温度老化对钢结构涂层耐风沙冲蚀性能的影响

利用模拟风沙环境侵蚀试验系统和模拟自然环境老化试验箱,对钢结构聚氨酯涂层进行高低温循环老化试验,并对老化程度不同的涂层进行风沙冲蚀试验.另外,通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和X射线衍射(XRD),分析了钢结构未老化涂层与老化程度不同的涂层在主要元素和晶体物相上的差异.结果表明:涂层在经历高低温循环老化后,出现了明显裂纹、起皮、皲裂,并出现白色结晶;与钢结构未老化涂层最大冲蚀率对应的冲蚀角度约为38°,而老化后的涂层与之对应的冲蚀角度为38°~45°;与未老化涂层相比,老化后的涂层耐风沙冲蚀能力降低,其SEM照片的清晰度明显降低;老化后的涂层元素发生明显变化;涂层的主要晶体物相为CaMg(CO3)2、 CaCO3、BaSO4和TiO2,在老化过程中并未产生新的物相.     

具有荧光性能氧化石墨烯杂化材料的制备

赋予氧化石墨烯荧光性能是石墨烯功能化研究领域的热点与难点。本文旨在通过化学方法,制备一种新型的具有荧光性能的氧化石墨烯杂化材料。本文中,采用了一种炔基化的有机荧光小分子,通过与叠氮化氧化石墨烯的click反应,制备得到了具有绿色荧光的氧化石墨烯杂化材料(GO-g-MD)。利用FT-IR、XPS、XRD、HRTEM、荧光显微表征等方法对其进行了表征,证明了荧光功能化改性的成功,并结合对照实验,提出了一种可能的荧光机理。     

有机硅改性硅烷化聚氨酯密封胶的研制

以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚多元醇、α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂为原料制备出有机硅改性硅烷化聚氨酯密封胶.采用红外光谱对预聚体进行了表征,同时研究了有机硅改性硅烷化聚氨酯密封胶的力学性能.研究表明,改性后的硅烷化聚氨酯密封胶具有更优良的力学性能,当α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的添加量为8%时,硅烷化聚氨酯密封胶的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了15.5%和40.3%.     

聚硅氧烷改性氧化石墨烯/PMMA复合乳液的合成及性能研究

利用强氧化剂对石墨进行氧化,再通过氨基封端聚二乙烯基硅氧烷(AP)改性,得到表面带有碳碳双键以及含氧官能团的改性氧化石墨烯。采用乳液聚合法,将改性氧化石墨烯与甲基丙烯酸甲酯(MMA)进行聚合,并对影响复合乳液性能的因素进行了探讨。通过FT-IR、TEM等对氧化石墨烯的分子结构、微观形貌进行表征,并考察氧化石墨烯在水中的分散稳定性;分析了复合乳液体系的综合性能。结果表明:以高锰酸钾等强氧化剂对石墨进行氧化,可制备出表面含有大量羟基、羧基等官能团的氧化石墨烯,且所制的氧化石墨烯能在水中稳定分散;AP改性氧化石墨烯与MMA单体聚合制备出稳定的复合乳液体系,随着改性剂AP用量的增加,导热系数先增大后减小,当用量为3%时达到最大值[0.108 W/(m·K)],同时AP用量增加有利于提高乳液的最低成膜温度和体系黏度。     

微弧氧化生物活性TiO_2基纳米结构表面磷灰石诱导能力与药物上载及释放

钛因优异的力学性能及良好的生物相容性而被用于代骨生物材料,但其生物惰性限制了它的进一步应用。对钛表面进行微弧氧化-水热改性处理生成复合涂层,可以有效提高钛材的生物活性。本文以Ca(H2PO4)2+Ca(CH3COO)2+EDTA-2Na+NaOH为电解液,在纯钛表面制备TiO2基含钙磷微弧氧化涂层(CP),再经后续水热处理改性,得到具有纳米结构的复合改性涂层;通过模拟体液浸泡实验,以研究不同表面结构复合涂层的磷灰石诱导能力。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子谱和傅里叶变换红外光谱手段对试样进行详细分析。结果表明,经过水热处理的微弧氧化涂层较CP涂层表现出更好的生物活性,微弧氧化-水热涂层在模拟体液中浸泡3d均能在涂层表面长满磷灰石。此外,为解决植入体导致的炎症问题,进一步分析了涂层表面上载抗生素药物及其缓释机制。     

石墨烯/环氧涂层钢筋与混凝土的黏结性能

选取4种直径(14、18、22、25 mm)、4种涂层(3种石墨烯/环氧涂层、1种无涂层)的钢筋制作钢筋混凝土中心拉拔试件,研究涂层中石墨烯掺量对钢筋混凝土黏结性能的影响.结果表明:涂层钢筋与混凝土间的黏结性能比普通无涂层钢筋试件差;涂层钢筋混凝土与无涂层钢筋混凝土的极限黏结强度之比随着钢筋直径的增加而减小;石墨烯掺量对涂层钢筋与混凝土的黏结性能影响很小;钢筋直径为14 mm的2组试件发生拔出破坏,其余各组试件均发生劈裂破坏.在实际工程中,石墨烯/环氧涂层钢筋可依据普通环氧涂层钢筋的规范加以应用.     

