氧化石墨烯复合水泥基材料的分子动力学模拟

氧化石墨烯（GO）边缘的大量含氧官能团具有更好的反应活性，能够有效的增强水泥基材料的性能。本文为探究氧化石墨烯中各含氧官能团对水泥基材料性能的影响，建立了GO/C-S-H、GO羧基/C-S-H、GO羟基/C-S-H和GO环氧基/C-S-H模型。采用分子动力学的方法对复合材料的力学参数、界面吸附能、动力学特性进行研究。结果表明：GO的加入使复合材料的杨氏模量提高了10.7%，泊松比提高了12%。GO中的环氧基有助于复合材料界面的稳定性，羟基有助于复合材料内部原子间作用更紧密。含氧官能团与钙原子间的钙氧键是粘聚力的来源之一，钙氧键键长的顺序为Ca-OH相似文献   

钒铁渣对水泥基材料的性能影响研究

通过收缩试验和正交试验研究了钒铁渣对水泥基材料的补偿收缩性能、力学性能和抗裂性的影响规律.研究结果表明,钒铁渣对水泥基材料有明显的补偿收缩和提高抗裂性作用;综合考虑抗折、抗压强度和抗裂性等性能,钒铁渣和粉煤灰掺量宜为20％和10％,水泥基材料具有较好的力学性能及抗裂性;水胶比对抗裂性的影响较小.     

二维纳米材料对水泥基材料性能影响的研究进展

当物质的尺寸达到纳米尺度(1～100 nm)以后,物质的性能就会发生突变,表现出不同于宏观物质的特殊性质,二维纳米材料不仅具有纳米材料的通用特点,而且还具有独特性质.综述了现有的二维纳米材料及其近年来二维纳米材料对水泥基材料流变性能、水化性能、力学性能及耐久性能等方面的研究进展,同时指出了二维纳米材料在水泥基材料应用中所存在的问题及研究方向.     

氧化石墨烯分散方式对水泥基材料性能的影响

氧化石墨烯(GO)在水泥基材料应用中存在分散不均匀、易团聚问题,影响其改善水泥基性能的效果.为提高GO的作用效果,采用聚羧酸系高效减水剂(PC)为分散剂,提出PC-GO在水、水泥浆中的分散机理模型.将PC-GO溶液超声分散0 min、10 min、30 min、60 min和120 min,通过激光粒度仪、原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)等,研究不同分散时间下GO的分散效果、分散稳定性以及对力学性能的影响.研究表明,在低分散程度时,分散时间越长,分散效果及稳定性越好,而过度超声波处理则使分散效果劣化,流动度随分散时间增加而降低;当分散时间大于30 min时,早龄期的抗压和抗折强度分别提高了18.68％～30.87％和20.31％～31.22％.根据研究结果,GO的分散时间建议为30～60 min.     

分子动力学法研究掺杂缺陷对HMX/NQ共晶炸药性能的影响

为了研究掺杂晶体缺陷对HMX/硝基胍(NQ)共晶炸药性能的影响,分别建立了"完美"型与含有掺杂缺陷的HMX/NQ共晶炸药模型;采用分子动力学方法,预测了各种模型的稳定性、感度、爆轰性能和力学性能,得到了不同模型的结合能、引发键键长分布、引发键键连双原子作用能、内聚能密度、爆轰参数和力学参数并与"完美"型模型进行了比较。结果表明,与"完美"型晶体相比,缺陷晶体的结合能减小幅度为1.28%～11.05%,表明分子之间的相互作用力减弱,炸药的稳定性降低;缺陷晶体的引发键键长增大幅度为0.46%～5.29%,而键连双原子作用能减小幅度为0.63%～17.24%,内聚能密度减小幅度为0.83%～10.85%,表明炸药的感度升高,安全性降低;缺陷晶体的密度、爆速和爆压减小幅度分别为0.89%～7.06%、0.68%～5.41%、1.85%～14.18%,表明威力与能量密度降低;由于晶体缺陷的影响,拉伸模量、体积模量和剪切模量减小幅度分别为0.106～4.368GPa、0.086～2.573GPa和0.082～1.835GPa,柯西压增大幅度为0.108～1.787GPa,表明炸药的刚性与硬度降低,延展性增强。因此,晶体缺陷会对HMX/NQ共晶炸药的稳定性、感度和爆轰性能产生不利影响。     

