聚合物改性水泥基材料性能和机理研究进展

论述了聚合物改性水泥基材料的性能和机理研究进展.性能研究进展方面主要从聚合物改性、聚合物和外加剂复合改性以及聚合物和其他填料复合改性水泥基材料3个方面进行了讨论.而聚合物改性机理则从聚合物改性水泥基材料的微观结构、聚合物对水泥水化的影响以及聚合物与无机胶凝相间的相互作用等方面进行了讨论.     

纳米改性水泥基材料功能化研究进展

传统水泥基材料功能单一,无法满足现代社会快速发展的物质文明与复杂工程需求。现代建筑的智能化进程对水泥基材料的发展提出了新挑战,除了满足高强度、高耐久性等基本要求,还需要其具有多样化的附加性能(如保温、耐火、自清洁、电磁屏蔽以及离子固化等),以推动现代建筑的多功能化发展,实现建筑的智慧化转型,布局智慧城市建设。此外,为响应国家新材料新能源发展战略的要求,建筑的节能环保效应成为了水泥基材料发展与应用的又一重大难题。因此,越来越多的研究致力于纳米改性水泥基材料的多功能化发展,旨在为现代水泥基材料的绿色转型及建筑的智慧化转型提供应用基础。本文从纳米SiO₂、纳米TiO₂、碳纳米管(CNT)及氧化石墨烯(GO)等纳米材料对水泥基材料的功能化改性入手,比较与分析了不同纳米材料的特性、掺入方式及掺量等因素对水泥基材料功能化改性性能的影响;从材料层面分析了不同改性方式对水泥基材料功能化的主要影响机理。最后,本文以“纳米改性-功能化”对应关系的建立为前提,提出了纳米改性水泥基材料多功能协同发展的概念,为现代建筑绿色可持续发展提供依据并提出了展望。     

碳基材料对水泥基材料性能的影响

水泥基复合材料凭借其原料丰富、价格低廉、生产工艺简单、强度高等优点,广泛应用于现代化工程建设.但是这种材料长久以来都有高脆性以及裂缝等一系列的问题.针对这些问题世界各国的研究人员都主要致力于改善水泥基材料的力学性能.但是在目前的情况下,现代建筑对水泥基材料提出了许多新的要求,不仅要有好的力学行为,还要具有尽可能多的附加功能.合适的功能填料的掺入不仅能够使得水泥基复合材料的力学性能和耐久性能得到提升,还能有效地调控水泥基材料的导电率、热导率等一系列其他功能.钢纤维、聚合物纤维和矿物纤维等是之前比较常见的功能掺料,这些材料依靠它们的强度和韧性可以用来改善材料的力学性能.但这些增强材料并不能在结构上改变水泥的水化产物,因此水泥基材料的高脆性及裂缝等问题依存在.而部分碳基材料在掺入到水泥基复合材料中以后可以对水泥基材料实现改性,不仅能从微观方面改变其结构,从而改善力学性能,还可以改善如导电性、导热性等性能.使水泥基复合材料能够尽可能地满足时代的要求.本文在近年来对多种不同的碳基材料掺杂水泥基复合材料研究的基础上,分别总结了不同碳基材料(碳纤维CF、碳黑CB、碳纳米管CNTs、石墨烯GR以及氧化石墨烯GO)对水泥基复合材料性能影响的基本原理,综述了近年来五种材料掺加在水泥基复合材料中的相关研究.此外,本文同时也对这些材料的复合掺入以及互相之间的改性掺入后的效果进行了简单总结,并且同时对水泥基复合材料的研究前景提出了一点看法.     

石墨烯改性水泥基材料的力学和收缩性能

研究了石墨烯对水泥基复合材料的抗压抗折强度、劈裂抗拉强度、流变性能等力学性能的影响,及石墨烯对水泥砂浆自收缩和干燥收缩等变形性能的影响.结果表明:石墨烯会增加水泥浆体的粘度,水泥净浆的流变特性符合宾汉姆流体模型;掺加适量石墨烯能够提升水泥基材料的力学性能,并且对水泥基材料的自收缩及干燥收缩具有显著的抑制效果.力学和收缩...     

水泥基材料裂缝自愈合的研究进展

总结了近些年来在水泥基材料裂缝自愈合领域的研究进展，重点论述了两种普通类型的水泥基材料裂缝自愈合的机理、愈合过程、影响因素及评价。普通水泥基材料裂缝愈合机理包括结晶沉淀、结晶渗透，对聚合物水泥基材料，主要包括空气固化愈合、热聚合愈合和温致愈合机理。并提出了进一步的研究方向。     

水泥基材料表面渗透防护材料技术研究进展

通过表面渗透防护增强是一种新的增强水泥基材料耐久性防护方式,提高表面抗水能力可提高水泥基材料表面抗水载有害离子侵蚀的能力,主要介绍了防护材料达到防护效果的基本性能要求,并分析了水性、膏状、乳液型、溶剂型4种防护材料的研究进展。     

