用数字图像相关法研究聚合物改性砂浆的力学性能

数字图像相关法(DIC)是一种新型的非接触式光学测量材料变形的方法,与传统接触式测量方法相比,具有操作简单、大变形测量、精度高、分析区域灵活可变等优点。聚合物乳液常用于改善水泥基材料的力学性能,提高抗拉、抗折强度及其韧性。本文采用三维数字图像相关法(3D-DIC)研究聚合物改性砂浆的在受压状态下的应力应变行为。结果表明,3D-DIC法可以提供试块选定区域的应力-应变全曲线,以及试块开裂性能、断裂模式等丰富的信息。研究发现,在受压模式下,接触法测得的试块轴向总变形大于采用DIC测得的选定中间区域的变形,这是由于试块中部选定区域的变形受到周围部分的约束。这种约束作用会随着聚合物改性砂浆弹性模量的降低而减弱。随着聚合物掺量的增加,由于聚合物的掺入增加了材料的断裂韧性并极大地削弱了应力集中,聚合物改性砂浆的破坏模式逐渐由脆性破坏转变为韧性破坏。此外,聚合物改性砂浆的开裂应变、峰值应变、断裂能随着聚合物掺量的增加而增加。聚合物掺量较低时(5%),聚合物改性砂浆的Poisson比随着聚合物相的增加而升高。     

聚合物改性粘结砂浆的性能研究

本文介绍了一种新型聚合物改性粘结砂浆(PMBM),并研究了聚合物对粘结砂浆性能的影响,测试了砂浆的抗冻性、粘结抗拉强度、收缩率和吸水率等性能;利用扫描电镜等观察了聚合物改性粘结砂浆硬化体的微观结构,分析了苯丙乳液对水泥砂浆的改性机理.研究表明,聚合物能降低砂浆的压折比、吸水率和收缩率,改善砂浆的抗冻性及耐久性.聚合物掺量为20％时,PMBMs压折比小于3.0,符合粘结砂浆对压折比的要求;PMBMs收缩率为0.0351％,远小于普通粘结砂浆;经6次冻融循环后,试样的质量损失和强度损失分别为0.22％和-18.7％;粘结抗拉强度(28 d)为4.4 MPa远高于普通粘结砂浆(0.82 MPa);扫描电镜显示PMBMs内部孔隙具有光滑的孔壁结构.     

水泥混凝土路面聚合物修补砂浆的制备与力学性能研究

对制备的聚合物修补砂浆开展力学性能试验研究,采用最大密度曲线理论方法制备了聚合物修补砂浆,研究了聚合物树脂、聚酰胺固化剂、稀释剂、促进剂对于修补砂浆的抗压强度、抗折强度、收缩性能的影响。结果显示:聚合物修补砂浆的抗拉强度、抗折强度、抗压强度与延伸能力均有所提高;其4h抗压强度与抗折强度可达到26.2MPa、13.1MPa,满足开放交通的要求,且粘结强度与收缩性能均满足混凝土路面的性能要求。     

聚丙烯纤维对两种聚合物改性砂浆力学性能的影响

试验研究了不同掺量的聚丙烯纤维对两种聚合物改性砂浆的抗折强度、抗压强度、折压比、抗拉强度和粘结强度的影响,这两种聚合物分别为玻璃转换温度为2℃的乙烯/醋酸乙烯共聚物乳胶粉和固体含量为48％的苯丙乳液.结果表明:在这两种聚合物改性砂浆中掺入聚丙烯纤维,增加了改性砂浆的抗折强度、抗拉强度和粘结强度,尤其是抗拉强度的增幅更加明显,相较于未掺入纤维时的强度,其最高增幅分别达到了12.71％和8.96％;当纤维含量为0％ ～0.5％时,随着纤维含量的增加,EVA改性砂浆的抗压强度先增加后减小.     

