聚合物水泥混凝土的研究和应用进展

聚合物水泥混凝土经历了几十年的发展与创新,新的改性方法不断出现和应用.总结归纳新兴的技术和方法,将聚合物水泥混凝土分为聚合物改性水泥混凝土、聚合物纤维改性水泥混凝土、分子单体原位聚合改性水泥混凝土三种类型,深入分析、总结各种类型的现有研究成果,展望未来的发展方向.聚合物改性水泥混凝土制备工艺简单,抗弯抗折性能和耐久性等明显改善,是研究和应用最广泛的改性方法之一.聚合物纤维改性水泥混凝土的抗裂性能和抗冲击性能等大大提高,能够满足工程的需要.分子单体原位聚合改性水泥混凝土是一种新兴的改性方法,致密化基体和增韧效果明显,具有广阔的前景.     

壳层交联单体量对中空苯丙乳胶粒性能的影响

采用交联改性的原位聚合封装非溶剂法制备了粒径分布均匀、单分散性良好的中空苯丙聚合物乳胶粒,并采用凝胶率分析、粒径分析仪、黏度计、酸值测量、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光分光光度计、差示扫描量热分析(DSC)表征考察了壳层中交联单体用量对中空聚合物乳胶粒的合成过程、形态及其干膜遮盖性的影响.结果表明,在其他条件不变的情况下,壳层中交联单体的含量(以其占总单体质量的百分数计,下同)小于15%时,含量越低,壳层强度越低,乳胶粒致孔膨胀时易于塌陷,粒径分布越大;壳层中交联单体含量大于20%时,含量越高,壳层强度越高,乳胶粒尺寸变小,膨胀变得困难;当壳层中交联单体的含量为15%~20%时,粒径分布均匀,壳层强度适中,膨胀性较好,此时含有中空乳胶粒的干膜遮盖性能最好.     

通过溶胶—凝胶法制备木材—无机质复合材料(之三)—化学改性木材—无机质复合材料

为了与无机物键合 ,用 3-异氰酸丙酯基三乙氧硅烷 (IPTEOS)对木材进行化学改性。然后用四异丙基钛酸酯的异丙醇溶液处理所制备的化学改性木材 ,以制备化学改性的具有Ti O2 凝胶的木材—无机质复合材料。在这些复合材料中 ,Ti O2 凝胶在细胞腔中沉积 ,在细胞壁内表面与木材物质化学键合。这样的复合材料具有耐火效能 ,表现出大的尺寸稳定性。此外 ,将其与用四异丙基钛酸酯的异丙醇溶液制备的木材—无机质复合材料相比较 ,结果表明 ,用IPTEOS化学改性对接着用四异丙基钛酸酯处理 (化学改性木材 )以改善木材的性能是有效的。     

橡胶改性尼龙树脂基FRP制备与性能研究

采用溶入橡胶改性剂的低粘度己内酰胺单体浸渍碳纤维(体积率50%),阴离子聚合温度160℃,模压成型制备橡胶改性尼龙复合材料。橡胶含量的提高使材料的延伸率得到改善,橡胶改性后样品纵向剪切强度随着橡胶含量递增而迅速下降,橡胶改性尼龙基原位聚合纤维增强材料吸水率有较大改善。碳纤维经过异氰酸酯接枝处理后粘附的树脂较多,可以断定材料树脂与纤维在界面的结合比较理想。     

丙烯酸（酯）树脂乳液上光剂的制备研究

对丙烯酸(酯)树脂乳液上光剂的制备进行了研究.实验采用预乳化工艺,研究了乳化剂的选择、复配与用量对聚合过程和聚合物乳液性能的影响,以及单体配比对聚合物乳液涂层的影响.实验确定的最佳反应条件是:单体配比为MA∶BA∶MMA∶St∶(M)AA=20～30∶40～50∶20～25∶15～25∶4;引发剂用量为单体量的0.4%～0.5%;复合乳化剂用量为单体量的4%～5%;最佳反应温度为80～85 ℃;单体预乳化液滴加时间控制在4～5 h,保温反应时间为2 h.实验合成的树脂乳液与其他成膜助剂、流平剂等助剂具有很好的相容性和稳定性,使涂层光泽鲜亮,防水、耐磨性能良好,完全满足上光剂的各项性能要求.     