氧化石墨烯/丙烯酸酯聚合物乳液复合材料的研究

采用改进的Hummers法获得氧化石墨,超声分散制备出氧化石墨烯溶液,然后加入丙烯酸乳液中制成氧化石墨烯/丙烯酸酯聚合物乳液复合材料.对氧化石墨烯进行XRD、EDS及红外光谱表征;对复合材料成膜进行原子力显微镜表征、热重分析、力学性能以及耐水性测试.结果表明,制备的氧化石墨烯中氧元素含量达35.24％,并且大部分是羟基、羧基和环氧基;当氧化石墨烯用量为乳液用量的0.4％时,复合材料的表面粗糙度提高了87.5％,热分解温度提高了50℃,抗拉强度提高了23％,耐水性也有较好的保持.     

风沙环境下钢结构涂层侵蚀机理及评价方法

通过对钢结构涂层在模拟风沙环境中的冲蚀试验,研究了涂层受风沙冲蚀磨损特性、冲蚀行为和侵蚀机理.结果表明:涂层冲蚀磨损质量损失随冲蚀速度的增大而增加;低角度冲蚀主要为微切削作用,材料硬度起决定因素,高角度冲蚀主要为冲蚀挤压变形作用,材料柔韧性起决定作用,由于涂层硬度相对较低而柔韧性相对较高,故在低冲角下其受冲蚀程度严重.提出了涂层冲蚀程度的评价计算公式,其计算结果与试验结果相吻合.为揭示风沙侵蚀机理及准确评价钢结构耐久性提供了依据.     

硅溶胶的有机化改性及其在胶粘剂中的应用

采用溶剂转化法和硅烷偶联剂,对亲水性硅溶胶进行有机化改性。与传统的短链偶联剂(如KH560、KH570)相比,使用长链聚醚型硅烷偶联剂改性的纳米SiO2粒子,能够在环氧树脂或聚氨酯丙烯酸酯胶粘剂中得到良好的分散,并形成柔性的界面层,从而能够显著提高胶粘剂的粘接强度。     

双氨基硅烷偶联剂用于聚酰亚胺固相微萃取涂层改性的研究

以3,3′,4,4′-二苯甲酮四羧酸二酐,4,4′-二氨基二苯醚为原料,用1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷作偶联剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,共聚得到含硅聚酰胺酸。把共聚物涂渍到石英纤维上,经过梯度升温、高温脱水环化生成有机硅改性聚酰亚胺固相微萃取涂层。采用顶空固相微萃取-气相色谱联用法分别测定了水中的苯、氯苯、硝基苯,确定了最佳萃取温度和时间,考察了样品分析方法的精密度和最低检测限,色谱峰高与浓度呈良好的线性关系,双氨基硅烷偶联剂改性涂层的R2分别为0.9947,0.991 0,0.996 7;最低检测限较低,双氨基硅烷偶联剂改性涂层分别为0.017,0.021,0.030mg/L;相对标准偏差RSD(n=6)较小,双氨基硅烷偶联剂改性涂层分别为4.62,3.58和2.92%。     

Effizienzsteigerung von Textilbeton durch Einsatz textiler Bewehrungen nach dem erweiterten Nähwirkverfahren

