基于NMR技术的玄武岩纤维喷射混凝土韧性演化规律

随着煤矿开采深度的增加,普通喷射混凝土支护结构易开裂脱落。玄武岩纤维(BF)的加入可以有效地提升喷射混凝土韧性与抑制围岩变形的能力。通过弯曲韧性试验研究了BF对玄武岩纤维喷射混凝土(BFRS)韧性的影响规律,通过核磁共振试验(NMR)研究了孔隙分布对BFRS韧性的影响,并进行了井下现场支护试验。结果表明:BF掺入后,BFRS 7 d与28 d试块抗弯强度分别提高了9.8%,6.8%,且BF对早龄期抗弯强度提升效果更为明显;分别采用DBV与JSCE标准对BFRS韧性进行评价,实验发现最优纤维掺量为4.5 kg/m~3,此时D■和D■分别为29.5 N·m和57.9 N·m,试件弯曲韧性比同时达到最大值0.875;对比可知,DBV多值韧性标准更适合评价BFRS抗弯韧性。通过NMR试验发现纤维掺量对BFRS孔隙结构影响较大,纤维掺量达到3 kg/m~3时,BFRS大孔径孔隙占比仅为0.25%,当纤维掺量超过临界掺量4.5 kg/m~3,BFRS大孔径孔隙占比增加,喷射混凝土基体内部缺陷增多,韧性降低。进行井下支护试验发现BFRS抑制变形能力优于普通喷射混凝土,其中纤维掺量为4.5 kg/m~3时,支护段巷道35 d收敛位移最小,仅为0.21 mm,此时支护效果最好。分布在BFRS基体内部的纤维可以形成稳定的三维承力结构,有效改善BFRS基体内部孔隙结构,增加BFRS韧性,提高被支护巷道抗变形能力。高韧性BFRS可以有效地满足深部大变形巷道支护要求,达到"变形不开裂,开裂不掉落"的效果。     

微晶纤维素改性磷建筑石膏性能研究

以微晶纤维素为改性材料,探究微晶纤维素在不同掺量下对磷建筑石膏力学性能及耐水性能影响,并对其水化产物及微观形貌进行分析。结果表明,微晶纤维素掺量为0.09%时,磷建筑石膏基复合材料的绝干抗折强度、绝干抗压强度、软化系数最优,分别为4.75 MPa、17.65 MPa、0.61,较空白组分别增加36.5%、31.2%、29.8%,吸水率达到最优值18.36%,较空白组降低18.62%。适量微晶纤维素掺入到磷建筑石膏中,能促进磷建筑石膏水化及填充二水石膏晶体的内部空隙,使磷建筑石膏内部结构更加密实,提高磷建筑石膏的力学性能及耐水性。     

短切碳纤维对玻璃陶瓷力学性能的影响

研究了短切碳纤维的长度、取向、体积分数对LiO2-Al2O3-SiO2玻璃陶瓷力学性能的影响.结果表明,当纤维体积分数约32%时,玻璃陶瓷基复合材料的力学性能最佳;复合材料中纤维长度增加,其抗弯强度和断裂韧性均增加;随纤维取向角度的增大,玻璃陶瓷基复合材料的抗弯强度和韧性均减小.     

PVA纤维增强铁尾矿砂混凝土的3D打印力学性能研究

为研究PVA纤维掺量为 0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%的铁尾 矿砂混凝土的3D打印力学性能,基于灰 色预测模型分析其流动度和打印高度对抗压强度和抗弯强度的影响大小。 结果表明:3D 打印 PVA 纤维增强铁尾矿 砂混凝土的流动度范围在 159~ 176 mm 内;PVA纤维掺量为 0.5%时,混 凝土流动度最小;PVA 纤维掺量为 1%时,混 凝土流动度最大;其打印模型总高度随水胶比的增大而增大,随 PVA 纤维掺 量的增加而减小;PVA 纤维掺量一定时, 3D打印PVA纤维增强铁尾矿砂混凝土随水胶比的增大,抗压强度逐渐降低 ,但在一定的水胶比下,抗压强度随 PVA 纤维掺量的增加呈现显著降低趋势;3D打印试件的抗弯强度随水胶比的增 大而减小,并随纤维掺量的增大而变化; 3D打印试件的流动度对抗弯强度的影响大,3D打印试件的打印高度对抗压 强度的影响大。     