我国研制出增强型难燃木材

国内从1987年起就开始对劣质材通过辐射交联技术塑化改性为优质材进行了开发研究。利用现有的丰富的石油资源对木材进行浸渍处理,使有机单体渗入木材的细胞腔内,然后采用辐射固化交联技术,使单体与木材的纤维进行交联,形成网状结构,从而大为改善木材的     

塑合木

塑合木是在木材内浸渍高分子单体或可聚合的预聚物,然后使其在木材内聚合,形成一种木材与塑料的复合材料。这种方法可以提高硬度(1倍以上)、耐     

聚合物基有机无机纳米复合材料的制备和性能

阐述了聚合物基有机无机纳米复合材料的制备方法，包括层间插入法、溶胶-凝胶法、共混法、原位聚合法、分子自组装及组装法、辐射合成法，介绍了聚合物基有机无机纳米复合材料的优异性能，最后展望了聚合物基有机无机纳米复合材料的应用前景．     

疏水型两性聚丙烯酰胺的合成及絮凝研究

在阳离子单体结构中引入不同链长的疏水链段,采用水溶液引发体系与丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)进行共聚,制备出一系列的新型阳离子聚丙烯酰胺(cPAM),着重对其聚合工艺的优化、絮凝性能进行探讨。通过对聚合工艺的优化,制得最佳合成工艺:过硫酸铵(APS)占单体质量0.04%,APS与六水合硫酸亚铁铵摩尔比例为1:1,2,2-氮杂双(2-咪唑啉)二盐酸盐(V44)用量为单体质量的0.4%,AA含量为单体总质量的20%,体系pH=6-7,所制得的聚合物中特性粘数最大可达28 dL/g。由絮凝结果可知,疏水链段越长的cPAM对药厂污水与钢铁厂污水的处理效果最佳,其溶液CODCr值去除率及上层清液的透光率分别能达96%和84%以上。     

石墨专利文摘五则

一、导电涂膜的制备(美国专利 4,714,569)本专利介绍的导电涂膜是在有过氧化物催化剂存在的条件下,使石墨和碳黑的混合物与乙烯基单体如甲基丙烯酸盐以及共聚用单体(如丙烯腊)反应生成一种接技共聚物,然后加人偶氮基化合物使之完全聚合,处理这种聚合物使成网状结构,然后将其铸压成膜而得到的。这种导电膜具有可     

纳米SiO2和PVA纤维增强水泥基复合材料的断裂性能

通过18组共90根纳米SiO2和聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料预制切口小梁试件的三点弯曲断裂试验,以起裂断裂韧度和断裂能作为评价指标,探讨了纳米SiO2掺量、PVA纤维体积分数及石英砂粒径对水泥基复合材料断裂性能的影响.结果 表明:适量的纳米SiO2和PVA纤维可显著改善试件的断裂性能,在未掺纳米SiO2或纳米SiO2掺量为2.0％条件下,随着PVA纤维体积分数的增加,试件的起裂断裂韧度和断裂能均呈现先增后减趋势,且均在PVA纤维体积分数为1.2％时达到最大值.当纳米SiO2掺量小于1.5％时,试件的断裂性能随着纳米SiO2掺量的增加而提高;当纳米SiO2掺量大于1.5％时,纳米SiO2的掺入对试件的断裂性能有不利影响;随着石英砂粒径的减小,试件的断裂性能逐渐降低.     

混杂钢纤维二级配混凝土断裂性能试验研究

通过混杂钢纤维二级配混凝土的三点切口梁断裂试验,研究不同钢纤维体积掺量(0.5%,0.8%,1.0%,1.2%)、不同钢纤维长度(30mm,60mm)混杂使用以及水灰比对钢纤维二级配混凝土的P-CMOD曲线、起裂韧度、失稳韧度和断裂能的影响,并基于损伤力学理论,建立混杂钢纤维混凝土断裂损伤弯拉应力-应变关系。结果表明：掺入钢纤维的二级配混凝土相比于基体混凝土延性更好;不同长度钢纤维混杂使用对二级配混凝土的断裂韧度和断裂能有不同影响,试验范围内,钢纤维二级配混凝土断裂韧度提升最佳的优化组合为钢纤维掺量1.2%、长纤维占比50%、水灰比0.58;断裂能提升最佳的优化组合为钢纤维掺量1.2%、长纤维占比65%、水灰比0.33;文中建立的混杂钢纤维二级配混凝土弯拉应力-应变模型与试验结果吻合较好。     

