碳纳米管对水泥基材料热膨胀性能的影响

在水泥基中掺入不同比例的碳纳米管,制备出碳纳米管水泥基复合材料。测量其在室温~600℃的热膨胀性能,并根据DSC/TG、XRD图谱,孔径分布图和扫描电镜图从微观尺度分析其变化规律的机理。结果表明,从室温到150℃掺入各比例碳纳米管的水泥基复合材料热膨胀率变化趋势相似,热膨胀率为正值而出现微膨胀;150℃~590℃热膨胀率为负值且逐渐减小,试件持续收缩。当碳纳米管的掺量为水泥的0.3%时热膨胀曲线始终在其他掺量之下,热膨胀率达到最小值。这表明,碳纳米管掺量为0.3%的材料水化反应充分,产生大量的水化硅酸钙凝胶,收缩明显、密实度显著提高。掺入0.3%的碳纳米管可有效阻止供暖管道局部混凝土的膨胀,提高结构的耐久性。     

水泥基材料的微观结构与离子传输性能

采用水泥基材料孔结构和界面过渡区逐渐优化的方法,设计了普通混凝土(Ordinary Concrete,简称OC)、高性能混凝土(High Performance Concrete,简称HPC)、低渗透混凝土(Low Permeability Concrete,简称LPC)、普通砂浆(Ordinary Mortar,简称OM)、无细观界面过渡区水泥基复合材料(Meso-interfacial transition zone-free cement-based materials,简称MIF)等5种水泥基材料,其抗离子渗透性能排列顺序为:LPC>HPC>OC,OM>OC,MIF>OM,MIF>LPC,其孔隙率、最可几孔径、孔径≥50nm的孔含量的排列顺序均为:LPC相似文献   

水灰比对轻质水泥基泡沫材料性能的影响

通过物理引气法制备轻质水泥基泡沫材料,研究了水灰比对材料孔隙率、强度、导热系数及孔结构的影响。结果表明,孔隙率随着水灰比的增大而增大,但孔结构在水灰比大于0.9时劣化明显。材料抗压强度和导热系数受孔隙率和孔结构的综合影响。当水灰比由0.75增大至0.9时,"强度/表观密度"降低9.6%,导热系数减小25.6%。但当水灰比由0.9增大至0.95时,"强度/表观密度"降低幅度达到了18.5%,导热系数非但没有减小而是略有增大。通过SEM和Young-Laplace方程分析了水灰比对孔结构的影响规律,阐明了水灰比对水泥基泡沫材料性能的影响机理。     

纳米级硅灰及碳管对水泥基材料减振性能的影响

将纳米级超细硅灰(USF)或/与多壁纳米碳管(MWCNT)引入水泥基体制备了3组纳米复合材料,并制备了参比试件(Plain/C).先后采用自由衰减、半功率带宽法及三点弯曲法测试相应试件的阻尼系数(ζ)及抗折强度(σ),以评价USF或/与MWCNT对水泥基减振及力学性能的影响.结果表明:与Plain/C相比,USF的微填充及火山灰效应可显著提高基体的σ,但不利于ζ的提升;中空管状MWCNT的位错、黏滞效应可使复合材料具有良好的减振性能,但分散较差时,MWCNT易形成孔洞缺陷,不利于σ的提升;USF及MWCNT的结合很好地发挥各自优点,SEM显示相互能与基体形成良好的交联增强体系,相应ζ,σ的提高幅度分别达30.21%,24.13%.     

有机/无机复合水泥基材料研究进展

论述了有机／无机复合材料的发展历史、现状及发展方向和应用，特别是详尽地论述了有机物对水泥的改性机理，指出聚合物改性水泥基材料应向多元化、轻质多孔、早强快硬、自流平、凝结时间可调节及环保型复合材料的方向发展。由于聚合物改性水泥基材料的优良性能，随着石油化工的发展，应在我国大力推广这种有机／无机复合水泥基材料。     

氧化石墨烯调控水泥基材料形成大规模规整结构及其性能表征

将制备的GO与减水剂和拌合水超声处理后用于制备水泥基复合材料,研究结果表明,GO纳米片层在水泥基体中达到了均匀分散,水泥水化产物成为了规整形状的多面体状水化晶体,通过其交织交联形成了大规模规整致密的微观结构。当GO掺量为0.03%时,尺寸为30~190nm GO的水泥基复合材料28d时的抗压强度和抗折强度比对照样品分别提高了78.8%和112.7%,尺寸为110~410nm GO的水泥基复合材料的抗压强度和抗折强度分别提高了72.3%和93.9%,水泥基复合材料的耐久性显著提高。同时提出了水泥基复合材料微观结构形成机理。     

