基于微米划痕的水泥基材料断裂韧性测试与分析方法

水泥基材料脆性突出、易开裂是其工程应用亟须解决的关键难题。对水泥基材料各物相的微观脆性进行解析,并建立与其水泥基材料整体脆性之间的联系,是对水泥基材料进行增韧设计的基础和关键。采用微米划痕实验,获得断裂韧性-位移曲线,并联合高分辨扫描电子显微镜分析划痕区域所对应的物相,实现了水泥浆体及其微观物相断裂韧性的定量表征,从而建立了水泥浆体整体脆性与水化硅酸钙凝胶脆性之间的联系。     

沸石对海水拌合超高性能混凝土性能的影响

利用沸石部分或完全(体积分数为0%、50%、100%)取代海水拌合超高性能混凝土(UHPC)中的河砂,对比研究了沸石对海水拌合UHPC宏观和微观性能的影响。结果表明,海水拌合促进UHPC的水化,从而缩短UHPC的凝结时间,提高UHPC的抗压强度和自收缩,而沸石吸收氯离子会抑制氯离子的加速水化作用,使海水拌合UHPC的凝结时间延长,抗压强度降低。此外,沸石的内养护作用可以有效改善海水拌合UHPC的自收缩,且效果比在淡水拌合UHPC中更好,这主要是因为沸石在海水拌合UHPC中释水的时间更早且更长。由于多孔沸石的强度低于河砂,所以UHPC的早期抗压强度随着沸石含量的增多而逐渐降低,养护至28 d后,沸石的内养护作用优化了界面过渡区,从而促使后期硬化浆体进一步密实。     

Q相对脱硫石膏氯离子固化和抗压强度的影响

受限于高氯离子迁移性能,大量品质较低的脱硫石膏在石膏制品中无法被有效利用。本文研究了Q相(Ca₂₀Al₂₆Mg₃Si₃O₆₈)对脱硫石膏中氯离子迁移性能的影响规律与机理。结果表明,在脱硫石膏中以10%~30%(质量分数)的比例掺入Q相,其水化产物主要为二水硫酸钙、钙矾石和AH₃凝胶,脱硫石膏样品中氯离子固化率和绝干抗压强度均得到了较大提升。掺入30%的Q相对脱硫石膏性能提升效果最佳,此时氯离子固化率达19.55%,石膏的绝干抗压强度提升了约51.5%。结合XRD、SEM和综合热分析探明了Q相-脱硫石膏水化产物中钙矾石、AH₃凝胶对氯离子固化和石膏力学性能改善的作用机理。     

钾基地聚物防火涂料性能与陶瓷化研究

钢结构因具有多种优点而被广泛应用于工程建筑领域,但其在火灾高温环境下会丧失力学性能,造成结构失效,因此对钢结构进行防火保护成为关键。以偏高岭土、矿粉和憎水处理后的膨胀珍珠岩为主要原材料,模数为1.5的钾水玻璃为激发剂,制备非膨胀型钾基地聚物基防火涂料,并采用大板燃烧法研究该涂料在1 200 ℃下的防火性能;同时,对其在室温、1 000 ℃以及1 100 ℃热处理前后的力学性能、表观形貌、物相组成、微观结构演变进行了表征分析,探究地聚物在高温过程中的陶瓷化过程。结果表明:该防火涂料具有优异的防火能力,在1 200 ℃下进行2 h耐火极限试验后,钢板背面温度低于160 ℃;防火涂料在1 100 ℃高温热处理2 h后,抗压强度大幅增加至室温强度的5.8倍,达30.80 MPa;防火涂料基体的无定型地聚物相在800 ℃开始发生陶瓷化转变,1 100 ℃时生成的陶瓷相主要为钙长石、莫来石以及白榴石。     