聚合物改性水泥基修补材料的研究现状及发展措施

综述了工程修补材料的基本情况,分别介绍了无机类、有机类、有机改性类修补材料的研究现状,并探讨了聚合物乳液在修补材料中的应用潜力。重点论述了常用于聚合物改性水泥基修补材料中的环氧乳液、丁苯乳液、丙烯酸系乳液和醋酸乙烯酯共聚物等聚合物乳液的特性及其应用现状,并就聚合物改性水泥基修补材料的发展中所面临的主要问题提出了若干建议。     

硅基材料和矿渣应用于水泥基材料的研究进展

水泥基材料是目前使用量最大的建筑材料,在实际应用过程中,水泥基材料会出现损坏,达不到预期的性能要求.水泥水化产物中存在大量结晶的Ca(OH)2,影响各种水泥水化产物之间的粘结性,造成水泥基材料性能的降低.如何增强水泥基材料的性能成了国内外研究的热点,需要找到能够有效改善水泥基材料性能的方法.查阅国内外相关文献发现,将粉煤灰、硅灰、纳米SiO2(因三种材料的主要组分为SiO2,以下统称为硅基材料)或矿渣掺入到水泥基材料中,因其具有火山灰反应,并能起到填充作用,可明显提高水泥基材料的性能.掺合料的加入可降低水泥基材料中Ca(OH)2含量,减小其晶粒尺寸,使C-S-H凝胶的数量增多,改善水泥基材料的孔隙率,提高其性能.粉煤灰和矿渣成分中有部分玻璃态物质,能减少水泥浆体用水量,增加和易性;具有较低的火山灰性,适量掺入能降低水泥浆体的水化速度;含有粉煤灰或矿渣的水泥基材料早期强度较低,后期强度较高.硅灰与纳米SiO2的火山灰活性较高,能促进水化,适量掺入能够使水泥基材料早期强度大幅提高,但后期强度发展较慢;同时也会增大水泥基材料早期收缩,增加其结构开裂的风险.不同掺合料复掺后能产生协同增强效应,可获得性能优异的复掺改性水泥基材料.本文主要介绍了硅基材料和矿渣在水泥基材料中的应用,从反应机理、水化热、强度、孔隙率等方面来阐述其在水泥基材料中的研究现状和相关成果.对目前研究中存在的相关问题进行了分析总结,以期为制备性能优异的水泥基材料提供一定的参考.     

基于溶胶凝胶法改性的硅藻土对水泥基材料性能的影响

采用溶胶凝胶法对硅藻土进行改性,然后研究改性前后的硅藻土对水泥净浆(标准稠度用水量、凝结时间)及砂浆性能(力学性能、调湿性能)的影响。研究结果表明:(1)经改性后的硅藻土比表面积由初始的2.76m~2/g增大到158.52m~2/g,平均孔径由初始的3.82nm减小到1.41nm。(2)改性前后的硅藻土水泥净浆标准稠度用水量均高于纯水泥的标准稠度用水量,且随着硅藻土掺量的增加而逐渐增大;随着改性前后硅藻土掺量的增加,水泥初凝时间延长,终凝时间缩短。另外,在硅藻土掺量相同的条件下,改性硅藻土时凝结时间较原状硅藻土水泥凝结时间短。(3)改性后硅藻土的水泥砂浆强度较原状硅藻土的水泥砂浆高;随着改性前后硅藻土掺量的增加,水泥砂浆的强度均逐渐降低,而水泥砂浆吸、放湿率逐渐增大。另外,改性前后的硅藻土掺量相同时,改性后硅藻土的水泥砂浆吸、放湿率大于改性前的硅藻土水泥砂浆的吸、放湿率。(4)X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析结果表明,改性硅藻土的水泥砂浆较原状硅藻土的水泥砂浆有更多的水化产物,且硬化体结构更加致密。     

国内外水泥及水泥基材料发展研究

当今世界水泥工业的发展是以节能、降耗、环保为中心,走可持续发展的道路.与此相适应,水泥及水泥基材料的研究也非常活跃,研究重点集中在生态水泥、先进水泥基材料、低能耗水泥和水泥的高性能化、工业及城市废弃物的资源化利用以及水泥制备及应用等方面,这些研究所取得的成就有力地推动了水泥材料科学与技术的发展.     

