分级麦秸纤维水泥基复合材料性能研究

以分级麦秸纤维、水泥熟料、粉煤灰及其他辅助材料为原料制备麦秸纤维水泥基复合材料,详细介绍了复合材料制备工艺和纤维分级工艺,研究了未分级纤维的混杂效应,不同尺寸分级纤维在水泥浆体中的分散性,以及对水泥基复合材料力学性能的影响,研究发现,在水灰比为0.4,减水剂用量1%,分级麦秸纤维宽度在0.3~06 mm,长宽比介于5~10之间,其掺量在2%时,麦秸纤维分散性最优,且麦秸纤维水泥基复合材料的抗折强度相比于同掺量未分级纤维提高了18.3%。     

阻燃改性麦秸纤维水泥基复合材料抗裂性能研究

以麦秸纤维为增强材料,硅酸盐水泥为主要胶结材料,通过对麦秸纤维进行阻燃改性、改进配合比设计和选择合理的施工工艺制备阻燃改性麦秸纤维水泥基复合材料,并对样晶进行常温和高温下的抗裂性能测试,研究了阻燃改性方法对麦秸纤维水泥基复合材料抗裂性能的影响。结果表明:通过控制阻燃改性剂的用量,增加阻燃改性剂的种类以及采用合理的配比,能使麦秸纤维水泥基复合材料在高温下的抗裂性能得到显著改善。其中,APP单一改性和APP60%+MH30%+ATH30%复合改性方案的麦秸纤维水泥基材料高温下的抗裂性能较好。     

麦秸与硬化水泥浆体的适应性研究

采用不同方法对麦秸进行了改性处理,研究了改性前后麦秸的力学性能和表面结构特征,并就改性前后麦秸与硬化水泥浆体的相容性进行了对比分析。结果表明:经质量分数为5%的NaOH溶液浸泡麦秸秸秆12 h后,麦秸的酯类和糖类杂质溶出率为36.85%,麦秸的极限拉伸强度和断裂伸长率分别提高了104.81%和78.57%,且麦秸与硬化水泥浆体界面黏结得到改善。     

丙烯酸乳液改性麦秸纤维及其对水泥基材料性能的影响

采用3种丙烯酸聚合物乳液（纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液）对麦秸纤维进行了改性处理，对比分析了未改性和改性麦秸纤维的吸水率、润湿性、抗拉强度，并进行了微观分析。在此基础上，研究了改性麦秸纤维对水泥基材料力学性能的影响。结果表明：与未改性麦秸纤维相比，3种改性麦秸纤维的吸水率均降低，疏水性和抗拉强度均提高；与纯丙乳液和苯丙乳液改性麦秸纤维相比，硅丙乳液改性麦秸纤维的吸水率最低，疏水性和抗拉强度最高；与未改性麦秸纤维增强水泥基材料相比，3种改性麦秸纤维增强水泥基材料的抗压、抗折强度提高，韧性增强，其中，硅丙乳液改性麦秸纤维对水泥基材料的增强、增韧作用相对最好。     

碳化和加热改性石材微粉对水泥浆体性能影响试验

为提高石材制品生产过程中产生的废弃微粉的再生利用率,通过CO₂碳化和加热预处理,探讨花岗岩石材微粉替代水泥制备水泥基浆体的改性方法。以石材微粉替代率(0%、10%、20%、30%)、石材微粉粒径(2组)、碳化时长(0、24 h)、加热温度(室温、400 ℃、600 ℃)为试验变量,并考虑7 d和28 d龄期的影响,开展了改性再生微粉水泥基浆体流动性和抗压性能的试验研究,分析了各变量对其流动性、抗压强度和破坏模式的影响规律。在此基础上,结合X射线衍射(XRD)测试,揭示石材微粉的改性机理。结果表明:石材微粉的掺入会造成水泥浆体强度的明显下降; 加热改性在一定程度上可以减少石材微粉对水泥浆体的负面作用,其中400 ℃加热改性的效果最佳; 碳化改性该类石材微粉对水泥基浆体的增强效果不佳; 改性前后的石材微粉掺入均不会对水泥浆体的流动性产生明显影响。     

水溶性聚合物对水泥浆体性能的影响

采用水溶性聚合物-聚丙烯酰胺对水泥浆体进行改性处理,对比分析了不同掺量的聚丙烯酰胺对新拌水泥浆体的凝结时间、标准稠度用水量、流动度的影响,以及对硬化水泥浆体力学性能的影响。研究结果表明:聚丙烯酰胺增加了水泥浆体标准稠度用水量,降低了水泥浆体的流动度,聚丙烯酰胺对水泥基复合材料的抗压强度无改善作用,但在其掺量为1%时,复合材料28 d的抗折强度提高了9.55%,而且随着其掺量的增加,复合材料的折压比呈增大趋势,其整体韧性得到改善。     

