碳纳米管对水泥基材料微观结构及耐久性能的影响

碳纳米管是一种性能优异的纳米材料,将其掺入水泥基材料中将会显著影响水泥基材料的微观结构及宏观性能。本文系统总结和分析了国内外有关碳纳米管对水泥基材料微观结构和耐久性能的研究成果。讨论了碳纳米管对水泥基材料的水化特性、孔结构、微裂缝、内部界面及抗碳化能力、抗离子侵蚀能力、抗冻融破坏能力的影响及作用机理。分析发现碳纳米管通过成核作用促进了水化产物的生成、影响了水泥水化反应速率,并通过填充作用和桥联作用优化了水泥基材料的孔结构和内部界面,阻碍了微裂缝的形成及扩展;此外,碳纳米管通过对水泥基材料微观结构的优化,提高了水泥基材料的抗碳化能力、抗离子侵蚀能力和抗冻融破坏能力等耐久性能。目前,碳纳米管对水泥基材料微观结构及耐久性能影响的研究成果相对较少,相关结论也未完全达成一致,因此,还需要进一步的深入研究。     

硅溶胶对水泥基材料微观结构和力学性能的影响

用在水泥基材料试件中插入玻璃板的方法进行黏结强度实验,结合 X射线衍射和扫描电子显微镜分析了硅溶胶对水泥基材料微观结构和力学性能的影响.结果表明:随着硅溶胶掺量的增加,水泥硬化浆体强度、水泥硬化浆体与玻璃板界面黏结强度和混凝土强度均随之增加;但当硅溶胶掺量(质量分数)大于1.50%时,各项强度值不再增加.在1.5%硅溶胶掺量和28 d龄期时,掺矿渣的水泥硬化浆体与玻璃板界面黏结强度比不掺硅溶胶时提高了40%;掺矿渣的水泥混凝土抗折强度和抗压强度分别提高了20%和15%.硅溶胶的掺入能有效地降低水泥硬化浆体与玻璃板界面中氢氧化钙晶体的取向程度,可明显减少界面中氢氧化钙晶体的数量并细化其尺寸,减小界面过渡区的厚度.     

杀白蚁剂对水泥基材料强度与微观结构的影响

采用扫描电镜、X射线衍射技术研究了三种杀白蚁剂对水泥基材料的水化产物及其微观结构的影响,并结合掺杀白蚁剂水泥基材料的强度,探究两者之间的内在联系.结果 表明:杀白蚁剂的掺入会降低水泥基材料的强度,且随着杀白蚁剂浓度的提高,强度会逐渐降低.各试验组的主要水化产物均为Ca(OH)2和CaCO3,掺入杀白蚁剂并不会产生新的水化产物.与此同时,掺入较高浓度杀白蚁剂时,有利于促进水泥基材料的早期水化.相比于联苯菊酯和毒死蜱杀白蚁剂,吡虫啉杀白蚁剂对水泥基材料的影响更为严重.     

纳米碳酸钙对水泥基材料性能影响的研究进展

纳米碳酸钙在水泥基材料中的研究和应用还处于初级阶段.综述了纳米碳酸钙对水泥基材料水化、工作性、力学性能和耐久性的影响;同时,讨论了纳米碳酸钙对水泥基材料微观结构与性能的影响机理,针对当前研究存在的问题,提出了纳米碳酸钙水泥基材料未来的发展趋势.     

苯丙乳液改性水泥基材料性能及机理研究进展

本文综述了SAEE改性水泥基材料的性能和机理,介绍了SAEE单独改性、SAEE和其他胶乳共混改性、SAEE和纤维改性、SAEE和外加剂复合改性时,水泥基材料的物理和力学性能.从3个方面探讨了SAEE改性机理:SAEE对水泥水化过程的影响存在物理作用和化学作用;SAEE对微观结构的主要影响是由乳胶粒子的分散和聚合物薄膜的形成所产生的;从孔洞结构看,SAEE改变水泥基材料的孔径分布、特征孔径、平均孔径、最可几孔径、孔隙率等,提高了材料的内聚强度.分析表明,SAEE改性水泥基材料具有性价比高、环境友好、使用寿命长、循环利用率高等优点.     

