纳米胶体SiO2在新拌混凝土中的应用进展研究

研究了纳米胶体SiO2对于改性水泥基材料的发展,纳米改性水泥基材料的研究主要集中在纳米改性水泥基材料制备、纳米改性机理和改性水泥基材料性能.根据已有纳米胶体SiO2改性水泥混凝土研究资料,已知纳米胶体SiO2的粒径小,比表面积大,具有高活性等特点.论文综述纳米胶体SiO2改性水泥混凝土研究现状,综合了其制备工艺及其优缺...     

纳米材料在土木工程中的应用与发展前景

纳米材料属于介观范畴,拥有不同于常规宏观或微观材料的特殊性能,在土木工程领域具备优异的改性能力。为进一步概况总结纳米材料在土木工程材料改性应用方面的研究情况,在阐述纳米材料学科概念与性能的基础上,介绍了纳米材料的主要改性途径。结合相关文献的研究,综述了纳米尺度的硅粉、二氧化硅以及碳酸钙等材料的改性研究现状,分析了基于水泥基材料、混凝土以及水泥土等传统材料制备获得纳米改性复合材料的性能特点,并指出了纳米材料目前存在的缺陷以及未来发展的主要方向。相关总结和分析可为新型纳米改性复合材料在土木工程领域的进一步发展与应用提供参考。     

纳米材料改性水泥基材料的研究应用进展

纳米材料具有粒径小、比表面积大、表面能高以及表面原子所占比例大等特点,纳米材料应用在水泥基材料中可改善其性能,因此纳米材料在水泥基材料中的应用成为当前研究的一个热点.本文综述了近几年国内外对纳米SiO2、CaCO3、TiO2、Al2O3等几种纳米材料在水泥基材料中的应用情况,结果表明:纳米材料可以有效的改善水泥砂浆混凝土的力学性能、降低孔隙率、促进其水化、提高耐久性能.并总结了纳米材料的改性机理和当前存在的一些急需解决的问题,提出了一些可行性建议.     

纳米级SiOx与硅灰对水泥基材料的复合改性效应研究

用TEM测试评价了纳米级SiOx与硅灰的颗粒形貌，在分别研究纳米级SiOx硅灰的活性和其对水泥基复合材料改性的基础上，将纳米级SiOx与硅灰复合作为高活性的组合料，探索了对水泥基材料的复合改性效应，除进行宏观力学性能测试评价之外，用DTA，XRD和SEM分析了水泥基材料的组成、显微结构。研究表明，纳米级SiOx和硅灰具有很高的活性和表面效应，水泥石基体相的显微结构致密，CSH凝胶交织成致密的网状结构，结构缺陷显著降低。DTA，XRD分析表明，水泥石中Ca(OH)2明显减少，由Ca(OH)2带来的砂浆和混凝土集科界面过渡区的缺陷将大大改善。此外，纳米级SiOx与硅灰复合后对砂浆的力学性能改善效果比水泥净浆更为显著。     

纳米水化硅酸钙的制备及对水泥水化影响的研究进展

随着纳米技术的不断发展,纳米材料逐步开始应用于传统混凝土材料中,以提高混凝土的各项服役性能。纳米水化硅酸钙(纳米C-S-H)是一种新型的早强纳米复合材料,可通过晶核效应加快水泥早期水化速率,显著提高水泥基材料的早期力学性能,从而提高施工效率,满足特殊施工要求。本文系统总结了纳米C-S-H的制备方法,及纳米C-S-H对水泥基材料早期和长期性能的影响规律,探讨了其对于水泥水化过程和水化产物的影响机制,其中重点介绍了采用聚合物分散纳米颗粒制备的C-S-H/PCE(聚羧酸型减水剂,简称PCE)纳米复合材料。     

聚合物改性水泥基材料的研究进展

普通混凝土与水泥砂浆具有许多优点,但其抗渗性差,在腐蚀性介质的作用下其使用寿命缩短.加入聚合物是解决这一问题的一种有效途径,并且聚合物能够显著改善水泥材料的性能.论文介绍了用于改性水泥砂浆和水泥混凝土的聚合物的种类,探讨了聚合物水泥基材料的改性机理,介绍了聚合物水泥基材料的应用及存在的问题,并据此对聚合物水泥基材料的研究进行了展望.     