矿物掺合料对3D打印水泥基材料性能的影响

通过将粉煤灰和硅灰分别以单掺及复掺形式掺入3D打印水泥基材料中,研究其对打印材料工作性能及力学性能的影响.结果 表明:粉煤灰的掺入能够提高打印材料的流动度,但降低其可建造性;而硅灰的掺入效果则相反;不论单掺还是复掺,矿物掺合料的加入均会导致打印材料凝结时间出现不同程度延长;对于力学性能,粉煤灰的掺入会导致打印材料的抗压和抗折强度降低,而硅灰的掺入则会提高其力学性能;通过打印试样与浇筑试样的力学性能对比发现,由于打印工艺缺陷导致相邻打印长丝之间结合欠佳,产生孔隙,使得打印试样的强度低于浇筑试样,尤其对抗压强度影响显著.     

碳蜂窝结构力学性能的分子动力学研究

采用分子动力学方法系统地研究了碳蜂窝结构在不同方向、温度和应变速率下的拉伸力学性能。结果表明:碳蜂窝结构为各向异性材料,其管轴方向强度最高,常温下(300K)达到553GPa,Young’s模量更是达到5 300GPa,是另2个方向的10倍以上;碳蜂窝在扶手椅方向上的最大失效应变达到了0.321 2,具有相当好的延展性;温度对力学性能影响明显,在一定范围内降低温度会显著提升最大拉伸强度。     

掺合料对超高性能水泥基装饰材料性能的影响

将重钙粉与偏高岭土以不同的比例混合并替代白水泥,制备超高性能水泥基装饰材料,研究两者掺入比例变化对超高性能水泥基装饰材料工作性能、力学性能及自收缩的影响,采用SEM扫描电镜观察28 d龄期后试件内部微观形貌,研究表明,随着重钙粉与偏高岭土比例的增大,试件的致密程度和强度先增后减,其中B9-9的28 d抗压与抗折强度可以达到120.6 MPa与42.9 MPa,且工作性、收缩性能良好、内部结构致密。     

微细橡胶粉对油井水泥基复合材料性能的影响

为降低固井水泥石脆性,保持固井水泥环的完整性,解决油气井开采安全隐患.本文将微细橡胶粉添加到水泥基复合材料中.通过抗压强度和抗折强度变化规律,考察橡胶粉的最优掺量;通过三轴力学测试、渗透性实验,考察橡胶粉对水泥石复合材料变形能力的影响和抗渗性能影响;通过比表面积、粒度分布和微观形貌,表征橡胶粉特性,并对水泥石进行微观形貌分析,探讨其增韧降脆机理.结果发现,最优掺量为0.5％,在此掺量时水泥石弹性模量降低34.3％,孔隙度变小,抗渗性能提高,既能增强水泥石的塑性和弹性变形能力又使水泥石结构更为致密;橡胶粉比表面积0.4187 m2/g,平均粒度64.4865μm,与水泥石基体接触面积大;微细橡胶粉与水泥石基体粘结紧密,能吸收大量能量、填充水泥石孔隙,有效降低水泥石脆性.     

纳米碳酸钙对水泥基材料性能影响的研究进展

纳米碳酸钙在水泥基材料中的研究和应用还处于初级阶段.综述了纳米碳酸钙对水泥基材料水化、工作性、力学性能和耐久性的影响;同时,讨论了纳米碳酸钙对水泥基材料微观结构与性能的影响机理,针对当前研究存在的问题,提出了纳米碳酸钙水泥基材料未来的发展趋势.     

高性能聚合物水泥基灌浆材料设计及性能验证

半刚性基层极易发生开裂,严重影响道路质量.采用正交试验方法,以工作性、力学性能和体积稳定性等作为评价因素,设计了一种高性能聚合物水泥基灌浆材料,并研究了各原材料对灌浆材料性能的影响.结果表明:水灰比对水泥净浆的流动性、强度和干缩性起主要影响因素;粉煤灰和聚合物掺量主要影响净浆的流动性和强度;减水剂掺量主要对净浆的干缩性影响较大;确定了用于半刚性基层裂缝修补的聚合物水泥净浆的最佳配比:水灰比0.57,粉煤灰掺量10％,减水剂掺量0.03％和聚合物掺量6％.最后验证了高性能聚合物水泥基灌浆材料其他方面的优异性能.     