Properties of poly(vinyl alcohol) fiber reinforced high-performance organic aggregate cementitious material: Converting brittle to plastic

This study focuses on the development of a lightweight high-performance cementitious composite material which is reinforced with poly(vinyl alcohol) (PVA) fiber and contains poly(vinyl butyral) (PVB) as the sole aggregate. Mechanical properties such as compressive and flexural strengths, impact resistance, and fracture toughness are evaluated. PVB composite produces low average density concrete of 1548 kg/m³ (96.6 pcf) and a compressive strength of about 40 MPa (5800 psi). The addition of PVA fiber improves ductility, fracture toughness and impact resistance with fiber volume fractions. In general, the increase in fracture toughness is found to be linear with increasing fiber volume fraction, whereas the increase associated with the impact resistance is non-linear. A model based on fiber bridging mechanics and the rule of mixtures is developed to characterize fracture toughness. Comparisons are made with a lightweight concrete having equal density, and a normal-weight concrete. A good correlation is obtained for the materials tested when experimental results are compared to those predicted by the developed model.     

Some physical,biological, mechanical,and fire properties of wood polymer composite (WPC) pretreated with boric acid and borax mixture

Wood polymer composite (WPC) was obtained by vinyl monomers such as styrene (ST), methylmethacrylate (MMA), and their mixture (50:50; volume:volume) of treated sapwood of Scots pine (Pinus sylvestris L.). Boric acid (BA) and borax (BX) mixture was impregnated into wood at 1% concentration prior to monomer treatment. Wood polymer composite with and without BA and BX mixture pretreatment was evaluated in terms of some physical, biological, mechanical, and fire properties.Vinyl monomers considerably improved physical properties of wood such as increased antiswelling efficiency (ASE), specific gravity (SG), and reduced water absorption (WA) levels of wood. Modulus of elasticity (MOE) and modulus of rupture (MOR) were also higher than that of untreated control specimens. The treated wood proved to be resistant against decay fungi, Tyromycetes palustris and Coriolus versicolor. Boric acid and borax mixture pretreatment imparted WPC total resistance against both decay fungi. Although, ASE, MOE, and MOR levels of WPC pretreated with BA and BX mixture were reduced in some extent, it improved fire resistance of wood.     

橡胶粉对C60 HPC高温后力学性能的影响

为研究橡胶粉对C60 高性能混凝土高温后断裂性能的影响,对橡胶粉掺量为5%和8%的C60 HPC 进行高温试验,测定不同高温后试件的抗压强度及劈裂抗拉强度,并基于双K 断裂理论对试件进行三点弯曲断裂试验,计算断裂参数,绘制起裂韧度、失稳韧度随温度的变化曲线。结果表明,随着温度上升,C60HPC 抗压强度和劈裂抗拉强度呈下降趋势,掺加橡胶粉会降低C60 HPC 的力学性能。400 ℃内C60 HPC 的起裂韧度和失稳韧度降幅为8.7%和12.2%,400~600 ℃时,起裂韧度和失稳韧度降幅均超过50%。拟合结果表明,掺加橡胶粉C60 HPC 的起裂韧度和失稳韧度损失阈值分别为400 ℃和500 ℃。     

