PVA掺杂对离子在C-S-H界面吸附行为影响的分子模拟研究

聚合物作为有机添加剂可显著提高水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的综合性能,在混凝土材料领域具有巨大应用潜力.基于分子动力学模拟探究了聚乙烯醇(PVA)掺杂对离子在C-S--H界面吸附行为的影响.模拟结果表明:PVA掺杂能够降低钠离子和氯离子在C-S-H表面的吸附量.静态结构分析结果显示钠离子和氯离子在C-S-H界面吸附主要依靠形成Ob-Na-Cl或Ob-Ca-Cl-Na连接,PVA的存在将降低上述化学键连接的数目并将导致形成新的Ob-Ca-Opoly-Na-Cl连接.动态性质分析结果显示Ob-Ca-Opoly-Na-Cl的连接稳定要远远低于Ob-Ca-Cl-Na连接.     

UHPC-NSC界面黏结性能的评价方法

采用超高性能混凝土（UHPC）修复普通混凝土（NSC）基体时可以获得优异的界面黏结强度,其值甚至高于基体强度,导致界面性能测试时容易发生基体失效,从而不能准确评价界面性能及其影响因素.针对上述问题,提出了基体约束加强的方法,将失效位置控制在修复界面,测得了真实的UHPC-NSC界面黏结强度,分析了基体强度和修复面粗糙度对界面性能的影响与机理,克服了传统测试方法的评价结果过于保守且难以反映粗糙度等影响因素的不足.UHPC-NSC界面较NSC-NSC界面更加致密,界面过渡区的钙硅比更低,宽度和孔隙率分别降低了91%和70%.     

不同温度和压强下甲基乙烯基硅橡胶聚合物的分子动力学模拟研究

分子模拟技术因能够解释聚合物材料宏观结构和微观结构的关系,故被广泛应用于聚合物材料的性能研究.材料的微观物理性质用密度来表征,材料的微观力学性质用杨氏模量和泊松比来表征.在模拟体系中,用Materials studio 7.0软件构建一条原子数为237的分子链,经几何及能量优化得到稳定结构,晶胞参数设置为30(A)×3...     

纳米掺杂环氧树脂热力学性能的分子动力学模拟

为了从微观结构研究不同纳米填料对环氧树脂热力学性能的影响,笔者基于分子动力学(MD)方法,借助MS仿真软件,以双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)为基体,甲基四氢苯二甲酸酐(MTHPA)为固化剂,交联度90%的酸酐固化体系环氧树脂,分别添加粒径1 nm的球状SiO₂、Al₂O₃、ZnO纳米材料作为填料,构建不同纳米填料的复合环氧树脂体系进行分子动力学模拟。结果表明：掺杂这3种纳米填料均可提高环氧树脂的热力学性能,纳米SiO₂对材料刚度影响最为明显,玻璃转变温度上升了27.34 K;纳米SiO₂、Al₂O₃、ZnO填料都能有效降低热膨胀系数和自由体积分数,改善材料耐热性能,其中SiO₂、Al₂O₃两种材料效果更显著,热膨胀系数降幅分别达到了39.0%、34.4%;添加纳米填料的复合环氧树脂体系弹性模量都有明显提升,3种纳米添加体系与纯环氧树脂体系的弹性模量随温度升高而降低,且...     

SWR-PM加固层与混凝土界面黏结性能试验研究

进行了钢丝绳-聚合物砂浆（SWR-PM）加固层与混凝土的单面剪切试验,研究了混凝土强度、加固层黏结长度和加载端受压高度对试件破坏形态及剥离承载力的影响规律.结果表明：试件的破坏形态包括界面剥离破坏、混凝土拉剪破坏及混合破坏;界面剥离承载力随着黏结长度的增加而增长,直至黏结长度超过有效黏结长度后,剥离承载力才趋于稳定;试件的破坏荷载随着混凝土强度的增大而提高.建立了加固层黏结长度与界面剥离承载力的关系计算式,计算结果与试验结果吻合良好.     