用于水泥基材料微观结构研究的计算机断层扫描技术的发展历史与现状

对应用于水泥基材料微观结构研究的计算机断层扫描技术的起源、原理及分类进行了综述。列举了X射线CT和同步辐射CT在研究水泥浆体微结构、水泥水化过程、内部裂缝发展、耐久性和颗粒形态学等领域的代表性研究成果。介绍了利用目前世界上分辨率最高的纳米CT研究水泥基材料过渡区结构的实例。最后提出了CT技术未来发展需要解决的问题,并对CT技术在水泥基材料微观结构研究中的应用前景进行了展望。     

低场核磁共振技术在水泥基材料中的理论模型及应用EI北大核心CSCD

针对目前低场核磁共振技术在水泥基材料应用中普遍存在的数据可靠性、结果稳定性和模型与应用适配性等问题,通过总结基本理论模型,结合应用进行了综述。介绍了双组份快速交换模型、Korb模型、信号幅度模型和Gibbs-Thomson模型4个理论模型,及低场核磁在水泥基材料孔结构表征、物相定量和水分动力学研究中的应用,指出了模型本征限制条件及其在应用中存在的常见误区。根据水泥基材料的特点,总结了常用核磁脉冲序列,提供了推荐参数,并介绍了相关应用场景。总结了目前技术上的不足之处,并展望了低场核磁共振技术在水泥基材料领域未来的研究方向。     

新拌水泥基材料的流变特性、模型和测试研究进展EI北大核心CSCD

新拌的水泥基材料是典型的屈服应力流体,由不同粒径的固体颗粒形成的悬浮液组成,其固体颗粒的范围从亚微米级到厘米级。当受到剪切作用时流体内部存在两种相反的作用,分别会导致流体发生剪切稀化和剪切增稠,流体的流变特性由二者共同决定。本文对新拌水泥基材料的流变机理、模型以及流变仪测量方面的研究进展进行了综述,对具有代表性的流变模型,包括Bingham模型、Modified Bingham模型和Herschel-Bulkley模型等的特点、适用条件等进行了分类总结。影响流变特性的主要因素是固体颗粒体积分数和剪切速率,当剪切速率与剪切应力之间存在非线性关系时,难以根据流变仪的测量数据建立流变方程。本文中讨论了一些建立模型的新方法,通过计算流体力学和离散元理论相结合可以较好地模拟水泥基材料流变特性。     

水泥基材料孔结构与吸水性能关系研究进展

水分子通过各级孔道在水泥基材料内部传输,其流动携裹着侵蚀离子进入材料内部,会对材料性能产生不利影响。为深入了解水泥基材料的孔结构与吸水性能,本文对其相关力学理论研究成果进行了综述;比较了水泥基材料孔的分类方法,分析了孔结构的多种表征技术,介绍了其应用;重点阐述了水泥基材料渗透理论及毛细吸水力学与孔结构参数之间的关系;综述了国内外基于分子动力学理论水泥基材料纳米级孔道模拟的研究现状;对水泥基材料孔结构与吸水性能的关系进行了总结,并对此领域的研究方向进行了展望。     

声发射测试方法及其用于水泥基材料劣化过程的评估EI北大核心CSCD

中国修建于20世纪的大批基础设施工程正逐渐达到高龄服役期,随之带来了较突出的水泥基材料劣化问题。声发射作为一种材料在能量释放下所表现出的本征物理现象,其蕴含的丰富信息为精敏感知材料及结构性态提供了有益基础。在简要阐述声发射感测基本原理与主要分析方法的基础上,重点围绕水泥基材料的碱骨料反应、锈胀开裂、疲劳、冻融剥落等劣化行为,评述了基于声发射现象进行水泥基材料劣化行为表征、性态判识评估、劣化致因剖析方面的研究现状,考虑水工大尺度结构时变服役特征,给出了声发射在水泥基材料劣化研究方面今后需着力加强的方向。     

碳纳米管增强水泥净浆的动态力学特性EI北大核心CSCD

利用分离式Hopkinson压杆(SHPB)装置对不同掺量(占水泥的质量分数)碳纳米管(CNTs)的水泥净浆试样在冲击荷载下的动力学特性展开研究,并利用扫描电子显微镜揭示了含CNTs水泥净浆的微观形貌特征。结果表明:在恒定冲击荷载下,试样的动态抗压强度、弹性模量和峰值韧度均随CNTs掺量的增加呈现出先增加后减小的趋势;CNTs掺量为0.1%时,三者达到最大值,与空白对照试样相比,其增幅分别为34.1%、70.0%和15.4%;试样的破坏程度表现出相反的变化规律,0.1%CNTs掺量的试样破碎程度最低,分形维数较空白试样减小了22.3%;适量的CNTs可改善水泥基体的孔径分布,对孔洞、裂缝进行填充与桥接,使其更加致密,但当其掺量过高极易发生团聚,降低基体的力学性能。     

碳纳米管-水泥基复合材料的力学性能和微观结构

研究了掺碳纳米管水泥砂浆的力学性能和微观结构,并与掺碳纤维水泥砂浆的性能进行了对比。低含量的碳纳米管-水泥复合材料具有良好的抗压强度和抗折强度。用扫描电镜对碳纳米管-水泥复合材料以及碳纤维-改性水泥复合材料的微观结构进行了分析。结果表明：复合材料中碳纳米管表面被水泥水化产物包裹,同时碳纳米管水泥砂浆的结构密实。碳纤维表面光滑,在碳纤维与水泥石之间存在明显裂缝。孔隙率测试结果表明碳纳米管的掺入改善了材料的孔结构。     