纤维对超轻质水泥基复合材料抗弯性能的影响

超轻质水泥基复合材料(ULCC)是一种新型复合材料。通过对超轻质水泥基复合材料抗弯性能的试验研究,分析了掺入不同体积含量(0.5%,1.0%)的聚乙烯醇(PVA)纤维和钢纤维(ST)对其抗弯性能的影响。结果表明,在掺入同种纤维的情况下,1.0%体积掺量纤维掺入时,极限弯拉强度和试件吸收能量的能力都有明显的提高;在掺入同样体积掺量纤维的情况下,掺入PVA纤维时的极限弯拉强度要小于掺入钢纤维时的极限弯拉强度;1.0%体积掺量PVA纤维的掺入可以更好的提高水泥基体的抗弯抗韧性能;在保证荷载降低到同样水平的条件下,钢纤维的掺入可以在一定程度上加大试件的最终跨中挠度,掺入1.0%体积掺量纤维时,掺入钢纤维时的最终跨中挠度值要比掺入PVA纤维时高534.86%。     

矿渣棉纤维对水泥基复合材料性能的影响

以玄武岩纤维及聚丙烯纤维为对比,文章研究了不同掺量的矿渣棉纤维对水泥砂浆抗折、抗压强度以及干缩性能的影响,并采用SEM观察矿渣棉纤维在砂浆中的分布状态。结果表明:矿渣棉纤维能够提高砂浆试件的抗折、抗压强度,改善水泥砂浆的干缩性能。试件内的矿渣棉纤维表面粘结大量的水化产物,与基体有很好的结合形态,但纤维也受到一定的腐蚀,性能下降。纤维掺量为0.48%时,玄武岩纤维及聚丙烯纤维增强水泥砂浆后期的力学性能优于矿渣棉纤维。     

不同纤维调控水泥基胶结充填体强度性能研究

为了提高充填体稳定性和采空区充填质量,采用聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维和玻璃纤维作为增强剂,探讨了３种纤维不同掺量对尾砂胶结充填体力学性能的影响规律,比较了掺纤维和无纤维作用下胶结充填体的破坏模式,采用扫描电子显微镜揭示了掺纤维尾砂胶结充填体水化机理.试验结果表明,胶结充填体抗压强度随着纤维掺量的增加呈先上升后降低的趋势,当纤维掺量为０．６％时,充填体抗压强度达最大值,从强度增益效果来看,聚丙烯纤维最好,聚丙烯腈纤维次之,玻璃纤维最差.纤维对充填体抗折强度增益效果优于抗压强度的增益效果,当聚丙烯纤维掺量为０．９％,聚丙烯腈纤维掺量为１．２％,玻璃纤维掺量为１．２％时,胶结充填体抗折强度达最大值,掺纤维胶结充填体３d、７d、１４d和２８d最 大 抗 折 强 度 增 幅 为 １５７．８９％、２１６．００％、２１７．８６％、１４３．４０％.在单轴荷载破坏作用下,无纤维充填体试块出现多条长且宽的贯穿性裂纹,边角部位伴有较多碎块脱落,而掺纤维充填体试块仅出现细短微裂纹,试块保持较高的完整性.掺纤 维 充 填 体 水 化 产 物 以 钙 矾 石、C—S—H 凝 胶 和Ca(OH)２为主,纤维与充填体基体交界处被大量水化产物包裹,能够有效抑制裂缝扩展,增强充填体结构的黏结力和抵抗外界变形的能力,使充填体保持较高的力学性能.     

ZrC颗粒含量对钨基复合材料力学性能的影响

在2000℃、20MPa压力下,真空热压烧结1h制备了ZrC颗粒含量分别为0、10%、20%、30%和40%(vol)的五种钨基复合材料(ZrC/W)。复合材料密度和致密度随ZrC颗粒含量增加而下降,分别由W基体的18.31g/cm3和95.1％下降到40％(vol)ZrC/W的12.69g/cm3和89.1％。硬度及弹性模量随ZrC含量的增加而增大,分别由W基体的3.4GPa、313GPa,提高到40%(vol)ZrC/W的11.2GPa和392GPa。随ZrC含量增加,复合材料的抗弯强度和断裂韧性首先升高,而后下降。当ZrC含量为10％(vol)时抗弯强度有最大值889MPa。当ZrC含量为20％(vol)时断裂韧性有最大值10.5MPam1/     

掺无机纤维的钢渣胶凝材料的理化特性分析

本文研究了玻纤和矿纤分别掺人钢渣、水泥复合胶凝材料时对胶砂强度和膨胀性的影响.结果表明随着钢渣掺量的提高,各龄期胶砂强度下降;随着纤维掺量的提高,胶砂试件各龄期强度下降,相比纤维掺量为0时,玻纤掺量为0.1％、0.5％时,28 d抗压强度分别提高2.36％、降低10.6％,矿纤掺量为0.1％、0.5％时,28 d抗压强度分别提高7.4％、降低17.2％.沸煮和压蒸试验结果表明,钢渣与水泥配比相同时,玻纤掺量高的试件其压蒸膨胀率低;掺入质量分数0.3％的6 mm玻纤时,试件压蒸膨胀率比纤维掺量为0时降低18.87％;掺入混合玻纤的试件其压蒸膨胀率较单掺时低.SEM显示,随着水化的进行,纤维表面生长C-S-H凝胶以及Ca(OH)2晶体,纤维与基体的粘结程度提高,矿纤与基体的表面粘结程度较玻纤高.     

