聚合物改性水泥基材料性能和机理研究进展

论述了聚合物改性水泥基材料的性能和机理研究进展.性能研究进展方面主要从聚合物改性、聚合物和外加剂复合改性以及聚合物和其他填料复合改性水泥基材料3个方面进行了讨论.而聚合物改性机理则从聚合物改性水泥基材料的微观结构、聚合物对水泥水化的影响以及聚合物与无机胶凝相间的相互作用等方面进行了讨论.     

聚合物改性水泥基材料研究进展

讨论了聚合物改性水泥基材料的历史、性能及改性机理。从力学性能及韧性、耐久性两方面说明了聚合物改性水泥基材料性能,从微观形貌、孔结构和聚合物与水泥基体的作用三方面详细讨论改性机理。最后,对聚合物改性水泥基材料的发展趋势进行了讨论。     

水泥基材料中的早强剂及其作用机理综述

早强型外加剂的研究主要集中在水泥基材料强度发展早期阶段的水化速率变化、产物变化、液相离子变化等方面,但对其作用机理和效果等缺乏系统性的总结。本文归纳了三类早强剂(无机、有机和复合)的早强机理及在各水化阶段的作用,得出以下结论：无机系早强剂通过提高体系碱度、压缩双电层、提供晶核以降低成核势垒等作用,破坏了水化阻滞膜或液相离解平衡,从而加速离解期的离解速率、增大液相中的离子浓度;此外,还通过加速诱导期水化产物的消耗,破坏水化反应平衡以加快水化产物钙矾石或钙铝水滑石形成,提高早强固相体积含量和体系致密度,从而提高早期强度。有机早强剂主要通过分散作用来促进离解速率,通过络合作用或水化作用破坏反应平衡,但掺量影响其早强效果和凝结速度。复合早强剂则协调多种机理来加快水化的整体进程,需注意避免新产物的生成阻碍原有活性组分正常的水化进程。总而言之,早强剂的选择应与胶凝材料体系相匹配,结合其作用机理促进各水化阶段强度发展。为满足尽可能早强的需求,阴离子宜选择硫酸系和硅酸系,阳离子宜选用Ca²⁺、Al³⁺,或较高活性成分且无耐久性隐患的Li⁺     

水化程度对水泥基材料固化氯离子的影响

由于水泥基材料中水泥的水化是经时变化的,因此测定了水化程度对硬化水泥浆体固化氯离子的影响,同时考察了pH值对固化氯离子的影响.结果表明,与用龄期表征水泥固化氯离子相比,用水化程度表征更准确.此外,随着pH值增大,固化氯离子量减少.通过回归分析发现,水泥固化氯离子的能力与氯离子浓度符合幂函数关系.     

环境极性对水泥基材料抗低温硫酸盐侵蚀性能的影响

通过分析甘油对水泥-石灰石粉胶凝材料在低温(5℃)、5%硫酸钠溶液中侵蚀的影响,研究了环境极性对水泥基材料抗低温硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明,水泥-石灰石粉试件腐蚀程度随时间增加而加重,腐蚀产物主要为碳硫硅钙石,未掺甘油的试件棱角发生明显脱落;掺甘油降低了腐蚀产物中碳硫硅钙石的生成量,随甘油掺量增加腐蚀产物中碳硫硅钙石的生成量减少,腐蚀程度减轻。甘油可以抑制水泥基材料中碳硫硅钙石的生成,降低环境极性能提高水泥基材料抗低温硫酸盐侵蚀性能。     

