碳系水泥基复合材料的研究进展

本文介绍了国内外水泥基复合材料的研究进展,重点对水泥基导电复合材料、水泥基电磁屏蔽复合材料和水泥基压电机敏复合材料,如导电性能、磁性能、屏蔽性能、压电性能等材料的组成、特性及发展状况进行了综述.     

现代水泥基复合材料

两种或者两种以上不同化学性质或不同组织相的物质,以微观或宏观的形式组合而形成的材料,均可称为复合材料。在工程上所称的复合材料主要是指一种材料以人工均匀地分散在另一种材料中,以克服单一材料的某些弱点,具有综合性能的材料。     

正交试验研究矿物聚合物抗压强度

以粉煤灰和偏高岭土为硅铝原料,NaOH和水玻璃为激发剂,在高温下养护24 h制得了矿物聚合物.正交试验研究了偏高岭土掺量、水玻璃模数、Na2O掺量和养护温度4个因素对矿物聚合物抗压强度的影响.结果表明,当偏高岭土掺量为0,Na2O掺量为10wt%、水玻璃模数为1.5,在80 ℃下养护24 h得到的制品的抗压强度为38.2 MPa.     

水泥基功能复合材料研究进展及应用

介绍了国内外水泥基功能复合材料的研究进展及应用,重点对几种重要的水泥基功能复合材料,如导电、压电、介电、磁性、屏蔽等材料的组成、特性、工艺及发展状况进行了综述.     

玻璃钢筋增强水泥基复合材料的试验研究

本文采用对裸玻璃钢筋进行表面处理的方法提高水泥对玻璃钢筋的握裹力；研究了挤拉玻璃钢筋增强水泥基复合材料的结合性能，制备出抗压强度49.6MPa、抗折强度25．8MPa的优质玻璃钢筋增强水泥基复合材料；初步探讨了用玻璃钢筋增强水泥的可行性。     

花岗斑岩石粉高韧性水泥基复合材料性能研究

高韧性水泥基复合材料(ECC)具有优异的力学性能和裂缝控制能力,已应用在大尺寸的板梁结构中,但因造价过高限制了其进一步的推广应用。机制砂在生产过程中会产生大量的石粉,如处理不当则会严重污染环境。为达到降低ECC造价及保护环境的双重目标,本文以花岗斑岩石粉代替河砂来配制花岗斑岩石粉高韧性水泥基复合材料(GP-ECC),研究了其各项性能,并建立了GP-ECC自收缩预测模型。研究表明,GP-ECC试件均表现出多缝开裂与应变硬化的特征,其抗压强度和抗折强度均随石粉取代率的增加而先减小后增大,完全取代时性能最优,其28 d拉伸峰值应力达4.4 MPa,极限应变超4.2%,抗压强度均超50 MPa,抗折强度超18 MPa。GP-ECC试件的早期自收缩值随石粉取代率的增加而增加,其中石粉完全取代河砂时的自收缩值为3 133.3μm/m,较基准试件增加了117.3%,故抑制GP-ECC的自收缩很有必要。同时,本文提出的自收缩预测模型能够有效预测GP-ECC的自收缩变化情况。SEM测试结果表明,PVA纤维在花岗斑岩石粉水泥基体中分散均匀,能协同工作。     

剑麻纤维增强水泥基复合材料研究进展

剑麻纤维具有环保、经济、力学性能良好等特点,近些年备受水泥基复合材料研究学者青睐.剑麻纤维具有较高的抗拉性能,弥补水泥基复合材料的脆裂的缺点;在水泥基复合材料中掺入较少的剑麻纤维可以较大提高水泥基复合材料抗拉性能和韧性.总结了剑麻纤维增强水泥基复合材料中剑麻纤维表面处理、制作工艺、宏观力学性能、微观结构的研究现状、未来发展动向、经济效益,并对剑麻纤维目前存在问题做了总结以及前景展望.     

纤维增强水泥基复合材料的研究进展

综述了纤维增强水泥基复合材料(fiber reinforced cementitious composites,FRCC)目前在国内外的研究进展.简要介绍了FRCC的概念及其基本性能,详细介绍了超高性能FRCC的国内外研究进展,重点介绍了FRCC的纤维间距、复合材料以及多重裂缝等理论的研究情况以及FRCC工程应用情况,在此基础上,提出了当前FRCC研究中存在的问题和今后需要进一步研究的方向.     