钢纤维增强聚合物水泥基复合材料界面特性

采用聚丙烯酸酯乳液(PAE)、苯乙烯-丙烯酸共聚乳液(SA)、聚乙烯醇缩甲醛水溶液(PVFO)对钢纤维增强水泥基复合材料进行改性,发现聚合物提高了复合材料的宏观性能如抗弯强度、韧性,对纤维与水泥基体界面粘结强度有很大程度的提高.红外光谱分析表明,聚合物加入使其活性官能团与水泥或集料间发生化学键合,DSC放热曲线表明,加入聚合物后混合物的放热峰值提高,验证了红外光谱的结果.通过聚合物与水泥石之间的化学键合强化了钢纤维与水泥基体间的界面层,形成强度、韧性很好的具有"互穿网络"的钢纤维增强复合材料.     

The relationship between pore structure and chloride diffusivity from ponding test in cement-based materials

In this study, the total chloride contents at different penetration depth were measured after the 90-day ponding test, and the Fick's second law of diffusion was fitted to the data to determine the diffusion coefficient of concrete. The porosity and the continuous pore diameter of the same mortar in concrete were examined with the mercury intrusion porosimetry (MIP) method. The continuous pore diameter was used to assess the connectivity of cement-based materials. The diffusion coefficients obtained from ponding test were compared and correlated with the capillary porosity (pore diameter between 30 and 10000 nm) and the continuous pore diameter from the MIP testing. A good correlation between the capillary porosity and the diffusion coefficient of concrete has been determined. The continuous pore diameter is linearly related to the diffusion coefficient of concrete.     

表面活性剂对炭素泡沫结构与性能的影响

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和Span-40表面活性剂为添加剂,AR沥青为原料,制备炭素泡沫材料,测定了材料的体积密度、显气孔率、压缩强度、常温热导率以及微晶结构参数,研究了添加表面活性剂后AR沥青的流变性能和炭素泡沫材料孔胞结构的变化.结果表明,表面活性剂使炭素泡沫的平均孔径变小,孔径分布趋于均匀,韧带的层片织构排列更为规整、致密.添加SDBS的炭素泡沫,孔壁较薄,开孔率较高,具有较低的体积密度(0.36 g/cm3)、较高的显气孔率(83.35%)、较小的层片间距d002(0.3366 nm)、较高的常温热导率(55.96 W/m·K)和比热导率(155.44(W/m·K)/(g/cm3)).添加span-40对炭素泡沫的体积密度、显气孔率和热导率的影响较小,但是使石墨化度提高,使其具有较高的压缩强度(2.39 MPa).     

引气剂对水泥基材料电磁波反射率和透波率的影响

为研究孔隙对水泥基材料电磁波反射与透射性能的影响,在砂浆中掺入引气剂,利用矢量网络分析仪和压汞仪对水泥基材料的反射率、透波率以及孔结构进行测试。结果表明,引气剂可以显著降低水泥基材料反射率,当引气剂掺量为0.01%时样品反射率最低;水泥基平板透波率在8.2~12.4、12.4~18和26.5~40 GHz范围内均随着频率增大呈减小的趋势,掺加引气剂对水泥基平板的透波性能有明显的改善;随着引气剂掺量由0增加到0.015%,水泥砂浆0.1μm以下的孔隙明显增多,且孔隙率也逐渐增大,掺量为0.015%时,孔隙率达到29.8%。孔隙率的增大降低了材料的介电常数,改善了材料表面对电磁波的反射和透射性能。     

掺碳系屏蔽介质的水泥基复合材料的屏蔽性能研究

以石墨、炭黑、碳纤维和纳米碳管等为屏蔽介质,采用不同的方法分散碳系屏蔽介质,然后掺入到水泥材料中制得水泥基复合屏蔽材料,研究了普通碳系屏蔽介质对屏蔽性能的影响及碳纤维和碳纳米管掺量的变化与屏蔽效能之间的关系;利用四探针测试仪、电子探针等手段表征了复合材料的电导率和屏蔽介质的分散均匀性.结果表明,掺碳纤维的水泥基复合材料...     