木聚糖酶预处理麦秸对麦秸/水泥体系水化的影响

研究了木聚糖酶预处理麦秸对改善麦秸与水泥之间相适性及提高麦秸水泥板性能的作用.结果表明:麦秸对水泥水化有阻碍作用,体现在水泥与其混合后水化热峰值温度T由42.5℃降低到23.5℃,适合系数CA降低到30.49％,水泥浆体的水化结合水量也明显降低;用木聚糖酶处理麦秸后可将麦秸中的部分木聚糖溶出,减少麦秸在水泥碱性环境中低聚糖的溶出量,进而减弱麦秸对水泥水化的阻碍作用,表现为木聚糖酶处理后该混合体系的T升高到28.5℃,CA升高到50.04％,水泥浆体的水化结合水量也相应提高;XRD分析结果表明,木聚糖酶处理后混合体系中水泥熟料组分峰强较弱,生成物组分(Ca(OH)2)的峰强较强,用木聚糖酶处理后麦秸制得的麦秸水泥板各项性能也均强于由未处理麦秸制得的麦秸水泥板.     

聚丙烯(PP)纤维表面处理对纤维-硬化水泥浆体界面粘接性能的影响

本文研究了采用酸、碱、等离子体三种方法对聚丙烯纤维进行表面改性处理,及其对硬化水泥浆体界面粘接强度的影响.试验结果表明,对纤维进行表面改性处理,有助于增加纤维表面粗糙度,改善水泥浆体对纤维的润湿效果,从而增强纤维一硬化水泥浆体的界面粘接.本文还通过实验研究了表面改性聚丙烯纤维的增韧,以及经过酸碱处理的聚丙烯纤维对砂浆抗干缩开裂性能的改善.结果表明,经酸碱处理后的聚丙烯纤维对砂浆抗于缩开裂的作用优于未改性纤维.     

麦秸纤维/脱硫石膏复合材料的制备与性能研究

以脱硫石膏、麦秸纤维为主要原料,研究了纤维表面改性,纤维掺加方式和纤维掺量对麦秸纤维/脱硫石膏复合材料工艺性能的影响,并制备出麦秸纤维/脱硫石膏复合材料。研究不同纤维掺加方式、不同纤维掺量以改善工艺性能,研究其力学性能、软化系数、吸水率等性能。根据麦秸纤维/脱硫石膏复合材料力学强度、软化系数、吸水率综合分析,得出纤维后掺加为最优掺加方式,纤维最佳的掺入量为2.5%。     

聚丙烯纤维增韧固井水泥浆研究

对于小井眼固井来说,由于环空间隙小、水泥环薄,就要求水泥石具有良好的韧性,以承受射孔、油气层改造等工程作业的冲击力。本文研究了5种增韧剂对水泥石力学及水泥浆流变性的影响,优选出改性聚丙烯纤维XW-5增韧材料,当其掺量为1%以上时,能够有效提高水泥石韧性。对由改性聚丙烯纤维XW-5构建的密度为1.50、1.85和2.0g/cm3水泥浆性能进行的研究表明,该水泥浆的流变性、滤失量控制、浆体稳定性等均较好,且早期抗压强度高,稠化过渡时间短,具有很好的防漏效果,能够满足小井眼固井要求。     

Ⅲ级粉煤灰与水泥浆体的微界面改性

采用电石渣对Ⅲ级粉煤灰进行高温煅烧改性,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和纳米划痕仪对改性Ⅲ级粉煤灰的矿物组成和表面形貌进行表征,研究了改性Ⅲ级粉煤灰的水化性能,对比分析了未改性和改性Ⅲ级粉煤灰与水泥浆体的微界面形貌和力学性能.结果表明:改性Ⅲ级粉煤灰表面生成了水化活性较好的β-C2S,其水化生成的C-S-H凝胶改善了Ⅲ级粉煤灰颗粒与水泥浆体的微界面,减少了微界面区的孔隙,提高了微界面的力学性能.     

活化磺化麦草碱木质素高效减水剂性能的研究

以麦草碱木质素为原料,通过活化、磺化、缩合制备高效减水剂GSAL,研究其对水泥和混凝土性能的影响,并探讨了GSAL的减水作用机理。结果表明,水灰比为0.32,掺0.6%GSAL的水泥净浆流动度为248 mm,比掺奈系减水剂FDN的水泥净浆流动度大30 mm,水泥净浆流动度120 min后仅损失17.3%,水泥净浆的终凝时间延长2～3 h,混凝土减水率达24.5%,比FDN高3.7%,GSAL使混凝土3 d、28 d抗压强度比分别达到178%和154%,比掺FDN分别提高36%和33%。通过表面物化性能研究表明,GSAL对水泥的减水分散作用主要是由于其对水泥颗粒具有良好的润湿作用、适当的气泡润滑作用以及在水泥颗粒表面形成了较强的静电斥力。     

改性秸秆纤维增强再生骨料砌块的研究

通过向再生骨料混凝土砌块中添加经不同种类硅烷偶联剂改性的农作物秸秆纤维,制备改性秸秆纤维增强再生骨料砌块,测试了再生骨料砌块的性能,并对试件进行SEM、XRD分析。结果表明,再生骨料砌块中的秸秆纤维用5%的KH560改性效果最优,添加10%经5%KH560改性的秸秆纤维制备再生骨料砌块28 d抗压强度较未改性时提高了102%。不同改性秸秆纤维的最佳掺量为5%KH550改性的秸秆纤维20%、5%KH560改性的秸秆纤维10%和2%KH570改性的秸秆纤维20%。     