碳纳米管水泥基复合材料高温力学性能实验研究

研究多壁碳纳米管(MWCNTs)掺量(0wt％、0.05wt％、0.08wt％、0.10wt％、0.20wt％)对碳纳米管水泥基复合材料(CNT/CC)高温力学性能的影响.分别测试了常温时以及200℃、400℃、600℃和800℃高温后CNT/CC净浆试件的质量损失、抗折强度和抗压强度.结果表明:MWCNTs的加入能够降低水泥基体内部蒸汽压和温度梯度,有效地提高水泥基体抗高温爆裂能力.MWCNTs的掺入可在一定程度上降低水泥基材料的高温质量损失,但掺量过大时由于催化剂的热分解,质量损失会有所增加.热作用时,MWCNTs表面和端部易产生一些亲水基团和缺陷位,在一定程度上缓解了水泥基复合材料高温性能的劣化.800℃后,CNT/CC的相对残余抗折强度和相对残余抗压强度分别约为30％ ～35％和45％ ～50％.     

碳纳米管水泥基复合材料的力学性能和抗冻性能研究

作为新型纳米材料,碳纳米管(MWCNTs)已经应用于水泥基材料中用以改善水泥基材料性能.本文采用十六烷基三甲基溴化铵作为分散剂将碳纳米管均匀分散于水泥材料中制备成碳纳米管水泥基复合材料,并细致研究了其力学性能和抗冻性能.结果表明碳纳米管的加入能够有效的增加水泥基材料的力学性能和抗冻性能.当碳纳米管的掺量为0.1％时,碳纳米管水泥基复合材料的力学性能达到最大,其抗折强度和抗压强度分别为17.5MPa和92.3 MPa.在300次冻融循环过程中,碳纳米管水泥基复合材料的质量损失率和动弹模量变化率偏低,表明碳纳米管水泥基复合材料的抗冻性得到了增强.SEM微观分析表明,碳纳米管在水泥基材料中起到了桥联和拔出效应,能够有效的延缓和阻止水泥基材料受到外界的破坏.     

高延性混凝土弯曲性能的尺寸效应

为了研究高延性混凝土尺寸变化对其弯曲性能的影响,测试了不同尺寸高延性混凝土试件的弯曲强度和弯曲韧性,采用统计学理论对试验结果进行了分析.结果表明:聚乙烯醇纤维增韧高延性混凝土极限弯曲强度及等效弯曲韧性指数都存在显著的尺寸效应,在相同龄期时,等效弯曲韧性指数的尺寸效应更为显著;随着养护龄期的增加,聚乙烯醇纤维增韧高延性混凝土极限弯曲强度和等效弯曲韧性指数的尺寸效应度增大.Ryan-Joiner正态性检验表明,聚乙烯醇纤维增韧高延性混凝土极限弯曲强度及等效弯曲韧性指数均服从正态分布,且随试件尺寸的增大,两者的变异系数均增大,说明聚乙烯醇纤维增韧高延性混凝土极限弯曲强度及等效弯曲韧性指数的尺寸效应符合Weibull尺寸效应统计理论的规律.     

乌兰布和沙漠砂制备高延性水泥基复合材料的力学性能

使用内蒙古乌兰布和沙漠砂完全代替微石英砂配置了高延性水泥基复合材料(ECC),并以砂胶比为变量,对其抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及抗弯强度四个方面的力学性能展开了全面的研究。抗拉试验后进一步对纤维断面使用扫描电镜(SEM)进行了观测,并采用X射线衍射分析(XRD)方法研究了沙漠砂的物质组成。结果表明,以沙漠砂配置的ECC,在相同骨料含量的条件下,其抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及抗弯强度均与微石英砂配置的ECC接近,延性约为微石英砂ECC的一半。除抗剪强度外,沙漠砂ECC其他各项性能均随砂胶比增大而提高,优化配比设计的沙漠砂ECC延性能够达到微石英砂ECC的水平。     

高韧性混凝土复合材料研究与应用进展

聚乙烯醇(PVA)纤维具有良好的抗拉性能、化学稳定性能与热稳定性能。相对于普通混凝土,通过内掺PVA纤维制成的高韧性混凝土复合材料(ECC)的直接拉伸性能、抗压性能、抗拉性能和抗弯曲性能都得到明显改善,在工程应用中具有极好的社会效益与经济价值。总结了ECC研究与工程应用进展,为纤维在建筑用混凝土性能改性方面的研究提供一些参考。     

活化污泥焚烧灰胶凝活性的试验研究

以城市污水处理厂污泥为原材料,采用热处理-机械活化工艺研制了一种火山灰质掺合料,确定了适用于该掺合料制备的方法及工艺条件,并利用XRD方法分析其对水泥基材料的增强机理.实验结果表明,城市污水污泥在800℃下烧结2.5h,快速冷却后粉磨60 min,制得了火山灰活性高的污泥焚烧灰,其可提高水泥砂浆的强度,最优掺量达20％.     