聚合物改性砂浆界面过渡区的电导特性

用交流阻抗谱方法对不同砂子体积分数的聚合物改性砂浆的电导率进行测定。用有效介质理论研究了聚合物改性砂浆界面的电导特性。利用一个将骨料看成非电导球形颗粒的混凝土模型,计算了界面过渡区的电导率与水泥浆基体电导率的比值(σITZ/σm)。计算发现：随着龄期的增加。聚合物改性砂浆的σITZ/σm的比值在最初3d内由5～9迅速降低到3左右,以后基本保持恒定,这与普通水泥砂浆的不同。结果说明：在聚合物改性砂浆中。界面过渡区电导的降低速度比水泥浆基体的快。结合不同聚灰比的聚合物改性水泥浆和乳液成膜过程的电导研究结果发现这是聚合物在界面过渡区的浓度较高和成膜所致。研究结果为聚合物改性砂浆的配置和养护工艺设计提供了依据。     

基于数字图像相关法的熔融沉积聚乳酸材料动态力学性能测试

为研究熔融沉积聚乳酸（PLA）材料动态的力学性能,利用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置对PLA材料进行了加载应变率分别为880、1 230、1 650、2 230 s^-1的动态压缩实验,通过高帧率图像采集设备获得了不同应变率下PLA材料的变形图像,结合数字图像相关（DIC）法分析得到PLA试样表面沿加载方向的应变场,并对应变率进行了分析。结果表明,熔融沉积PLA材料在动态载荷作用下的变形过程存在弹性阶段、塑性阶段和卸载阶段;随着应变率的增加,PLA材料在塑性阶段出现了显著的塑性流动区域;PLA材料的压缩强度和最大应变均随应变率增大而增大;利用DIC法测得在整个动态冲击实验过程中,应变在试样中分布基本均匀,应变范围随应变率增大而增大,应变率在整个加载过程中基本保持恒定;DIC法测得的应变与SHPB实验基本一致,应变率误差均小于3 %,表明本研究使用的DIC法能够应用于SHPB实验。     

保温砂浆与改性聚苯板建筑物保温外墙的力学性能试验

研究了建筑物保温外墙玻化微珠保温砂浆和改性聚苯板的力学性能,并进行了对比分析。结果表明:当试样耐候测试时间增加后,饰面砖粘结强度发生了降低的现象,外层饰面砖的粘结强度受到耐候测试过程的较大影响。与一次热雨循环过程相比,经过一次热冷循环处理后保温系统受到的损害程度更大。此系统饰面砖粘结强度减小的幅度比保温砂浆系统更加明显,在耐候测试的过程中抹面层和保温层的粘结强度也发生了下降的现象。当保温砂浆外保温系统完成所有热雨循环测试之后,各层相互间的粘结强度都发了较大程度的降低。     

水泥乳化沥青砂浆静态力学性能与组成的关系EI北大核心CSCD

基于背散射电子成像、扫描电子显微镜等微观实验结果,运用Hashin复合球模型,从水泥水化产物、水泥凝胶骨架、水泥沥青复合胶凝体系和水泥乳化沥青(CA)砂浆4个尺度,建立了CA砂浆的静态受压力学模型,分析了CA砂浆弹性模量ECA、抗压强度f与组成的关系。结果表明:水泥水化物相体积分数VCH是影响CA砂浆弹性模量ECA和抗压强度f的主要参数;沥青视为气孔或低模量组分时,CA砂浆静态弹性模量ECA与水泥水化物相体积分数VCH、抗压强度f与胶空比x,均存在幂函数的关系,且R2>0.8;试验与模型分析表明,CA砂浆中水泥水化物为连续相并构成复合胶凝体骨架,沥青穿插其中,沥青对CA砂浆静态强度和弹性模量贡献较小。     

POSS改性聚合物复合材料力学性能研究进展

介绍了笼型倍半硅氧烷（POSS）的结构、分类以及POSS改性聚合物力学性能的特点和机理,综述了POSS改性聚合物（包括聚烯烃、环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚氨酯等）复合材料力学性能的研究进展,并展望了POSS改性聚合物复合材料的发展前景。     

两种聚合物水泥粘结砂浆的力学性能研究

对两种聚合物水泥粘结砂浆的力学性能进行研究,试验证明了丁苯和苯丙乳液均具有良好的减水作用,能够显著地提高水泥砂浆的抗折强度和粘结抗折强度,并可大幅度降低抗压强度和压折比,是两种路用性能优良的粘结砂浆聚合物改性剂。     