硅基材料和矿渣应用于水泥基材料的研究进展

水泥基材料是目前使用量最大的建筑材料,在实际应用过程中,水泥基材料会出现损坏,达不到预期的性能要求.水泥水化产物中存在大量结晶的Ca(OH)2,影响各种水泥水化产物之间的粘结性,造成水泥基材料性能的降低.如何增强水泥基材料的性能成了国内外研究的热点,需要找到能够有效改善水泥基材料性能的方法.查阅国内外相关文献发现,将粉煤灰、硅灰、纳米SiO2(因三种材料的主要组分为SiO2,以下统称为硅基材料)或矿渣掺入到水泥基材料中,因其具有火山灰反应,并能起到填充作用,可明显提高水泥基材料的性能.掺合料的加入可降低水泥基材料中Ca(OH)2含量,减小其晶粒尺寸,使C-S-H凝胶的数量增多,改善水泥基材料的孔隙率,提高其性能.粉煤灰和矿渣成分中有部分玻璃态物质,能减少水泥浆体用水量,增加和易性;具有较低的火山灰性,适量掺入能降低水泥浆体的水化速度;含有粉煤灰或矿渣的水泥基材料早期强度较低,后期强度较高.硅灰与纳米SiO2的火山灰活性较高,能促进水化,适量掺入能够使水泥基材料早期强度大幅提高,但后期强度发展较慢;同时也会增大水泥基材料早期收缩,增加其结构开裂的风险.不同掺合料复掺后能产生协同增强效应,可获得性能优异的复掺改性水泥基材料.本文主要介绍了硅基材料和矿渣在水泥基材料中的应用,从反应机理、水化热、强度、孔隙率等方面来阐述其在水泥基材料中的研究现状和相关成果.对目前研究中存在的相关问题进行了分析总结,以期为制备性能优异的水泥基材料提供一定的参考.     

基于炭纤维水泥基材料电阻率变化的水化进程监测

研究了水化过程中空白水泥石与炭纤维水泥石的电阻特性,探讨了炭纤维水泥石的电阻率与其自身水化进程以及强度的关系,并对掺加早强剂和热养护炭纤维水泥石的电阻率与水化进程以及强度之间的关系进行了进一步的探讨。研究结果表明:水化过程中水泥石的极化作用较强,测试时不能获得稳定的电阻率,掺入质量分数0.30%以上的炭纤维后可以获得稳定的测试电阻。纤维掺量为0.35%的水泥石的电阻率与水化进程呈线性关系。掺加早强剂和热养护的炭纤维水泥石的电阻率与水化进程同样呈现线性关系。应用炭纤维水泥基材料电阻率对其自身水化进程的监测是可行的。     

纤维增强碱激发水泥基材料的研究进展

碱激发水泥力学性能优异,化学耐久性强,是新型胶凝材料。本文综合评述了国内外关于纤维增强碱激发水泥基材料的研究进展,总结了各种纤维对碱激发水泥基材料性能的影响,重点介绍了钢纤维、聚丙烯纤维和玄武岩纤维对碱激发水泥基材料的力学性能、收缩开裂及耐久性的影响,并提出了当前纤维增强碱激发水泥基材料研究中存在的问题和今后的研究方向。     

纳米微晶纤维素应用于水泥基材料研究综述

由于纳米微晶纤维素(nanocrystalline cellulose,NCC)具有高模量、极高长径比和大比表面积等特性,近几年来NCC在水泥基材料中的应用成为了研究前沿和热点。虽然NCC在水泥基材料中的应用研究还处于初级阶段,但却为改善水泥基材料性能提供了一个新的研究方向。本文综述了近几年国内外对NCC在水泥基材料中的应用研究,主要介绍了NCC在水泥基材料中的存在形式,及其对水泥基材料的流变性、水化、力学性能和耐久性的影响。最后,分析了NCC在研究中存在的问题,并对NCC今后的研究方向给出了可行性建议。     

纳米二氧化硅影响水泥基材料流动性的研究综述

纳米二氧化硅比表面积大、粒径小等特点有助于其发挥火山灰活性、晶核效应和填充效应,能够促进水泥水化,有效改善水泥基材料内部结构。在所有改性水泥基材料的纳米材料中纳米二氧化硅应用最为广泛,已经成为许多研究者探究的热点,但还未见关于纳米二氧化硅影响水泥基材料流动性综述的报道。本文主要综述了粉体和溶胶两种纳米二氧化硅对水泥基材料流动性的影响、存在的问题及改性纳米二氧化硅对水泥基材料性能的影响,为今后进一步研究纳米二氧化硅改性水泥基材料提供依据。     

水泥混凝土TSA侵蚀研究进展

TSA侵蚀是水泥混凝土在低温、高湿、硫酸盐与碳酸盐长期作用下发生的一种特殊的硫酸盐侵蚀形式.它直接导致水泥石中CSH凝胶体的分解,生成无任何胶结性的硅灰石膏(thaumasite)晶体,使混凝土最终变为一种白色的烂泥状混合物.综述了国内外对此类侵蚀的研究现状和进展,包括破坏机理、影响因素和防治措施等,并指出应进一步的研究方向.     