掺无机纤维钢渣胶凝材料的理化特性分析

本文研究了玻纤和矿纤分别掺入钢渣、水泥复合胶凝材料时对胶砂强度和膨胀性的影响。结果表明随着钢渣掺量的提高,各龄期胶砂强度下降;随着纤维掺量的提高,胶砂试件各龄期强度下降,相比纤维掺量为0时,玻纤掺量为0.1%、0.5%时,28 d抗压强度分别提高2.36%、降低10.6%,矿纤掺量为0.1%、0.5%时,28 d抗压强度分别提高7.4%、降低17.2%。沸煮和压蒸试验结果表明,钢渣与水泥配比相同时,玻纤掺量高的试件其压蒸膨胀率低;掺入质量分数0.3%的6 mm玻纤时,试件压蒸膨胀率比纤维掺量为0时降低18.87%;掺入混合玻纤的试件其压蒸膨胀率较单掺时低。SEM显示,随着水化的进行,纤维表面生长C-S-H凝胶以及Ca(OH)2晶体,纤维与基体的粘结程度提高,矿纤与基体的表面粘结程度较玻纤高。     

ZTAp/Fe45复合材料的强韧性研究

材料的强韧性与材料的耐磨性密切相关。本文研究了氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒(ZTA p )增强金属基复合材料的强度、韧性以及断裂机理,为改善ZTA p增强金属基复合材料耐磨性提供参考依据。首先通过真空烧结技术制备了不同粒径与不同体积分数的ZTA p / Fe45复合材料,测试了复合材料的拉伸性能、弯曲性能与冲击韧性,采用扫描电镜(SEM)观察了复合材料的断口,分析了复合材料的断裂机制。结果表明:ZTA p的加入使复合材料的强度降低、韧性提高。随着ZTA p 体积分数增加,复合材料的抗弯强度逐渐降低;ZTA p 粒径增大,复合材料的冲击韧性先增加后降低,ZTA p 粒径为2. 0mm 与2. 5mm(F14与F12)复合材料的冲击韧性高于Fe45 基体。ZTA p / Fe45复合材料的断口为脆性断裂,其中Fe45基体的断裂机理为解理断裂;ZTA p主要有2种失效形式:颗粒断裂和颗粒脱粘拔出。     

温压法制备碱矿渣复合摩擦材料性能研究

以硅酸钠碱激发矿渣为黏结剂,粉碎处理的钢纤维为增强纤维,石墨作为减摩材料,采用温压法制备碱矿渣复合摩擦材料。使用AG-10万能材料试验机、定速摩擦试验机、X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)等对碱矿渣复合摩擦材料的力学性能与摩擦性能进行研究。结果表明,当钢纤维体积掺量为3%时,碱矿渣摩擦材料的力学性能提高效果最佳,抗压强度提升至119.25 MPa,抗折强度提升至35.75 MPa,抗压强度、抗折强度分别提升400%和95%;加入石墨有效降低了碱矿渣复合摩擦材料的摩擦因数及磨损率,使摩擦材料符合GB/T 5763-2008中FF级陶瓷前片要求。     

短切碳纤维对玻璃陶瓷力学性能的影响

研究了短切碳纤维的长度,取向、体积分数对ＬｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２玻璃陶瓷力学性能的影响,结果表明,当纤维体积分数约３２％时,玻璃陶瓷基复合材料的力学性能最佳,复合材料中纤维长度增加,其抗弯强度和断裂性均增加;随纤维取向角度的增大,玻璃陶瓷基复合材料的抗弯强度和韧性均减小。     