纤维增强碱激发水泥基材料的研究进展

碱激发水泥力学性能优异,化学耐久性强,是新型胶凝材料。本文综合评述了国内外关于纤维增强碱激发水泥基材料的研究进展,总结了各种纤维对碱激发水泥基材料性能的影响,重点介绍了钢纤维、聚丙烯纤维和玄武岩纤维对碱激发水泥基材料的力学性能、收缩开裂及耐久性的影响,并提出了当前纤维增强碱激发水泥基材料研究中存在的问题和今后的研究方向。     

纳米微晶纤维素应用于水泥基材料研究综述

由于纳米微晶纤维素(nanocrystalline cellulose,NCC)具有高模量、极高长径比和大比表面积等特性,近几年来NCC在水泥基材料中的应用成为了研究前沿和热点。虽然NCC在水泥基材料中的应用研究还处于初级阶段,但却为改善水泥基材料性能提供了一个新的研究方向。本文综述了近几年国内外对NCC在水泥基材料中的应用研究,主要介绍了NCC在水泥基材料中的存在形式,及其对水泥基材料的流变性、水化、力学性能和耐久性的影响。最后,分析了NCC在研究中存在的问题,并对NCC今后的研究方向给出了可行性建议。     

水泥基材料的环境协调性研究

作为最广泛使用的建筑材料，水泥基材料在其生产，使用以及废弃等整个生命周期内对生存环境具有重要的影响，从资源和能源消耗以及排放物等方面着重分析了水泥基材料对环境的影响；并分别采用单位水泥基材料的资源消耗，能源消耗以及C煤排放量与抗压强度比三个指标评价了水泥基材料的环境协调性。     

纳米二氧化硅影响水泥基材料流动性的研究综述

纳米二氧化硅比表面积大、粒径小等特点有助于其发挥火山灰活性、晶核效应和填充效应,能够促进水泥水化,有效改善水泥基材料内部结构。在所有改性水泥基材料的纳米材料中纳米二氧化硅应用最为广泛,已经成为许多研究者探究的热点,但还未见关于纳米二氧化硅影响水泥基材料流动性综述的报道。本文主要综述了粉体和溶胶两种纳米二氧化硅对水泥基材料流动性的影响、存在的问题及改性纳米二氧化硅对水泥基材料性能的影响,为今后进一步研究纳米二氧化硅改性水泥基材料提供依据。     

石墨烯及其衍生物掺配水泥基材料研究进展

石墨烯及其衍生物因其独特的结构及优异的性能在改善基水泥材料的抗拉强度、韧性、耐久性及赋予水泥基材料功能性等方面表现出良好的应用前景.本文简述了石墨烯、氧化石墨烯(GO)的结构特点及性能,归纳了各自的制备方法;对石墨烯及其衍生物在水泥基材料中的分散进行了综述;重点综述了石墨烯及其衍生物掺配水泥基材料的力学性能、流变性能、...     

(超)疏水水泥基材料的研究进展

以混凝土和砂浆为代表的水泥基材料凭借其硬化后优异的力学性能和耐久性能被广泛应用于工程领域.然而,水泥基材料的多孔性和亲水性致使其在使用过程中很容易受到外界水和侵蚀离子的加速破坏,尤其是在潮湿、临海、寒冷地区,严重影响了其结构的耐久性和使用寿命.(超)疏水水泥基材料是通过对常规水泥基材料进行表面或整体(超)疏水改性制成的新型建筑材料,与常规水泥基材料相比,其具有更好的疏水性、抗渗性、抗冻性和抗氯离子侵蚀性,在一些特殊工程领域具有非常好的应用前景.因此,针对(超)疏水水泥基材料的研究引起了国内外学者越来越多的关注.近年来,国内外学者针对(超)疏水水泥基材料进行了大量科学研究并取得了非常丰硕的研究成果,这为(超)疏水水泥基材料的工程应用提供了重要参考.本文将对近年来国内外针对(超)疏水水泥基材料的最新研究成果进行综合介绍,其中重点包括以下几个方面:(1)现有的表面润湿模型,包括Young氏模型、Wenzel模型和Cassie-Baxter模型;(2)水泥基材料(超)疏水改性方式,包括表面改性和整体改性,并对比了改性方式对水泥基材料润湿特性的影响;(3)(超)疏水表面改性和整体改性对水泥基材料力学性能的影响规律;(4)(超)疏水表面改性和整体改性对水泥基材料耐久性的影响效果.最后对(超)疏水水泥基材料的研究结论进行了归纳总结并对研究前景进行了展望,以期能够为开发性能优异、经济环保的(超)疏水水泥基材料提供借鉴与参考.     

水泥基材料固化氯离子的研究现状与展望

水泥基材料对氯离子的固化不但影响氯离子的传输而且对钢筋混凝土结构的寿命预测具有重要意义.综述了目前研究水泥基材料固化氯离子的现状,包括固化能力的测试方法、水泥基材料自身组成的影响、环境因素的影响以及固化氯离子的机理.通过对目前国内外研究成果的总结和分析,展望了水泥基材料固化氯离子进一步研究的方向.     

纳米颗粒对水泥基材料性能影响的研究进展

纳米材料在水泥基材料中的研究和应用还处于初级阶段,但已成为改善水泥基材料性能的一个重要方向。简要介绍了纳米颗粒对水泥基材料的工作性、力学性能、耐久性能的影响,以及纳米材料赋予水泥基材料的新功能,并探讨了纳米颗粒改善水泥基材料结构与性能的机理。