碳纳米管分散技术及碳纳米管-水泥基复合材料研究进展

应用碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)对水泥基材料进行改性,能大幅度提高水泥基材料的抗折强度。综述了碳纳米管复合材料的国内外研究进展,主要探讨碳纳米管的分散技术,分析碳纳米管对水泥基材料性能的提高以及最佳掺入量,简要介绍了碳纳米管定向排列的研究进展。还指出了当前研究中存在的问题,并就今后的研究前景提出了一些建议。     

水泥基材料的环境协调性研究

作为最广泛使用的建筑材料，水泥基材料在其生产，使用以及废弃等整个生命周期内对生存环境具有重要的影响，从资源和能源消耗以及排放物等方面着重分析了水泥基材料对环境的影响；并分别采用单位水泥基材料的资源消耗，能源消耗以及C煤排放量与抗压强度比三个指标评价了水泥基材料的环境协调性。     

玄武岩纤维及其增强水泥基材料的研究进展

玄武岩纤维是一种极具应用前景的新型高性能无机纤维.概述了玄武岩纤维的物理力学性能、环境因素作用下玄武岩纤维及其复合材料的耐久性和表面修饰对纤维性能的影响.重点介绍了玄武岩纤维在水泥基材料中的应用研究进展,其中包括玄武岩纤维混凝土准静态力学性能和韧性的理论与试验研究以及玄武岩纤维布在混凝土结构加固方面的应用.并提出了当前玄武岩纤维增强水泥基材料研究中存在的问题和今后研究的方向.     

水泥基材料固化氯离子的研究现状与展望

水泥基材料对氯离子的固化不但影响氯离子的传输而且对钢筋混凝土结构的寿命预测具有重要意义.综述了目前研究水泥基材料固化氯离子的现状,包括固化能力的测试方法、水泥基材料自身组成的影响、环境因素的影响以及固化氯离子的机理.通过对目前国内外研究成果的总结和分析,展望了水泥基材料固化氯离子进一步研究的方向.     

掺有磷渣的水泥基材料研究现状与分析

简介了磷渣的组成、结构与活性,分析了影响磷渣活性的主要影响因素;综述了磷渣作为辅助性胶凝材料对水泥基材料凝结时间、水化热、结构变化、强度、干燥收缩和耐久性等的影响,分析了磷渣在水泥基材料中应用存在的主要问题,并提出了一些改善措施和解决思路。加强磷渣在水泥基材料中的应用基础研究,对提高磷渣在水基材料中的利用率和减少环境污染有着重要意义。     

水泥基材料设计应用价值研究

目的研究水泥基材料对于设计领域的应用价值和发展前景。方法通过对水泥基材料形态的易塑性、质感的多样性、混合的兼容性、性能的耐久性、文化的特质性的分析,以及就材料科学与相关科技的发展对水泥基材料设计应用的影响。结论水泥基材料已经打破了传统意义上对于水泥基材料的感官认识和应用范畴,跨越建筑工程领域的应用局限。越多越多的设计师和艺术家已经开始将其材料应用于工业设计、室内设计、服装设计、造型艺术等领域。随着水泥基材料与设计领域联系的深入,将推动水泥基材料科学的快速发展和相关工艺技术的研发,也为水泥基材料在设计领域更为广泛和多样化应用提供了可能。     

超细粉体对水泥基材料力学性能的影响

为了研究超细粉体在水泥基材料中的应用,对掺加不同活性超细粉体的水泥基试件进行了抗压强度和抗折强度的测试,讨论了矿粉A掺量、硅粉掺量、复掺矿粉A和硅粉对水泥基材料力学性能的影响。结论表明:活性超细粉体对水泥基试件的抗折和抗压强度有较大影响,尤其是硅粉能够很好地提高试件的抗折强度和抗压强度。通过SEM形貌分析,说明掺加的超细粉体能够与水泥基材料内部的不利成分Ca(OH)2发生二次水化反应,生成有利的C-S-H凝胶,有效改善水泥基材料的微观结构。