以生物基循环木纤维（RWF）为轻质填料,并掺入玄武岩纤维（BF）为增强改性材料,开发出一种轻质高强、高韧性的碱式硫酸镁复合材料。从RWF填料和不同体积占比、不同长度的BF纤维出发,讨论其对改性后BMSC复合材料的流动性、分散系数（纤维）、密度、抗压强度和抗折强度的影响;通过SEM、EDS、XRD微观表征分析对复合材料微观结构的形成进行研究。结果表明：RWF的加入虽然显著降低了BMSC的材料密度,但RWF与BF结合形成复合纤维体系能明显提升BMSC复合材料的力学性能,尤其是抗折强度,较未添加RWF和BF的原生BMSC材料提升比例最高达80%以上;通过微观表征分析发现,RWF在BMSC中拥有良好的界面黏结性能,RWF与BF的共同存在使BMSC材料形成镁水泥基质-循环木纤维-玄武岩纤维体系,提升了复合材料的强度;采用基于图像识别技术的半定量化方法对碱式硫酸镁水泥5·1·7相晶体的发展程度进行辅助量化分析,为材料制备过程中BMSC产品性能的控制提供可能。     

碳纤维增强水泥基复合材料的力学性能研究进展

碳纤维(Carbon Fibers, CFs)作为增强相运用在复合材料中一直是研究热点。综述了CFs的种类、分散方式及其在水泥基复合材料中分散性的评估方法、CFs表面涂层改性的制备工艺及其优缺点。通过改善CFs在水泥基体中的分散性和对CFs表面进行涂层改性处理,可以制备性能良好的碳纤维增强水泥基复合材料（CFRC）。同时,对CFRC力学性能的影响因素进行了系统的探讨及研究,包括水灰质量比、养护龄期、成型工艺、硅粉掺量、外加剂、CFs掺量和长度等。总结出进一步提高CFRC力学性能的关键在于改善CFs在水泥基体中的分散性和相容性,并为今后制备高性能CFRC提供参考。     

Fiber-reinforced Mechanism and Mechanical Performance of Composite Fibers Reinforced Concrete

To understand the enhancing effect and fiber-reinforced mechanism of composite fibers reinforced cement concrete, the influences of composite fibers on micro-cracks and the distribution of composite fibers were evaluated by optical electron micrometer(OEM) and scanning electron microscope(SEM). Three kinds of fiber, such as polyacrylonitrile-based carbon fiber, basalt fiber, and glass fiber, were used in the composite fibers reinforced cement concrete. The composite fibers could form a stable structure in concrete after the liquid-phase coupling treatment, gas-liquid double-effect treatment, and inert atmosphere drying. The mechanical properties of composite fibers reinforced concrete(CFRC) were studied by universal test machine(UTM). Moreover, the effect of composite fibers on concrete was analyzed based on the toughness index and residual strength index. The results demonstrated that the composite fibers could improve the mechanical properties of concrete, while the excessive amount of composite fibers had an adverse effect on the mechanical properties of concrete. The composite fibers could significantly improve the toughness index of CFRC, and the increment rate is more than 30%. The composite fibers could form a mesh structure, which could promote the stability of concrete and guarantee the excellent mechanical properties.     

南京长江漫滩废弃粉土改良用作路基填料的室内试验研究

为实现基坑开挖废弃粉土的资源化利用,研究了水泥、石灰改良长江漫滩粉土路基的工程力学特征及稳定性。通过击实试验、无侧限抗压强度试验、水稳性试验和微观试验,分析改良粉土的强度特性及耐久性变化规律,论证长江漫滩粉土作为路基填料的可行性。结果表明：掺加水泥、石灰后,土体力学性能得到大幅改善;不同掺量下浸水5 d,改良土的水稳系数均大于0.6,水稳系数随水泥掺量的增加而增加,随石灰掺量的增加先增大后减小。微观试验表明,水泥、石灰在土体中生成的胶凝物质对土颗粒具有包裹和联结作用。综合考虑改良土的强度和水稳性,经过改良后,长江漫滩粉土可以作为路基填料,建议水泥、石灰改良土的最佳组合配比为6%水泥+6%石灰,在此掺量下,改良土体的28 d无侧限抗压强度为2.05 MPa,浸水5 d后的水稳系数为0.76,具有较好的路用力学性能。     