丁苯水泥改性剂改性水泥基材料的机理研究进展

本文综述了近年来国内外丁苯水泥改性剂(Styrene-Butadiene Cement Modifier,SBCM)改性水泥基材料的改性机理方面的研究进展。从理论角度归纳总结了SBCM改性水泥基材料的机理,并从3个方面进行了讨论,即SBCM对水泥水化过程、改性水泥基材料的微观结构与孔结构的影响。最后介绍了SBCM自身的组成及结构对改性水泥基材料的性能影响。     

Cu-BTC改性水泥基复合材料的微观结构和力学性能

以金属-有机骨架化合物(Cu-BTC)为改性剂,对水泥基复合材料进行了改性,获得了具有规整蛛网状结构的改性水泥基复合材料,并运用FT-IR、XRD、SEM、EDs等对其结构及性能进行了分析.实验结果表明:引入Cu-BTC并不会改变水化产物的构成,而Cu-BTC含有的活性—COOH能够诱导水化产物形成生长位点,水化产物后...     

纳米偏高岭土在水泥基材料中的应用研究进展

纳米偏高岭土在水泥基材料中的研究和应用还处于初级阶段,但其良好的火山灰活性、晶核作用和微集料填充效应已成为改善水泥基材料性能的一个重要方向.综述了纳米偏高岭土对水泥基材料水化、工作性、力学性能和耐久性的影响,介绍了其对水泥基材料性能的作用机理,分析了当前研究存在的问题,并指出了纳米偏高岭土水泥基材料的发展趋势.     

波纹管法测试水泥基材料自收缩的关键问题综述EI北大核心CSCD

水泥基材料早期收缩变形的科学测试是正确评估开裂风险的基本前提,针对国内尚无统一的自收缩测试方法现状,本文从体积–长度转换系数、自收缩变形起点、浆体早期微膨胀特征、模具的摩擦、试件密封性、温度控制、测试装置等方面出发,分析了国内外以波纹管测试自收缩的研究进展,在此基础上梳理了已有研究中相对模糊的概念,并总结了波纹管方法和其他方法的对比研究,为今后在国内推广应用波纹管法提供若干建议。     

聚合物改性水泥基材料的机理研究进展

综述了近年来聚合物改性水泥基材料(polymer modified cement based materials,PMCBM)改性机理方面的国内外研究进展.从理论角度对PMCBC进行了归纳与总结,重点从4个方面探讨了聚合物改性水泥基材料的改性机理:聚合物对水泥水化过程的影响存在物理作用和化学作用;聚合物对微观结构的主要影响是乳胶粒子的分散和聚合物薄膜的形成;从孔洞结构看,聚合物改变了水泥基材料的孔径分布、特征孔径、平均孔径、最可几孔径、孔隙率等,提高了材料的内聚强度;从聚合物自身结构来看,聚合物的链结构和聚集态结构直接影响水泥基材料的性能.     

苯丙水泥改性剂改性水泥基材料的研究进展

苯丙水泥改性剂(styrene-acrylic cement modifier, SACM)改性水泥砂浆具有强度高、流动性好、韧性高、保水性好、耐久性好、粘结性能好、水密性强等优点。在建筑物结构加固及修补领域中应用相当广泛。综述了SACM改性水泥基材料近年来的国内外成果,全面介绍了此类复合材料的物理性能、力学性能、耐久性能以及改性机理。在此研究基础上对今后的发展趋势、研究方向及应用前景进行了展望。     

CNT-CF/水泥基材料导电性能研究

研究了碳纳米管-碳纤维水泥基材料(CNT-CF/水泥基材料)导电性能,并分析了CNT-CF/水泥基材料导电机制.研究了导电填料含量、水灰比、龄期、湿含量等因素对复合材料导电性能的影响.结果 表明:CNT-CF/水泥基材料导电性能良好,电阻率数量级控制在102 Ω·cm以下.最优导电组合配比为碳纤维掺量0.4wt％,碳纳米管掺量0.5wt％.CNT-CF/水泥基材料电阻率随碳纳米管掺量由0.1wt％增加到0.5wt％而减小,由0.5wt％增加到2.0wt％而增大.试样水灰比的提高在一定程度上能降低CNT-CF/水泥基材料电阻率.CNT-CF/水泥基材料电阻率在龄期0～7d减小趋势,在7～28 d有增大趋势.CNT-CF/水泥基材料湿含量越大,其电阻变化率越大,且二者具有良好的线性关系.