纤维增强材料-木材界面黏结性能耦合影响因素研究进展

纤维增强复合材料(FRP)对于木材力学性能改善及木结构加固、修复的优良性能使其成为新型复合材料研究的热点。FRP-木材黏结加固受FRP材料、木材基体与胶黏剂等多重因素协同作用影响,其界面的黏结状况问题尤为关键,决定着复合材料结构的性能和寿命。因此,结合木材生物性属性和木结构独特结构特性,从材性变化、预处理、FRP形制、胶黏剂特性、外部环境五方面系统梳理、总结了国内外FRP-木材界面黏结性能的最新研究成果,旨在厘清FRP-木材界面黏结性能的耦合影响因素。同时分析了现有FRP-木材黏结加固研究存在的不足,并对未来研究工作的新趋势、新发展与新方向进行了展望,为今后拓展FRP高质、高效的应用特别是古建筑木结构的保护提供重要参考。     

水化产物转化对蒸压制品强度的影响

通过X射线衍射、红外光谱手段分析了粉煤灰石灰蒸压系统中水化产物的变化与实验强度的关系。结果显示,在1.2 MPa饱和蒸汽压下处理不同时间,水石榴石的0.505 nm衍射峰减弱,CSH的0.183 nm衍射峰有所增强。在不同饱和蒸汽压下处理6 h,水石榴石的0.505 nm衍射峰在0.6 MPa前出现增强,随着饱和蒸汽压的增大开始逐渐减弱,C-S-H的0.183 nm衍射峰逐渐增强。随着水石榴石不断减少和水化硅酸钙的增加,蒸压试样强度的提高。     

基于分子动力学模拟技术的黏土矿物微观行为研究应用

黏土矿物是一类具有层状结构的硅酸盐矿物。土水相互作用对土体许多宏观力学响应、物质运移和传导起重要影响。现有的实验技术和手段即很难在物理上微观探测黏土从绝对干燥至含微量水分子的吸附过程,也很难实现黏土对放射性核素吸附过程的跟踪。使用分子动力学模拟对黏土矿物的水化性质及对放射性污染物吸附性能进行研究。以蛭石、高岭土及蒙脱土三种黏土矿物为研究对象,通过晶层间距、自扩散系数、径向分布函数、吸附复合物结构等模拟测试结果对蛭石的水化性能和黏土对放射性核素的吸附行为阐述。最后,对分子动力学模拟技术在岩土工程的应用发展进行了展望。     

基于分子动力学模拟的SBS改性沥青-集料界面黏附性能研究

基于分子动力学模拟,研究了不同温度下集料(玄武岩、石灰岩)与SBS改性沥青界面的黏附性能,计算了界面能、黏附功、剥落能和能量比。研究结果表明,范德华力对SBS改性沥青-集料的黏附性能起主要作用;不同温度下SBS改性沥青-CaO的界面能、黏附功、剥落能和能量比均高于SBS改性沥青-Si O₂界面,其水稳性能更优;随温度升高,SBS改性沥青-集料的能量比先减小后增大,在40℃时达到最小值;SBS改性沥青-石灰岩集料的黏附性优于SBS改性沥青-玄武岩集料。     

氧化石墨烯/硅烷涂层分子动力学传输模拟

基于分子动力学研究了水化硅酸钙（C-S-H）及分别涂覆氧化石墨烯（GO）涂层和氧化石墨烯/硅烷（GS）复合涂层纳米孔道中的水分传输过程.结果表明：富含羟基和环氧基的GO涂层提供的大量氢键位点会加速水分的传输;GS复合涂层通过离子键的相互作用,与C-S-H基体产生有效结合,其裸露的疏水性尾链可以有效抑制水分的传输.     

钢筋锈蚀产物纳米压痕的分子动力学模拟

首先利用X射线衍射(XRD)分析钢筋锈蚀产物的组成与含量,并据此建立锈蚀产物的微观模型;然后基于分子动力学方法,对其进行纳米压痕模拟,获得荷载位移曲线;最后计算得到锈蚀产物的弹性模量.结果表明：混凝土内钢筋锈蚀产物由4种锈蚀物质非均匀混合形成;锈蚀时间为6、9d的2组钢筋锈蚀产物的弹性模量分别为1609、1633GPa.该结果与已有文献的实测结果较为吻合.本模拟方法可作为一种确定钢筋锈蚀产物弹性模量的新手段.     

地聚合物早期抗压强度及分子动力学模拟

为了研究原材料的矿物组成对地聚合物早期抗压强度及结构发展的影响规律,开展单因素试验得到了最佳矿物组成取值范围,利用Materials Studio(MS)软件建立了地聚合物凝胶结构模型,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及分子动力学(MD)模拟等手段探究了地聚合物早期抗压强度形成机理.结果表明:CaO和Al2O3摩尔比n(CaO)/n(Al2O3)直接决定了地聚合物早期抗压强度的发展;适当增大n(CaO)/n(Al2O3)可改善地聚合物凝胶内部原子键的结合方式与衍射峰型,形成更加稳定的地聚合物结构.     