改性合成纤维混凝土弯曲及抗冲击试验

针对普通混凝土道面易开裂、使用寿命无法达到设计寿命的情况,在普通混凝土中加入合成聚丙烯纤维及聚丙烯腈纤维,以提高混凝土的抗弯拉开裂性能及冲击韧性。对改性合成聚丙烯纤维混凝土及聚丙烯腈纤维混凝土进行了四点弯曲试验,并采用自行设计的冲击试验装置进行了冲击试验及经冻融循环后冲击试验。试验结果表明:在几乎不影响抗压强度的情况下,长度20、40 mm的合成聚丙烯纤维可以显著提升混凝土的抗弯韧性和冲击次数,经冻融后合成聚丙烯纤维混凝土的冲击次数下降幅度明显低于普通混凝土; 在抗弯韧性及抗冲击性能方面,改性合成聚丙烯纤维改善效果最佳,聚丙烯腈纤维次之,而长度40 mm的合成聚丙烯纤维又略强于长度20 mm的合成聚丙烯纤维; 在抗弯韧性方面,掺有长度40 mm合成聚丙烯纤维混凝土相较素混凝土提升了60.09%～120.62%; 未经冻融前掺有长度40 mm合成聚丙烯纤维混凝土在冲击试验中的初裂冲击次数和破坏冲击次数均为最高,相较素混凝土分别提升了114.29%～157.14%和120%～306.67%,相较于掺有长度为20 mm合成聚丙烯纤维的混凝土分别提升了5.56%～23.53%和15.15%～35.90%,相较于掺有聚丙烯腈纤维的混凝土分别提升了5.56%～13.33%和36.36%～60.66%; 试验结果可为混凝土道面的建设提供参考依据。     

960MPa高强度钢材及其焊缝低温冲击韧性试验研究

对14 mm厚的960 MPa高强度钢材及其对接焊缝进行了低温冲击韧性试验研究,得到了母材、焊缝区和热影响区(HAZ)的夏比冲击功Akv随温度的变化关系及韧脆转变温度,将该结果与460 MPa钢材及345 MPa钢厚板进行比较分析,最后通过扫描电镜对其断裂微观机理进行了分析.结果表明:Akv随温度降低而下降,韧脆转变特征明显;960 MPa高强度钢材的Akv总体上大于460 MPa钢材;与345 MPa钢厚板相比,常温下高强度钢材的Akv较小,但随温度降低,普通强度钢厚板的Akv下降幅度更大;钢材强度过高使其吸收的弹性功较高,低温下厚度对其冲击韧性的影响较强度更明显,母材的低温Akv小于焊缝区,但焊缝区更容易发生韧脆转变,体现了960 MPa高强度焊接钢材较大的缺陷敏感性.试验为960 MPa高强度钢材及其焊接钢材在低温地区的推广应用提供了参考数据,同时也为研究冲击韧性和断裂韧性2个指标之间的关系提供了依据.     

Mixed mode properties of CNT reinforced composites using Arcan test rig

Composite materials reinforced with carbon nanotubes were mechanical tested using Arcan test rig under Mode-I, Mode-II and mixed mode loading conditions to obtain their fracture properties. The butterfly composite specimens were fabricated with 0.02, 0.05 and 0.1 wt % CNTs. The polyester/CNT composite was fabricated using VRTM (Vacuum Resin Transfer Molding) where the CNTs were first functionalised to reach an optimum properties. Arcan test rig was designed and fabricated to work with the Shimadzu testing machine. The results show that the functionalised CNTs have improved the fracture behavior by acting as bridge between the cracked face. In addition, the fracture properties were not improved for the higher weight fraction of 0.1 wt% CNTs.     

混凝土断裂韧度、特征长度随强度、龄期变化规律

以HSC、MSC和NSC抗压、弯折和断裂试验数据为依据 ,针对HSC、MSC和NSC的断裂韧度、特征长度及破坏机理展开讨论。研究结果表明 :断裂韧度随强度、龄期的增加而增大 ;特征长度随强度的增加而减小 ;特征长度与混凝土的龄期无关 ;HSC的断裂韧度KIC明显高于MSC和NSC ,特征长度Lch小于MSC和NSC ,即HSC强度高、均质性好、裂缝阻力大、破坏更呈脆性     

聚合物对轻集料混凝土性能的影响

研究了聚合物对轻集料混凝土性能的影响.试验结果表明,当EVA乳液掺量5%～15%时,轻集料水泥混凝土的抗压强度和抗折强度有较大的提高,当掺量为10%时,抗压强度达到28.87 MPa,比空白样提高了70.83%;当掺量为15%时,抗折强度达到6.33 MPa,比空白样提高了79.32%.在轻集料水泥混凝土中掺入聚合物,大大提高了轻集料混凝土的折压比,脆性减小,改善了轻集料混凝土的韧性.聚合物轻集料水泥混凝土的抗渗性、抗冻性显著提高.