化学外加剂对砂浆流变性能的影响EI北大核心CSCD

研究了水胶比、聚羧酸减水剂(PCE)分子结构、高吸水性树脂(SAP)及阴离子型黏度调节剂(VMA)对砂浆流变性能的影响。结果表明:提升水胶比能降低砂浆的屈服应力和塑性黏度并提高其流动度保持能力。PCE的掺入可显著降低砂浆的屈服应力且PCE侧链的空间位阻作用是一个主要原因。侧链抑制PCE在水泥颗粒表面的吸附。增加PCE侧链长度对水泥浆初始流变性影响较小。SAP通过降低砂浆中自由水含量来提高其屈服应力和塑性黏度,其作用机理与降低水胶比的作用相似。VMA在低掺量下通过桥接作用提高砂浆的屈服应力,但对塑性黏度影响不大;高掺量下,VMA的桥接作用减弱却能大幅提高液相的黏度,因而对砂浆屈服应力的提升作用减弱而大幅提高其塑性黏度。     

聚合物改性水泥砂浆界面过渡区的交流阻抗谱研究

水泥砂浆可视为由水泥浆体、细集料和水泥浆体－－休料界面过渡区（interfacial transition zone，简称ITZ）所组成，聚合物改性水泥砂浆中，较小的聚合物颗粒有利于休料表面的紧密堆积，用交流阻抗方法研究了不同砂子粒径和不同砂子体积分数的聚合物改性砂浆在不同龄期的表现，结果表明：交流阻抗方法是研究聚合物改性砂浆界面过渡区发展变化的一种新手段，聚合物改性砂浆的阻抗谱随龄期延长出现二次明显变化，这种特征分别与聚合物在砂浆界面过渡区的聚集、凝结、形成紧密堆积的颗粒结构以及聚合物颗粒相互扩散渗透，形成具有一定力学强度的过程有关。同时，聚合物在界面过渡区的成膜情况与砂子粒径及其体积分数有关，从而在交流抗谱上可以观察到相应的响应。     

聚合物乳液改性砂浆的长期粘结性能

为了保证聚合物乳液砂浆实际工程应用中长期粘结的可靠性和安全性,本文通过试验研究了丙烯酸、纯丙和氯丁聚合物乳液水泥基砂浆对老混凝土基材的粘结性能,包括:“8”字型新老砂浆粘结强度和户外自然养护5年龄期的新老混凝土钻芯拉拔粘结强度实验.试验结果表明丙烯酸砂浆有着优良的长期粘结性能,而纯丙和氯丁砂浆却较差.三种聚合物乳液改性...     

改性聚丙烯的力学性能以及收缩变形研究

以均聚聚丙烯(PP)、共聚PP、矿物填充PP以及玻璃纤维增强PP材料为研究对象,研究改性条件对PP的关键力学性能以及收缩变形的影响.通过对关键力学性能、耐热性、流动性、收缩变形率、结晶以及熔融过程等的实验表征,得出以下结论:共聚PP相比均聚PP韧性提高;矿物填充PP可改善耐热性能,收缩变形有较大程度的下降,且随填充物含...     

基于部分反弹格子Boltzmann方法研究砂浆水渗透性能EI北大核心CSCD

为了揭示砂浆的水分传输机制,构建了细骨料-界面过渡区-水泥浆体的砂浆三相模型,采用部分反弹格子Boltzmann方法模拟了水分在砂浆内部的传输过程,研究了骨料体积分数、界面过渡区厚度及孔隙结构对砂浆水分渗透系数的影响。结果表明:当界面过渡区厚度较小、孔隙率较低时,砂浆的水分渗透系数随骨料含量的增大而降低且始终低于水泥浆体的水分渗透系数;当界面过渡区厚度增至150μm或有效孔隙率超过水泥基体2倍时,砂浆的水分渗透系数会接近甚至超过水泥浆体的水分渗透系数。界面过渡区效应、骨料稀释作用以及迂曲传输路径的相互竞争是产生上述现象的根本原因。     