纳米改性水泥基材料自收缩性能研究

研究了纳米改性水泥基材料的自收缩性能,采用自制的自收缩装置,研究纳米CaCO3水泥基复合材料水化后48h内的自收缩性能,发现其自收缩随时间的变化大致可以分为三个阶段:急速变化区、缓慢变化区、平稳区。研究表明,纳米CaCO3对水泥基材料的自收缩性能有所改善,且当掺量为3%时,改善作用最为明显。     

文摘

聚合物基石墨烯纳米复合材料的研究进展【刊,中】,张建,,化工新型材料．2012,40（8）：8—10 综述了聚合物基石墨烯及改性石墨烯纳米复合材料的研究进展。添加少量的石墨烯就可以显著提高聚合物材料各方面性能。近年来石墨烯得到了学术界和工业界的高度关注,石墨烯、氧化石墨烯的改性,以及聚合物基石墨烯纳米复合材料被广泛研究。通过广泛的文献阅读对聚合物基石墨烯纳米复合材料的结构、制备方法以及性能进行了深入探讨。     

新型混凝土表面防护材料的研究

以纳米SiO2、硅灰、粉煤灰作为矿物掺和料对水泥基材料进行改性,形成混凝土表面防护层.利用RCM法测定氯离子扩散系数,并通过SEM、XRD、DSC等手段研究改性水泥基材料的水化产物组成及微观结构,分析改善机理.结果表明:混凝土表面砂浆防护层能将混凝土抗氯离子侵蚀能力提升56.75％,并且这种提升效果随着粉煤灰、硅灰、纳米SiO2的掺入更加明显,且其提升能力依次增加;粉煤灰依靠其微集料效应及填充效应,增强了水泥石的密实程度;纳米SiO2、硅灰依靠其火山灰活性促进水泥的水化并产生二次水化,进而提升抗氯离子侵蚀能力.研究结果说明了利用无机矿物掺合料对水泥基材料进行改性形成防护层可明显提升混凝土的抗氯离子侵蚀能力,为进一步研究无机混凝土表面防护体系提供了研究基础.     

纳米碳黑水泥基复合材料压敏性及机理分析

对三种掺入量纳米碳黑(33 nm)的水泥基复合材料的压敏性进行了试验研究.结果表明纳米碳黑可以改善水泥基材料的导电性能,纳米碳黑水泥基复合材料的电阻率与材料所受应力之间存在良好的对应关系,材料的电阻相对变化率R/R0随应力σ增大而减小,并且,在经过预压之后纳米碳黑水泥基复合材料的压敏性呈现良好的稳定性.     

不同材料改性混凝土的性能研究及现状分析

传统水泥混凝土由于存在抗拉强度低、脆性大、凝结硬化较缓慢、干缩量大等缺点,不能够满足当前实际工程对其力学性能的要求.当前,国内外研究者通过矿物添加剂、聚合物、纤维等材料,对普通混凝土进行改性研究,提高其综合性能,并取得了显著效果.论文从以上三个方面系统总结了国内外对混凝土改性研究的成果,全面分析改性混凝土的改性机理及其对混凝土性能的影响,认为改性材料的选择与材料的经济性、试验工艺、改性效果等有关,聚合物乳液和纤维材料是目前研究最为广泛的材料;对混凝土改性应当重视提高改性材料与骨料之间的粘结力及其在混凝土中的均匀分散度;现有聚合物改性机理模型虽然在不断完善,但还不能完全解释可溶性聚合物对混凝土的改性机理;目前具有巨大前景的石墨烯、石墨烯纤维以及纳米碳纤维材料对混凝土的改性性能有待进行进一步研究.     

Cement-Based 0-3 Piezoelectric Composites

To meet the requirements of development for smart or intelligent structures in civil engineering, new functional materials that have good compatibility with civil engineering structural materials are needed. In this study, for the first time in the field of piezoelectric materials, cement-based 0-3 piezoelectric (PZT) composites were fabricated by the normal mixing and spreading method. The new materials have very good compatibility with portland cement concrete. The cement-based 0-3 piezoelectric composites were shown to have a slightly higher piezoelectric factor and electromechanical coefficient than those of 0-3 PZT/polymer composites with a similar content of PZT particles; thus, they are adequate for sensor application. There is potential for the application of cement-based 0-3 PZT composites in civil engineering because of their better piezoelectric properties and good compatibility with portland cement concrete.     

碳纳米管水泥基复合材料压阻效应的多尺度研究进展

碳纳米管水泥基复合材料具有多尺度的非均一性,其宏观尺度的性能是其各级低阶尺度本质的偶联映射,故而多尺度分析碳纳米管水泥基复合材料性能机理至关重要。本文从宏观、细观、微观和纳观四个尺度,综述了碳纳米管水泥基复合材料压阻效应的多尺度试验、机理和模型等方面的研究进展。总结了现有研究在骨料、孔隙结构、界面过渡区、外部环境因素以及理论模型等方面存在的局限或不足,并提出微纳观结构、理论模型等方面需进一步研究。     

纳米碳黑水泥基复合材料压阻效应的若干特性研究

对纳米碳黑水泥基复合材料烘干减少内部的含水量,测定材料失水前后相应的压阻效应,研究含水量变化对材料压阻效应特性影响,试验结果表明:纳米碳黑水泥基复合材料的压阻效应具有正、负两种表现形式,材料在含水量较高或者烘干至恒重状态时为正压阻效应,而在一定含水量状态时则表现为负压阻效应;纳米碳黑水泥基复合材料加载和卸载对应的△R/R0-stress曲线不重合,材料的电阻变化率△R/R0在荷载作用下具有不可逆性,压阻效应呈现非线性特征;材料在不同应力状态下,压阻灵敏度不同,压阻灵敏度随着应力水平增大而降低,在较大的应力状态下材料的压阻出现了"迟钝"现象.     