蓄能型发光环氧涂料的制备与发光性能分析

采用不同长余辉发光材料与环氧胶黏剂按不同比例混合制备自发光环氧涂料,分析发光材料掺量对发光涂料亮度的影响,研究不同发光涂料亮度衰减规律。试验发现不同发光粉制备的发光涂料遵循相同的亮度衰减规律,经照射后初始发光强度可达到1cd/m2以上,在10min内亮度衰减到15%,有效发光时间短,可适用于应急照明。     

环氧树脂涂层钢筋可弯性影响因素的分析

针对环氧树脂涂层钢筋弯曲失效的现象,结合生产过程、试验数据及基础理论,分析了涂层弯曲失效的可能原因:包括环氧树脂涂层自身力学性能差,钢筋基材表面处理不到位和环境温度低等,并提出了合理化建议.     

水性环氧纳米复合涂料的制备及性能研究

通过对环氧树脂室温固化剂三乙烯四胺封端、加成、成盐并加入纳米SiO2,制得具有自乳化功能的水性环氧纳米复合固化剂.该固化剂与低相对分子质量的液体环氧树脂或者高相对分子质量的环氧树脂醚溶液混合,可制成水性环氧纳米复合涂料.分别研究了封端剂的种类、纳米SiO2掺量和胺氢/环氧比(胺基上氢原子摩尔数与环氧基团摩尔数之比)对固化剂乳化性能及涂膜性能的影响.研究表明:以苯基和苄基缩水甘油醚为封端剂,纳米SiO2掺量为2%(质量分数),胺氢/环氧比为0.8时,合成的固化剂性能最佳,获得的涂料乳液粒径小,涂膜硬度高,涂膜的附着力、透明性、耐水性及耐化学药品性能优良.     

Molecular dynamics investigation of mechanical properties of single-layer phagraphene

Phagraphene is a very attractive two-dimensional (2D) full carbon allotrope with very interesting mechanical, electronic, optical, and thermal properties. The objective of this study is to investigate the mechanical properties of this new graphene like 2D material. In this work, mechanical properties of phagraphene have been studied not only in the defect-free form, but also with the critical defect of line cracks, using the classical molecular dynamics simulations. Our study shows that the pristine phagraphene in zigzag direction experience a ductile behavior under uniaxial tensile loading and the nanosheet in this direction are less sensitive to temperature changes as compared to the armchair direction. We studied different crack lengths to explore the influence of defects on the mechanical properties of phagraphene. We also investigated the temperature effect on the mechanical properties of pristine and defective phagraphene. Our classical atomistic simulation results confirm that larger cracks can reduce the strength of the phagraphene. Moreover, it was shown the temperature has a considerable weakening effect on the tensile strength of phagraphene. The results of this study may be useful for the design of nano-devices using the phagraphene.     

高低温下高性能环氧胶黏剂的制备

基于团队已研发的胶黏剂配比,制备了一种适用于钢桥加固用的高性能结构胶黏剂,研究了纳米SiO₂掺量、缩胺105固化剂与聚醚胺D230固化剂的混掺比例及固化时间对胶黏剂室温性能的影响,并探讨了胶黏剂在不同工作温度下的力学性能.结果表明：当纳米SiO₂掺量为0.75%,缩胺105固化剂与聚醚胺D230固化剂的质量比为1∶2,固化制度为90 ℃下固化2.5 h时,胶黏剂的室温力学性能最佳,并且在低温（-20 ℃）和高温（70 ℃）下均能保持良好的力学性能.     

环氧树脂／低分子聚酰胺密封剂研制与应用

以环氧树脂、低分子聚酰胺、邻苯二甲酸二丁酯、海泡石、纳米碳酸钙等作为原材料,制备了密封剂材料。试验了环氧树脂/低分子聚酰胺固化体系、配合剂的配比对配方粘接性能的影响。优选出配比为环氧树脂100g,低分子聚酰胺130g,邻苯二甲酸二丁酯7.5g,海泡石70g,纳米CaCO380g的配方,对该配方进行了加速老化试验,扩试和应用。结果表明,优选配方的粘接和老化性能良好,具有应用价值。     

高岭石脱水分子动力学及密度泛函研究

利用分子动力学对高岭石脱水过程进行模拟,并采用密度泛函理论分析其脱水机理.结果表明:在300~600K时高岭石并未发生明显变化,在700K之后高岭石中Al配位数逐渐降低,H配位数逐渐增高,X射线衍射图谱显示其中的氧化铝相对含量逐渐增高,高岭石发生脱水反应.脱水机理为在温度影响下Al的3p轨道中部分电子向相键连的羟基中O的2p轨道发生转移,使得Al—OH键活化,经活化后羟基中O的2p轨道与相邻羟基中H的1s轨道形成杂化轨道.