不同底物下硫氧化菌的硫氧化特性及其对砂浆性能的影响EI北大核心CSCD

研究了不同底物下硫氧化菌的硫氧化特性及其对砂浆试样的力学性能和微观结构的影响。结果表明:硫氧化菌生长浓度在不同底物环境中表现不同,其生长浓度由高到低所对应的底物分别是Na_(2)S2O_(3)、Na_(2)SO_(3)、Na_(2)S;不同底物下硫氧化菌转化SO_(4)2-的方式均存在自然氧化和生物氧化两种形式。硫氧化菌代谢途径中发现了一种先将S2O_(3)2-经SseA酶转化为SO_(3)2-,再经Soe酶转化为SO_(4)2-的新途径。砂浆试样在Na_(2)S2O_(3)底物环境中较于Na_(2)SO_(3)底物环境中生成膨胀性石膏含量偏低,这是因为与Na_(2)S2O_(3)的生物氧化相比,Na_(2)SO_(3)自然氧化的SO_(4)2-浓度较高,反应速率较快,腐蚀效果更为显著。处于Na_(2)S2O_(3)底物环境中的砂浆试样抗压强度变化率10.4%、质量变化率1.04%;处于Na_(2)SO_(3)底物环境中的砂浆试样抗压强度变化率-12.9%、质量变化率1.44%。Na_(2)S2O_(3)底物环境试样生成石膏的含量低于Na_(2)SO_(3)底物环境试样生成石膏的含量,分别在75 d和45 d后由于大量石膏的膨胀力作用下使得砂浆试样最终劣化。     

蔗糖调控下采用冰冻铸造法制备多孔陶瓷的微观组织与力学性能EI北大核心CSCD

基于冰冻铸造法,采用自主设计的定向凝固装置制备了孔隙率为66.79%的多孔Al2O3陶瓷,探究了不同蔗糖含量对多孔陶瓷微观组织形态的调控规律,发现蔗糖能将小面生长的冰晶改变成非小面生长,从而将层状多孔结构改变为蜂窝状结构,基于这一微观组织的改变和SEM表征,探究了蔗糖含量对多孔陶瓷力学性能的影响规律。结果表明：随着蔗糖含量的增加,多孔陶瓷的微观组织逐渐由层片状向蜂窝状转变,试样的抗压强度呈先升高后降低的趋势,蔗糖浓度由0%（质量分数）增加到1%时,抗压强度由18.90 MPa提高到22.24 MPa,并在蔗糖为含量时达到最大,为25.87 MPa,继续增大蔗糖浓度,抗压强度在蔗糖含量为7.5%和10.0%时分别下降到22.42和21.32 MPa。力学性能变化的原因在于：随着蔗糖含量的增加（0~5%）,层状多孔结构中陶瓷桥的数量增加,使其抗压强度升高;试样中,蜂窝状多孔区和层片状多孔区存在区域边界,边界能有效地限制裂纹在不同区域的扩展。     

高性能聚合物修补砂浆的研究

通过研究水灰比、可再生聚合物胶粉和聚丙烯纤维掺量对聚合物修补砂浆流动性、强度和抗裂性能的影响,开发了一种高性能聚合物修补砂浆.研究表明:水灰比为0.35,聚合物胶粉掺量为聚合物砂浆总量的1.5%,聚丙烯纤维掺量为胶凝材料的0.3%,聚合物砂浆的整体性能较好;28 d抗压强度、抗折强度以及压折比可以达到71.06 MPa、14.53 MPa和4.89,是一种高强加固材料.     

超低温下砂浆力学性能的试验研究

水泥基材料的超低温性能与其常温以及低温性能有很大差异。研究了超低温养护时间、常温养护时间、含水率等因素对普通砂浆、高强砂浆、高强引气砂浆在–110℃超低温力学性能的影响,并与其常温性能进行了比较。结果表明:超低温下砂浆强度不仅取决于超低温养护时间还取决于水灰比、常温养护时间、砂浆含水率及孔隙水结冰程度等因素。砂浆超低温强度在早期随着超低温养护时间增加而快速增长,后期抗折强度、抗压强度分别于3,7d后趋于稳定。砂浆常温下压折比大于超低温下的压折比,砂浆在超低温下脆性降低。含水率是影响超低温下砂浆强度的最显著因素之一,且孔隙水对砂浆超低温抗折强度的提高率大于其对抗压强度的提高率。     

聚合物胶粉对聚合物加固砂浆性能的影响

通过掺加不同掺量的聚合物胶粉,研究聚合物胶粉对聚合物加固砂浆性能的影响。结果表明:添加适量的聚合物胶粉能够减低砂浆的用水量,改善新拌砂浆的施工性能,提高砂浆的含气量及保水率;在聚合物胶粉的掺量没有达到能够成膜的量时,抗折、抗压、抗拉强度都会有所下降,而当聚合物胶粉掺量超过临界点时,其强度会回升。