Textilbeton ist ein neuer, effektiver und sehr innovativer Baustoff zur Verstärkung von Tragwerken. Im Rahmen der laufenden Forschung stehen die weitere Verbesserung des Verstärkungsverfahrens und die stetige Weiterentwicklung der Faser‐Matrix Kombination im Mittelpunkt der Untersuchungen. Aufgrund der hohen Garnzugfestigkeiten sind bei Verwendung textiler Bewehrungen aus Carbon sehr effektive Verstärkungen herstellbar. Bei ungünstiger Konfiguration der textilen Bewehrungen können jedoch verbund‐ und festigkeitsschädigende Rissbildungen innerhalb zugbeanspruchter Textilbetonbauteile auftreten. Diese Rissbildungseffekte werden in Abhängigkeit von der Belastung maßgeblich durch die wirkenden Verbundkräfte und die verarbeitungsbedingte Garnwelligkeit beeinflusst. Dabei ist die Gefahr eines Verbundversagens durch Delamination besonders in den Bereichen der Lasteinleitung in die textile Bewehrung, wie z. B. Endverankerungen und Übergreifungsstößen, kritisch. Dies führt zu einer Reduzierung der nutzbaren Zugtragfähigkeit der textilen Bewehrung im Gesamtbauteil. Um die Effizienz der textilen Bewehrung zu erhöhen, wurde daher ein verbessertes Textilherstellungsverfahren auf Basis der Nähwirktechnik entwickelt. Dadurch wird die ungünstig wirkende Garnwelligkeit deutlich reduziert. Der vorliegende Aufsatz beschreibt vergleichende Untersuchungen der Verbund‐ und Festigkeitseigenschaften zugbeanspruchter Textilbetonbauteile. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Entwicklung des erweiterten Nähwirkprozesses ein maßgeblicher Schritt im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Textilbetons erreicht werden konnte. Efficiency Increase of Textile Reinforced Concrete by Use of Textile Reinforcements from the Extended Warp Knitting Process The composite material textile reinforced concrete (TRC) is a new, effective and very innovative method for the strengthening of load bearing structures. Apart from further improvements to the strengthening methods, a continual further development of the fibre‐matrix combination is at the centre of ongoing research. Due to the high tensile strengths of textile reinforcements made of carbon, it enables very effective strengthening of concrete constructions. However, if the textile fabrics are unfavourably configured, bond and strength damaging crack formations within TRC members can occur. Depending on the load, these crack formation effects are substantially influenced by the bond and the size of yarn undulation, which depends on the processing of the fabric. The danger of bond failure by delamination, which particularly occurs in areas of concentrated load introduction into the textile reinforcement, such as final anchorages and overlaps, is especially critical. It results in a reduction of the usable tensile load bearing capacity in the entire member. For this reason, an improved textile manufacturing method based on warp knitting technology was developed. By means of this method, yarn undulation can be reduced considerably. The article on hand describes comparative examinations of the bond and strength properties of tensile loaded TRC elements. The results show that the development of the extended warp knitting process was a substantial step toward a further improvement of the properties of TRC.     

Feuchtesensoren in der Bauwerksüberwachung

Die Bestimmung des Wassergehalts und insbesondere der orts‐ und zeitabhängigen Feuchteverteilung in Baustoffen hat in der Forschung, Baustoffentwicklung, Bauwerksdiagnose und Bauwerksüberwachung einen besonderen Stellenwert. Bei der Untersuchung von Schadensursachen muss an Bauwerken in der Regel die Baustofffeuchte mit bewertet werden, da sowohl wesentliche Baustoffeigenschaften als auch die Dauerhaftigkeit von Bauwerken in entscheidendem Maße von deren Wassergehalt abhängig sind. In jüngster Zeit werden Feuchtesensoren eingesetzt, um die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Instandsetzungs‐ bzw. Schutzmaßnahmen zu kontrollieren. Dies soll es dem Bauherrn ermöglichen, rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können, bevor Schäden infolge von Wasser‐ bzw. Chloridzutritt auftreten können. Condition Assessment with Moisture Sensors The determination of the water content in construction materials and in particular with regard to its depth and time dependent distribution is of high interest in the area of research, material development and condition assessment of structures. The assessment of the reason of damages mostly require to regard the moisture content of structures, because the moisture content basically affects material properties and the durability of structures. Recently moisture sensors have been used to control the functionality and durability of repair and protection measures. This enables the owner to carry out accurately timed measures to prevent damages due to the ingress of water and chlorides.     

Umlagerungsverhalten von Plattentragwerken aus Stahlfaserbeton

Das Tragverhalten von Platten aus Stahlfaserbeton ist von starker Nichtlinearität durch Rissbildung und großen traglaststeigernden Umlagerungen geprägt. Für ihre Berechnung und Bemessung wird ein nichtlineares Verfahren vorgestellt. Es basiert auf einer elasto‐plastischen Schädigungsbeschreibung des Faserbetons mit eingebetteter Betonstahlbewehrung und einer Finite Elemente Diskretisierung des Stabstahls und der Platte mit regularisierter Verschmierung der Rissbildung im Elementnetz. Das Verfahren wird an einer punktgestützen Stahlfaserbetonplatte eines Großversuchs angewendet und verglichen mit anderen gängigen Methoden, nämlich einer linear‐elastischen Schnittgrößenermittlung bzw. der Bruchlinientheorie. Zur Bemessung erweist es sich als sehr geeignet, allerdings – ähnlich den beiden anderen Verfahren – abhängig von der angenommen Rissbildung, der Nachrisszugfestigkeit und geometrischen Größen. Redistribution Effects of Steel Fibre Reinforced Concrete Slabs Numerical Computation and Design The bearing behaviour of steel fibre reinforced concrete (SFRC) slabs is mainly affected by nonlinearity due to cracking and redistribution effects leading to an increased bearing capacity. A nonlinear approach for structural analysis and design of such structures is presented. It is based on an elasto‐plastic damage theory to model material behaviour of SFRC and allows for additional embedded rebars. By adopting a finite element discretisation of the slab structure a regulated smeared modelling of cracking is achieved. Further the nonlinear model is applied to a full scale test of a SFRC flat slab structure and results are compared to alternative already well established methods, namely a linear elastic analysis and the yield line theory. The proposed method is proven to be very suitable for design but – alike the alternatives – depends on assumed crack patterns, residual tensile strength of the SFRC and geometrical parameters.