超高性能混凝土流变特性及其调控研究

为了实现超高性能混凝土(UHPC)流变特性的高效调控,采用膨润土作为辅助胶凝材料并对制备的UHPC进行了性能评估,包括UHPC浆体的流动度、静态屈服应力、动态屈服应力、塑性黏度和触变性,并系统分析了不同掺量的膨润土对UHPC浆体流变性能的影响。结果表明:随着膨润土掺量增加,UHPC浆体的流动度整体表现为下降趋势,下降幅度逐渐增大;当膨润土掺量由0%增加到15.0%(质量分数)时,UHPC浆体静态屈服应力、动态屈服应力和塑性黏度均显著增大,分别提高了约17.05倍、5.78倍和1.16倍;随着膨润土掺量增加,滞回环面积和触变指数增大,触变性得到明显改善。同时,掺入膨润土后仍然满足UHPC的优异力学性能要求。     

碳化硅零件的激光选区烧结及反应烧结工艺

为了获得高密度、高性能、复杂结构的碳化硅陶瓷件,提出采用机械混合法制备含有黏结剂和乌洛托品固化剂的碳化硅复合粉体,对复合粉体进行激光选区烧结（SLS）形成陶瓷素坯,并对素坯进行气氛烧结和渗硅处理,使其与基体发生反应烧结,最终形成复杂陶瓷异形件。实验证明：若激光功率为8.0 W、扫描速率为2 000 mm/s、扫描间距为0.1 mm、单层厚度为0.15 mm,获得的 SLS 陶瓷样品密度和强度最好。对SLS试样进行合理的中温碳化和高温渗硅,所得碳化硅陶瓷烧结体的抗弯强度最高可达 81 MPa,相对密度大于86%。     

碱激发剂对粉煤灰加气混凝土性能的影响

采用Na2 SiO3作碱激发剂提高加气混凝土中粉煤灰的活性,比较激发前后加气混凝土物理性能的变化。通过XRD和SEM方法研究水化产物的物相组成和显微形貌。结果表明：Na2 SiO3能够显著提高加气混凝土的抗压强度;激发后,粉煤灰加气混凝土物相中可见较多托贝莫来石,水化产物均匀分布相互胶结,形成更为致密结构。     

高岭土/四针状ZnO晶须填充UHMWPE的研究

采用超细高岭土和四针状ZnO晶须对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行物理填充改性，研究了这2种填料对于UHMWPE摩擦磨损性能的影响。结果表明，四针状ZnO晶须和高岭土都可以降低UHMWPE摩擦系数和磨损率，同时二者具有的协同效应，在4．5％四针状ZnO晶须和4．5％高岭土的用量时，摩擦系数最低；在6％四针状ZnO晶须和3％高岭土的用量时，磨损率最小。SEM表明2种填料的磨损机理存在差异。复合填充时，四针状ZnO晶须可以限制高岭土磨屑的产生，进一步降低材料的磨损率。     

两种溴阻燃剂对聚乙烯阻燃性能的研究

讨论了十溴二苯醚(DBDPO)和八溴二苯醚(OBDPO)对低密度聚乙烯(LDPE)的阻燃性能和拉伸强度的影响。通过热分析法(DSC)和热重法(TG)比较了DBDPO和OBDPO分解行为的差异。结果表明，DBDPO对LDPE拉伸强度下降的影响比OBDPO大。极限氧指数(LOI)测试表明：Sb2O3能够与溴阻燃剂产生协同作用，显著增强阻燃剂的阻燃性能；DBDPO对LDPE的阻燃性能优于OBDPO；用DBDPO为阻燃剂时，其最佳用量约为12％(质量分数)，DBDPO与Sb2O3的最佳比例是3：1；以OBDPO为阻燃剂时，最佳用量约为16％，与Sb2O3的最佳比例是2．5：1。     

新型低压片状模塑料增稠方法的研究

研究了低压片状模塑料的3种单一增稠体系，讨论了各种增稠剂用量对不饱和聚酯树脂增稠性能的影响情况。分析对比了各种增稠剂在增稠过程中的优缺点，从而采用联合增稠剂的方法，即将碱金属氧化物或氢氧化物(一般用氧化镁)与结晶树脂、端异氰酸酯基化合物与结晶树脂联合增稠不饱和聚酯树脂体系。研究表明，联合增稠剂的增稠效果比单一增稠剂的增稠效果要好，更加符合低压模塑的粘度和工业化生产的低成本要求。