氧化石墨烯复合PVA纤维增强水泥基材料的力学性能及耐久性研究

为解决混凝土耐久性差、脆性大等问题,研究了氧化石墨烯(GO)复掺聚乙烯醇(PVA)纤维对低水灰比水泥基材料力学性能及耐久性能的影响.利用Hummers法制备GO,并表征GO的结构和性能,通过测试分析了不同配合比砂浆的力学性能和耐久性,并通过MIP(压汞法)和SEM(扫描电镜)分析了氧化石墨烯以及PVA纤维对水泥基材料的改性机理.结果表明GO和PVA纤维均能提高水泥基材料的力学性能以及耐久性.GO复掺PVA纤维可以显著改善水泥基材料孔结构,降低孔隙率,提高水泥基材料抗氯离子渗透性能并降低水泥基材料收缩率.     

超细硅灰改性低强度等级水泥基材料的性能研究

为了提高低标号水泥基材料的力学性能和耐久性,基于纳米粉体的特殊性能与效应,采用超细硅灰对水泥基材料进行改性。除进行宏观力学性能和耐久性测试之外,运用XRD、TGA-DTA、SEM等方法,研究了超细硅灰改性水泥基材料的相组成、显微结构及微观形貌。结果表明:水泥基复合材料最佳配比为水泥:粉煤灰:超细硅灰:早强减水剂为1:1:0.025:0.015,此时超细硅灰能够很好地促进水泥水化,使水化产物增多,水泥石基体相的显微结构致密,C-S-H凝胶交织成致密的网状结构,结构缺陷显著降低,导致强度明显增大、耐久性显著提高。     

纳米颗粒对粉煤灰水泥基材料干缩变形的影响及机理

为探讨纳米颗粒对掺粉煤灰的水泥基材料干缩变形的影响,选取了纳米SiO2和纳米SiC两种纳米颗粒,分别制备了纳米改性粉煤灰水泥砂浆和混凝土试件,通过试验研究了纳米颗粒掺量对不同龄期粉煤灰水泥砂浆和混凝土干缩性能的影响,并分析了其作用机理.结果表明,掺纳米颗粒的水泥砂浆干缩率明显增大,掺量为2％的纳米SiO2水泥砂浆和纳米SiC水泥砂浆的28 d干缩率较普通水泥砂浆分别增大了90％和120％;掺量为2％的纳米SiO2混凝土和纳米SiC混凝土28 d干缩率较基准混凝土增大了124.8％和85.8％;纳米颗粒对粉煤灰水泥砂浆和粉煤灰混凝土干缩性能的影响很明显,而混掺与单掺纳米颗粒对混凝土的干缩率影响不大.分析认为,纳米颗粒比表面积大,吸附水分增多,造成内部自由水被大量消耗,同时由于纳米颗粒填充了混凝土内部结构中的微小孔隙,使得外部水分难以进入内部而被蒸发,造成内外变形不一致,最终增大了混凝土的干缩率.     

碳纳米管水泥基复合材料导电特性影响因素研究进展

将适量碳纳米管加入水泥基材料,可使其拥有独特的导电特性,进而实现水泥基材料结构的自感知和智能化.碳纳米管水泥基复合材料的导电特性受到物理场和材料组分等因素的影响和制约,但现有研究对此问题的关注和深度不够.综述了碳纳米管水泥基复合材料导电特性影响因素的研究现状,针对复合材料的电阻率和电流等电学指标,分析了物理场影响复合材...     

Improved mechanical performance: Shear behaviour of strain-hardening cement-based composites (SHCC)

The retardation of moisture and gas ingress associated with important degradation mechanisms in cement-based composites in general and reinforced concrete or prestressed concrete in particular is an ongoing research focus internationally. A dense outer layer is generally accepted to significantly enhance durability of structural concrete. However, cracking leads to enhanced ingress, unless the cracks are restricted to small widths. Strain-hardening cement-based composites (SHCC) make use of fibres to bridge cracks, whereby they are controlled to small widths over a large tensile deformation range. In this paper, SHCC shear behaviour is studied, verifying that the cracks which arise in pure shear are also controlled to small widths in these materials. The design of an Iosipescu shear test setup and specific SHCC geometry is reported, as well as the results of a test series. A computational model for SHCC, based on finite element theory and continuum damage mechanics, is elaborated and shown to capture the shear behaviour of SHCC.