竹粉高温蒸煮对竹粉/ABS木塑复合材料性能的影响

采用高温蒸煮法对竹粉的主要组分木质素与纤维素进行分离,并将其分别与ABS混合制备木塑复合材料,研究了纤维素含量不同的两种竹粉及竹粉中木质素、纤维素对竹粉/ABS木塑复合材料力学性能和热稳定性的影响。结果表明,纤维素含量高的竹粉与ABS复合制得的复合材料力学性能较好;竹粉的组分中纤维素的热稳定性优于木质素,由纤维素制备的复合材料综合力学性能较好,热稳定性较高。     

聚丙烯酰胺对水泥固化砂土性能的影响

针对传统水泥固化土耐久性较差的特点,通过对加入三种不同吸水性能聚丙烯酰胺(PAM)的水泥固化砂土进行无侧限抗压强度试验、干湿循环试验、干缩试验以及SEM电镜扫描试验,对不同吸水性能的PAM改善水泥固化土的强度、耐久性以及微观机理进行研究分析。试验结果表明:PAM的掺入可有效提高水泥固化土的强度,而PAM吸水性能的不同会导致水泥固化土的强度呈现出一定的规律性变化;PAM的掺入可有效改善水泥固化土的耐久性能,相对而言,强吸水性能PAM对于水泥固化土的耐久性表现出更好的改善作用;PAM掺入水泥固化土后形成PAM-水泥石-土颗粒的整体胶结结构,增强了水泥固化土的强度和抗干缩开裂的能力。     

镁基泡沫混凝土配合比试验

分别以配制的氯氧镁水泥、硫氧镁水泥、磷酸镁水泥为胶凝材料,采用化学发泡制备干密度等级为A05的三种镁基泡沫混凝土。通过设计正交试验,确定了水胶比、镁水泥组分配比、缓凝剂掺量、粉煤灰掺量和聚丙烯纤维掺量对三种镁基泡沫混凝土抗压强度的影响程度,对比分析了重要影响因素的作用机理,建立了镁基泡沫混凝土比强度与镁水泥组分配比的函数关系式。研究结果表明,氯氧镁泡沫混凝土抗压强度影响因素的主次关系为：镁水泥组分配比>水胶比>粉煤灰掺量>聚丙烯纤维掺量>缓凝剂掺量,各因素对硫氧镁泡沫混凝土抗压强度影响显著性与氯氧镁泡沫混凝土相同,磷酸镁泡沫混凝土抗压强度影响因素的主次关系为：镁水泥组分配比>缓凝剂掺量>水胶比>粉煤灰掺量>聚丙烯纤维掺量,与氯氧镁泡沫混凝土和硫氧镁泡沫混凝土略有不同,缓凝剂掺量影响程度较高;镁水泥的组分配比是影响镁基泡沫混凝土强度的重要指标,氯氧镁泡沫混凝土与硫氧镁泡沫混凝土的抗压强度随镁水泥组分配比增加的变化趋势相同,均先减小后增大,而磷酸镁泡沫混凝土随镁水泥组分配比增加呈现先增大后减小的趋势;三种镁基泡沫混凝土的比强度与镁水泥组分配比之间存在幂函数关系。     

超轻质水泥基复合材料基本力学性能

为探究超轻质水泥基复合材料(ultra lightweight cement composite,ULCC)的基本力学性能及应力-应变曲线本构关系.以粉煤灰空心微珠为唯一轻质微集料,以水泥和硅灰为胶凝材料,以高效减水剂和减缩剂为外加剂,配制了钢纤维体积掺量为1%,表观密度介于1 250~1 550 kg/m3,轴心抗压强度介于47.9~70.0 MPa的4种不同密度等级的ULCC.对其分别进行单轴抗压和单轴抗拉试验,分别研究了ULCC的轴心抗压和轴心抗拉力学性能,测得了ULCC材料轴心抗压强度、轴心抗拉强度、弹性模量、泊松比及单轴抗压和单轴抗拉应力-应变曲线.结果表明:ULCC的抗压强度、抗拉强度和弹性模量均随密度的增加而增加; ULCC的轴心抗压强度和弹性模量与密度呈较强线性相关性.轴心抗拉试验结果表明ULCC抗拉应力-应变曲线关系呈现明显的峰后平台段,ULCC材料具有良好的拉伸变形能力.根据试验测得的ULCC单轴抗压和单轴抗拉应力-应变全曲线,建立了ULCC单轴抗压和单轴抗拉的分段式应力-应变本构方程.研究成果可为ULCC结构的设计和非线性有限元计算提供理论依据.