水泥基材料(工艺)高性能化原理及存在的问题

在介绍含有超细颗粒均匀分布致密体系即DSP材料的特征、技术性能以及应用领域的基础上，提出了水泥基材料（工艺）高性能化的致密填充原理，显微混凝土理论以及集料包围垛密理论。并探讨了实现水泥基材料高性能化的途径，同时指出目前研究中存在的问题。     

含裂纹网络水泥基材料的渗透性

为了研究裂纹网络对水泥基材料渗透性的影响,采用人工制造裂纹再拼接的方法得到不同开裂程度的薄片试件,对开裂试件表面的二维裂纹形貌特征进行了定量分析,包括裂纹的密度、取向、裂纹宽度等。测试了普通混凝土和砂浆材料的等温吸附与脱附曲线,得到两种材料的水分特征曲线。并用水分迁移的多相流模型模拟试件的干燥过程,同时对比干燥实验中不同开裂程度试件的质量变化以回归其对应的本征渗透系数。结果表明:裂纹密度大于临界阈值0.3时,相对渗透系数增加迅速;渗透系数与裂纹的宽度成指数关系,指数为1.945,接近立方定律中渗透系数与宽度的二次方关系。     

相变材料在水泥基材料中的应用

相变储能已成为水泥基材料领域的研究热点.本文总结了水泥基材料领域常用相变材料的类型与特点,阐述了相变材料在水泥基材料中的3种植入方式:浸渍吸附法、定型封装法、胶囊封装法.讨论了相变材料对水泥基材料工作性能、力学性能及水泥水化历程的影响规律,介绍了相变材料在水泥基材料中的应用情况,探讨了相变材料研究存在的问题与发展趋势.     

非离子纤维素醚在新拌水泥基材料中的作用及研究进展

本文综合国内外相关文献,论述了非离子纤维素醚对新拌水泥基材料的改性作用,分析了最新研究进展和存在的问题。非离子纤维素醚对新拌水泥基材料具有增稠、保水、引气和缓凝作用,目前研究中存在的主要问题是没有研究纤维素醚的分子结构对新拌水泥基材料性能的影响及其机理。     

水泥基材料的结晶压机理研究

本文通过仪器测定了水泥基材料冻结时产生的冻胀力,试验结果发现水泥基材料冻结时也会产生冻胀力,且净浆试件冻胀力稍微大于砂浆试件,同时发现毛细孔充满液苯的砂浆试件冻结时也会产生冻胀力.结合冻胀力试验结果以及水和苯结晶过程的分析,推断冻结过程中水泥基材料内部产生冻胀力,而冻胀力产生的机理主要是结晶压.     

苯丙乳液改性高强水泥基材料性能及机理

苯丙乳液作为聚合物改性材料已经在水泥基材料中得到应用,而对其改性机理尚不清楚.本文测试了苯丙乳液改性高强水泥基材料的工作性、凝结时间及力学性能,利用微量热仪法与X射线衍射(XRD)分析了苯丙乳液对水泥基材料水化的影响,通过扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)研究了其微观结构.研究结果表明,苯丙乳液延缓了水泥基材料的水化与二次水化反应,苯丙乳液能有效改善高强水泥基材料界面结构与水泥石结构.苯丙乳液与水泥或其水化产物间存在化学反应的可能性.     

纳米颗粒对粉煤灰水泥基材料干缩变形的影响及机理

为探讨纳米颗粒对掺粉煤灰的水泥基材料干缩变形的影响,选取了纳米SiO2和纳米SiC两种纳米颗粒,分别制备了纳米改性粉煤灰水泥砂浆和混凝土试件,通过试验研究了纳米颗粒掺量对不同龄期粉煤灰水泥砂浆和混凝土干缩性能的影响,并分析了其作用机理.结果表明,掺纳米颗粒的水泥砂浆干缩率明显增大,掺量为2％的纳米SiO2水泥砂浆和纳米SiC水泥砂浆的28 d干缩率较普通水泥砂浆分别增大了90％和120％;掺量为2％的纳米SiO2混凝土和纳米SiC混凝土28 d干缩率较基准混凝土增大了124.8％和85.8％;纳米颗粒对粉煤灰水泥砂浆和粉煤灰混凝土干缩性能的影响很明显,而混掺与单掺纳米颗粒对混凝土的干缩率影响不大.分析认为,纳米颗粒比表面积大,吸附水分增多,造成内部自由水被大量消耗,同时由于纳米颗粒填充了混凝土内部结构中的微小孔隙,使得外部水分难以进入内部而被蒸发,造成内外变形不一致,最终增大了混凝土的干缩率.