氧化镁质和硫铝酸钙膨胀剂对工程水泥基复合材料性能的影响

本文研究了氧化镁质和硫铝酸钙膨胀剂对工程水泥基复合材料水化产物及微观结构的影响。结果表明:两种膨胀剂均会引起工程水泥基复合材料流动性能、力学性能的下降;掺入氧化镁质膨胀剂使得材料体系中大量生成富镁硅钙石,而掺入硫铝酸钙膨胀剂使得材料体系中钙矾石含量增大,两种水化产物均可以细化材料的孔结构,改善试样的抗氯离子渗透性能,5%(质量分数)掺量下硫铝酸钙膨胀剂试样的孔径比氧化镁质膨胀剂试样的更小,结构更加稳定。     

PVA纤维表面改性对水泥基复合材料弯曲性能的影响

采用有机硅柔软剂对国产聚乙烯醇(PVA)纤维进行表面改性,并制备了纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)。采用扫描电子显微镜研究了有机硅柔软剂改性对PVA纤维表面结构的影响,用三点弯曲试验研究了有机硅柔软剂改性的PVA纤维对PVA-ECC复合材料弯曲性能的影响。研究结果表明:随着有机硅柔软剂含量的增加,PVA-ECC的极限弯曲强度和极限跨中挠度均先增加再减小,当有机硅柔软剂质量分数为7%时,极限弯曲强度和极限跨中挠度达到最大值,分别为5.627 MPa和2.123 mm;用ASTM C1609标准分析PVA-ECC三点弯曲韧性,当有机硅柔软剂质量分数为7%时,弯曲韧性达到最大值。     

低干缩延性材料-混凝土复合梁抗弯性能:模拟与验证（英文）

基于断裂力学建立了低干缩延性纤维增强水泥基材料(LSECC)/混凝土复合梁的抗弯模型,模拟了不同强度组合、不同LSECC层厚的复合梁抗弯性能。结果表明:在梁底复合低干缩延性材料不仅可提高梁的抗弯承载力,而且大幅提升梁的延性;复合梁的承载力和延性提升与材料强度和LSECC层厚相关;当LSECC强度较上层混凝土强度高时,复合梁的抗弯承载力和延性受LSECC层厚影响显著,随层厚的增加而提高。对不同强度组合、不同LSECC层厚的复合梁实施了三点弯曲试验,模拟结果与试验结果吻合良好。     

胶凝材料对高强混凝土孔隙和抗压强度的影响

本文主要研究了不同替代量的微硅粉对普通混凝土和粉煤灰混凝土的孔隙和抗压强度的影响.利用了SEM、EDS、粒度分布仪和金相显微镜分别分析了凝胶材料的微观形貌、成份及混凝土的表面孔隙.结果表明,在普通混凝土和粉煤灰混凝土中加入微硅粉和减水剂,制备的高强混凝土28 d最大抗压强度相比于普通硅酸盐水泥混凝土分别提高了37％和48％.掺入微硅粉后,粉煤灰混凝土比普通混凝土7d早强性的提高更明显.早期的吸水率比终期的吸水率大很多,这表明微硅粉和粉煤灰在混凝土中的火山灰反应是从养护7d后才开始起明显作用.     

高延性纤维增强水泥基复合材料的微观力学设计、性能及发展趋势

高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)是近20年发展起来的一种新型纤维增强水泥基复合材料。ECC在受力过程中,由于开裂处纤维的桥联作用以及纤维与基体间传递应力时裂缝能够稳定扩展,使得ECC表现出明显的多缝开裂特性和应变硬化行为。因此,ECC相对于传统的纤维增强水泥基复合材料具有更好的力学性能和耐久性。本文对ECC的微观力学设计理论、基本力学性能、耐久性以及工程应用进行了综述,介绍了4种具有特殊性能的新型ECC,最后就ECC所存在的材料选取、制备工艺和测试方法等方面的不足进行了评述和展望。     

基于正交理论的玄武岩纤维活性粉末混凝土配合比设计

通过正交试验进行活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)的配合比设计,选取水胶比、砂胶比、水泥/粉煤灰、减水剂、玄武岩纤维掺量为因素,设定相应的水平.运用极差法分析了上述因素和相应水平对RPC拌合物工作性及其力学性能的影响.结果表明,在标准养护条件下,当水胶比为0.2、粉煤灰取代水泥量为30％、减水剂为胶凝材料的2％、玄武岩纤维掺量为5 kg/m3时,可以配制出28 d抗压强度、抗折强度分别超过95.1 MPa、13.4 MPa的高强度活性粉末混凝土.