麦秸秆形状对上海粘土强度影响的试验研究

麦秸秆按形状不同分为圆管状、1/2圆管状及纯茎节状,通过直剪试验和无侧限抗压强度试验比较了不同形状麦秸秆加筋土抗剪强度和无侧限抗压强度的变化规律。试验结果表明:①圆管状与1/2圆管状麦秸秆均可提高上海粘土的强度,直剪试验的最佳加筋率在0.2%~0.3%之间,无侧限抗压强度的最佳加筋率在0.1%~0.2%之间;②1/2圆管状麦秸秆的加筋效果优于圆管状麦秸秆,麦秸秆茎节在一定程度上会降低土体的强度;③无茎节麦秸秆加筋上海粘土可以显著提高素粘土的黏聚力,但对于内摩擦角影响较小。文章还阐述了不同形状麦秸秆加筋土强度变化的作用机理,可为麦秸秆加筋土合理形状的选择提供借鉴。     

有机硅改性氨基乳液对氯氧镁水泥耐水性的影响

通过在氯氧镁水泥中添加有机硅改性的氨基乳液,研究有机硅改性氨基乳液对氯氧镁水泥耐水性能的影响和机理。主要研究了有机硅改性氨基乳液对氯氧镁水泥的抗压强度、吸水率和软化系数的影响。试验发现未改性的氨基乳液对氯氧镁水泥的耐水性已有明显改善作用,而经有机硅改性后的效果更为明显,当有机硅改性氨基乳液的掺量为6%时,试样的7 d抗压强度为66.4 MPa,泡水7 d的强度仅较空白样下降6 MPa,软化系数为0.910,吸水率为1.96%,耐水性优于未经改性试样的最佳值;相较于空白样,其泡水7 d的强度提高了27.7%,软化系数提高了73.3%,吸水率降低了55.4%。通过红外光谱、XRD、SEM等对硅氧聚合物改性氨基乳液防水机理的研究,发现硅氧聚合物改性氨基乳液在氯氧镁水泥晶体表面形成一层疏水薄膜,提高了氯氧镁水泥的耐水性;但在一定程度上,抑制了氯氧镁水泥晶体的增长,降低了氯氧镁水泥的抗压强度。     

纳米高岭土颗粒改性水泥基复合材料的性能

研究了纳米高岭土颗粒对不同龄期水泥基材料微观结构(微孔结构、微观结构)及物理力学性能(工作性、抗弯强度、抗压强度、氯离子渗透性)的影响。结果表明,纳米高岭土颗粒的填充效应及其对水泥水化的促进作用改善了水泥基材料的微观孔结构,限制了氯离子在水泥基材料中的渗透扩散。当高岭土为水泥质量的1%时,水泥浆1、3、7、90d抗弯强度分别提高30.41%、39.04%、36.27%和38.32%;当高岭土为水泥质量的5%时,水泥砂浆氯离子扩散系数降低53.03%;混凝土氯离子扩散系数随高岭土掺量增加呈指数递减;当高岭土为水泥质量的5%时,氯离子扩散系数降低18.87%;抗压强度分别提高28.4%;改性混凝土28d抗压强度与混凝土氯离子扩散系数呈线性增加关系。     

植物纤维表面处理对石膏复合板材性能的影响

通过对麦秆纤维进行碱处理、热处理及苯丙乳液改性处理,对制成的麦秆纤维石膏复合板进行性能测试,三种方法处理的麦秆纤维复合板的抗折强度较未处理的纤维复合板分别提高10.18%、8.05%和9.59%。并对不同处理方法的改性机理进行分析讨论。     

流化床气相沉积法改性粉煤灰的性能及改性机理

根据粉煤灰(FA)的工业存储条件,开发了流化床试验装置,并且以HCl(HC)、H2SO4(HS)、NaOH(NH)、Na2SO4(NS)和NaCl(NC)为改性材料,通过流化床气相沉积方法(FBR-VD)来改性FA.结果表明:HC明显提高了FA-水泥浆体的流动性,其他改性材料对FA-水泥浆体流动性基本无影响;除了NS略微降低FA-水泥浆体各龄期的强度外,其他改性材料均在不同龄期起到增强作用;采用含Cl-改性剂的FA-水泥浆体中绝大部分Cl-被固化,可溶性Cl-含量远未达到国家标准规定的限值,不会影响钢筋的安全性;FBR-VD方法可将改性材料均匀地沉积于FA表面,沉积微粒尺度在500nm以下;HC和NH改性的FA表面及周围分布的氢氧化钙(CH)呈细长条状,均匀地将FA与水泥石牢固地连接为一体,起到增强作用;NC改性FA颗粒表面呈现密集堆积的CH,对FA-水泥浆体7d前的增强效果最为显著;NS改性FA表面虽然堆积了厚层CH,但与水泥石的结合松散,反而造成FA-水泥浆体强度略有下降;HS改性FA表面吸附的CH量较少,对FA-水泥浆体强度的贡献不大.