一步法合成具有二级孔道的有序介孔碳材料及其超电容性能研究

以酚醛树脂低聚物为碳前驱体,三嵌段共聚物F127为模板剂,在此过程中加入正硅酸乙酯为硅源,900℃下炭化得到具有介孔结构的碳-SiO2复合物,除SiO2后得到具有二级孔道结构的介孔碳材料.对样品进行透射电子显微镜、N2吸附-脱附表征,并利用循环伏安以及恒电流充放电研究了样品的超电容性能.结果表明,样品具有二级孔道结构,BET比表面积为1657.6m2·g-1,比电容值161.3F·g-1.相比于单一孔道的介孔碳材料,二级孔道结构的介孔碳的循环伏安曲线更接近于矩形,比电容值有了很大提高,随着放电电流的增大其比电容值衰减率更小.     

粉末粒度对FeAl金属间化合物多孔材料孔结构的影响

研究了粉末粒度对FeAl金属间化合物多孔材料孔结构的影响.研究表明,当粉末粒径在60μm以上时,随着粉末粒径的增加,FeAl金属间化合物多孔材料的总孔隙度和开孔隙度变化不大,即粉末粒度不是决定FeAl多孔材料孔隙度的主要因素;粉末粒度是决定FeAl金属间化合物多孔材料最大孔径的主要因素,在18～125μm的粒度范围内,多孔体最大孔径与粉末粒径之间严格遵循dm=0.4·d.的直线变化规律.     

SHCC的配制与拉伸性能研究

采用聚乙烯醇纤维(PVA)纤维作为增强材料,选定不同的粉煤灰掺量、石英砂级配、纤维掺量和养护工艺配制应变硬化水泥基复合材料(SHCC),研究上述因素对SHCC力学性能的影响。研究表明,随着粉煤灰掺量的增加,SHCC极限拉伸强度有少许削弱,但极限拉伸应变不断增加,均高于3%。随着养护龄期增加,SHCC极限拉伸应变呈现先增加后减小的趋势,但拉伸强度随龄期增加而增大。自然养护有利于维持SHCC的高极限拉伸应变;蒸汽养护能提高SHCC早期的极限拉伸强度,但蒸汽养护使SHCC的极限拉伸应变随着龄期增加而明显降低。当m(FA)/m(C)=1.6,2.0和2.4,Vf=2.0%时,采用较细的石英砂和自然养护,28d龄期的SHCC极限拉伸强度在4 MPa以上,极限拉伸应变在3%以上。     

玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料的耐久性研究

确定了玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料的最优配合比,将玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料与普通C40混凝土在相同条件下进行耐久性对比实验。结果表明,玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料在300次冻融循环后,质量损失不到1.5%,而在不到150次冻融循环中,普通C40混凝土的质量损失已接近5%;混杂纤维水泥基材料28和56 d的渗透系数为普通C40混凝土的53%和26%,混杂纤维水泥基材料具有较强的抗渗透能力,抗渗性随着龄期增长逐渐增强;碳化时间<28 d时,混杂纤维水泥基材料的碳化深度大于普通C40混凝土,但碳化时间56 d时,混杂纤维水泥基材料的碳化深度为普通C40混凝土的90%;混杂纤维水泥基材料28和56 d的电通量分别为普通C40混凝土的65%和49%,混杂纤维水泥基材料的抗氯离子性能明显高于普通C40混凝土。玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料的各项耐久性指标均优于普通C40混凝土。     

石墨烯及其衍生物掺配水泥基材料研究进展

石墨烯及其衍生物因其独特的结构及优异的性能在改善基水泥材料的抗拉强度、韧性、耐久性及赋予水泥基材料功能性等方面表现出良好的应用前景.本文简述了石墨烯、氧化石墨烯(GO)的结构特点及性能,归纳了各自的制备方法;对石墨烯及其衍生物在水泥基材料中的分散进行了综述;重点综述了石墨烯及其衍生物掺配水泥基材料的力学性能、流变性能、...     

生物陶瓷骨内植入后与组织间的界面研究

将β—TCP陶瓷植入大白兔的股骨内并定期注射四环素，分别在光学显微镜、荧光显微镜或扫描电子显微镜下观察新骨的形成和成骨过程，研究了β—TCP植入体内后与组织间的界面作用以及磷酸钙生物陶瓷的成骨作用．结果表明，在类骨质表面有大量的成骨细胞，间充质细胞增生和浸入．植入β-TCP陶瓷两个月后，类骨质通过钙化转变为编织骨．植入三个月后，出现由骨桥连接的“骨岛”，β—TCP陶瓷降解，并被新骨分散．植入六个月后，新的骨髓腔形成，编织骨变成板层骨．八个月后，在哈弗氏骨板上出现材料颗粒，形成典型的松质骨结构．因此，无生命的钙磷材料在体内可以参与有生命的组织活动．