纤维长度对碳纤维/铜基复合材料组织及力学性能的影响

采用放电等离子烧结法制备了碳纤维增强铜基复合材料CFs/Cu。利用光学显微镜、扫描电镜和万能试验机检测并分析了不同碳纤维长度对复合材料相对密度、显微结构及力学性能的影响。结果表明, 添加质量分数为2.5%不同长度的碳纤维有利于提高CFs/Cu复合材料力学性能; 但随着碳纤维长度增加, CFs/Cu复合材料相对密度下降, 对力学性能的增强效果降低。添加1 mm长度碳纤维的复合材料相对密度和抗弯强度最佳, 分别为99.34%和805.47 MPa, 相较于未添加纤维的材料, 其强度提升了65%; 断口形貌显示为河流状花样和解理台阶特征, 存在较少韧窝, 属于以脆断为主, 伴随少量韧性断裂的混合断裂机制。     

外掺料对石膏基复合材料力学性能的影响

固体废弃物石膏的再利用和高强高性能石膏材料的开发一直是国内外学者研究的热点。以脱硫建筑石膏、水泥和矿渣为主要原料,掺加化学外加剂、化工废石膏和硫酸钙晶须,制备出石膏-水泥-矿渣复合材料。研究聚羧酸高效减水剂和柠檬酸缓凝剂、化工废石膏和硫酸钙晶须的掺量对该复合材料力学性能的影响。研究结果表明:聚羧酸高效减水剂和柠檬酸缓凝剂在石膏基复合材料中的最佳掺量分别为1.0%和0.08%。当煅烧化工废石膏掺量为12%时,石膏基复合材料的7 d抗折和抗压强度分别为3.7 MPa和12.0 MPa,其中抗压强度比空白样还高了0.1 MPa。当硫酸钙晶须的掺量增加到3%时,掺有煅烧化工废石膏的石膏基复合材料的28 d抗折强度为8.2 MPa,28 d抗压强度为31.5 MPa,其值和未掺化工废石膏和硫酸钙晶须试样的力学性能相当。      

Zn-BTC改性水泥基复合材料的微观结构及力学性能

利用Zn-BTC对传统水泥基材料进行改性,制备具有规整结构的Zn-BTC改性水泥基复合材料,通过傅里叶红外光谱(FTIR)仪、X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)仪进行结构表征,并对抗折强度、抗压强度等性能进行测试.结果表明,当Zn-BTC的质量分数为2.0％时,改性水泥基复合材料28 ...     

增强体结构对铜基复合材料力学性能的影响

采用碳纤维无纬布/网胎毡针刺整体毡作为预制体,经过化学气相渗透和真空无压熔渗法制备出了碳纤维增强铜基复合材料。采用偏光显微镜和扫描电镜观察了材料的微观组织形貌,并探讨了增强体结构对复合材料的物理性能和力学性能的影响。研究结果表明,通过在1 220 ℃下真空熔渗0.5 h后,含钛锡青铜可以渗入碳纤维多孔预制体中,从而制备出致密的碳纤维增强铜基复合材料;相比于布毡比1∶1的复合材料,布毡比3∶1的复合材料硬度提升了17%,在垂直无纬布方向和平行无纬布方向的压缩强度分别提升了37%和44%,抗弯强度提升了47%。     

高硅氧纤维布增强磷酸铬铝复合材料的性能研究

以磷酸铬铝( PCA)为胶粘剂,氧化锌为固化剂,Al2O3、Cr2O3、SiO2、SiC为填料制备基体材料,以高硅氧纤维布为增强材料,通过热压成型制备磷酸铬铝复合材料.考察了不同填料的加入对复合材料力学性能、介电性能和吸潮率的影响,A12O3填料的加入量及Al2O3填料粒径对复合材料力学性能的影响.结果表明:以Al2O3为填料时,复合材料的力学性能和介电性能最佳,吸潮率最小;当Al2O3填料的加入量为35％时,复合材料的力学性能最好,其拉伸强度为89.1 MPa,弯曲强度为125.1MPa;加入填料的粒度越小,复合材料的力学性能相对越好.     

晶须对碳碳复合材料组织和力学性能的影响

添加硅灰石(CaO·SiO₂)晶须制备碳纤维预制体, 并在980 ℃下进行化学气相沉积, 高温石墨化处理后制备得到CaO·SiO₂晶须改性的C/C复合材料。利用SEM、金相显微偏光分析以及力学实验等方法研究了预制体结构对基体微观结构、物理性能和力学性能的影响。实验结果表明: 添加CaO·SiO₂晶须会诱导热解炭呈锥形生长, 同时在石墨化过程中会诱导热解炭的组织结构发生有序性转变, 与基体反应生成SiC二次纤维。添加CaO·SiO₂晶须使得复合材料的石墨化度由31.6%提升至41.1%, 导热和导电性能相比于未添加晶须时分别增加了71.7%和14.3%, 复合材料的弯曲强度相比于未添加晶须时提升了5%。