短切PAN基碳纤维水泥基复合材料的制备及性能研究

以硅酸盐水泥P.O 42.5为基础材料、短切PAN基碳纤维为增强相制备了分散均匀的碳纤维水泥基复合材料,研究了不同掺杂量(0,0.3%,0.6%和0.9%(质量分数))短切PAN基碳纤维的水泥基复合材料的物相结构、微观形貌、力学性能、耐磨性能和抗碳化性能。结果表明,短切PAN基碳纤维的掺杂加速了水化反应的进行,没有产生新的水化产物,碳纤维在水泥基复合材料中呈三维错落分布,构成网格结构,提高了水化产物之间的结合强度,提高了水泥基复合材料的致密性,从而提高了水泥基复合材料的力学性能、耐磨性能和抗碳化性能。随着短切PAN基碳纤维掺杂量的增加,水泥基复合材料7和28 d的抗压强度和抗折强度均表现出先增大后降低的趋势,而质量损失率和碳化深度则表现出先降低后升高的趋势。当短切PAN基碳纤维的掺杂量为0.6%(质量分数)时,质量损失率达到最小值0.34%,养护7和28 d后,抗压强度达到了最大值69.3和86.4 MPa,抗折强度也达到了最大值11.1和14.1 MPa,而碳化深度达到最低值0.35和2.53 mm。综合分析可知,短切PAN基碳纤维的最佳掺杂量为0.6%(质量分数)。     

有机仿钢纤维和钢纤维对钢渣混凝土性能的影响

研究有机仿钢纤维和钢纤维对含钢渣的硅酸盐水泥混凝土力学性能的影响规律,从而选出最佳掺量,并对其作用机理进行探讨。利用水银压入测孔仪和电化学分析仪,对养护28 d混凝土中的水化产物组成及其水化混凝土孔结构及分布、微观结构进行测试分析。结果表明:添加钢渣能够降低水泥混凝土的早期强度,但随着时间的延长,添加适量钢渣可以提高混凝土结构的致密性,提高后期强度。添加适量钢纤维和仿钢纤维亦可提高混凝土的力学性能。钢渣、钢纤维和仿钢纤维的最佳掺量分别为:w(钢渣)=30%,φ(钢纤维)=1.0%,φ(仿钢纤维)=0.7%。     

热养护UHPC后期水稳定性

热养护能够提高超高性能混凝土(UHPC)的早期力学性能和促使UHPC的水化,但也带来了UHPC后期水稳定性问题.本文通过力学性能、SEM、XRD和孔结构分析研究了20℃标养、90℃蒸汽养护和250℃干热养护三种养护制度下试件接触水和隔绝水时对UHPC长期力学性能和微观结构的影响,结果表明:20℃标养和90℃蒸养下接触水分和隔绝水分对于试件的强度和微观结构影响较小,接触水分能够更好地提高试件的后期强度;250℃干热养护下,接触水分则会显著增加试件的微观孔隙,导致试件在后期出现明显的强度倒缩,引起严重的水稳定性问题.     

掺固硫灰活性粉末混凝土的制备和性能

进行掺固硫灰活性粉末混凝土(RPC)配合比的正交设计试验,研究了养护制度对掺固硫灰RPC强度和收缩性能的影响以及固硫灰对RPC收缩性能的影响。结果表明:应用固硫灰、硅灰、高效减水剂、中级石英砂、P·O42.5R及湿热养护工艺,可配制出抗折强度26 MPa、抗压强度140 MPa的活性粉末混凝土;湿热养护可促进掺固硫灰RPC的水化,形成较致密的结构,其早期强度比标准养护高30 MPa左右,但高温使早期形成的AFt转变成AFm,故后期的强度有所倒缩;与标准养护相比,湿热养护促进掺固硫灰RPC的早期收缩,降低了其后期干缩,但总体收缩率仍大于标准养护;固硫灰的膨胀性特性可有效改善RPC自收缩大的缺点。     

低温环境下不同地聚物砂浆力学性能及水化反应机理研究

为进一步提升低温环境下矿渣基地聚物砂浆的力学性能，以矿渣、硅灰和偏高岭土为主要原料制备了4种地聚物砂浆，探究不同原料组合对地聚物砂浆力学性能的提升效果，并结合扫描电镜和傅里叶红外光谱试验分析了不同组合地聚物砂浆的微观结构和硅灰、偏高岭土的改性机理。结果表明：在低温环境10℃的养护下，掺加硅灰可极大促进矿渣基地聚物砂浆早期水化反应，生成大量的C-S-H凝胶与水化铝酸钙产物，宏观上表现出更高的早期力学性能和强度增长速率；掺加偏高岭土，对矿渣基地聚物砂浆的早期力学性能有不利影响，但后期强度增长速率较快且强度值较高，养护时间为28d时，矿渣-偏高岭土基(S-MK)、矿渣-硅灰-偏高岭土基地聚物砂浆(S-SF-MK)试件的抗压强度均达60MPa以上；掺入硅灰和偏高岭土后，试件微观结构得到了改善，内部裂缝减少，均降低了地聚物砂浆的干缩率，偏高岭土降低干缩的效果较硅灰更好。研究结果为低温环境下矿渣基地聚物砂浆的制备和寒区抢修工程的应用提供了理论参考。     

标准养护条件下铁尾矿制备RPC力学性能研究

标准养护条件下,采用固体废弃物铁尾矿砂代替石英砂设计制备RPC,研究其引入对RPC工作性能、强度和弯曲韧性的影响,通过XRD和SEM研究其对RPC水化反应和微观结构的影响.结果表明,标准养护条件下,铁尾矿砂RPC28d抗压强度和抗弯拉强度可分别达到117.5 MPa和24.2 MPa;铁尾矿砂的引入可降低RPC流动度、...     

温湿度和紫外老化对纸浆模塑材料性能的影响

目的 研究温度、湿度和紫外老化对脱木素和未脱木素纸浆模塑材料性能的影响,定量地对比不同因素作用下2种材料的力学性能差异。方法 以废纸浆为原料,经打浆、脱木素、湿成型、热压等工艺制得脱木素和未脱木素等2种纸浆模塑材料;模拟不同的温湿度和紫外老化环境,测试2种纸浆模塑材料物理力学性能的变化。结果 在同等条件下,脱木素材料的拉伸强度与弯曲强度均高于未脱木素材料;2种材料的拉伸强度、弹性模量和弯曲强度随着含水率升高而大幅降低;当温度为20 ℃、含水率为0~40%时,脱木素材料的拉伸强度下降了45 MPa,未脱木素材料的拉伸强度下降了35 MPa。当温度为0 ℃、含水率为0~40%时,脱木素材料的弯曲强度下降了70 MPa,未脱木素材料的弯曲强度降低了62 MPa;当含水率低于20%时,脱木素材料的拉伸性能和弯曲性能更易受到温度影响;虽然2种材料的拉伸性能和弯曲性能均随着紫外老化时间的延长而不断降低,但其影响程度远小于温湿度。结论 湿度对材料的力学性能影响最大,其次是温度和紫外老化;脱去木素有利于提高纸浆模塑材料的力学性能和抗紫外老化性能。     

硫铝酸盐水泥增强建筑石膏的力学性能与耐水性能机理

石膏基胶凝材料的力学性能低、耐水性能差是限制其应用的主要原因.本工作通过复掺硫铝酸盐水泥,研究其对建筑石膏水化硬化进程及石膏硬化体力学性能与耐水性能的影响.结果表明,随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,建筑石膏标准稠度需水量小幅降低,水化进程加速;10％水泥掺量时,石膏硬化体2 h与3 d的绝干抗折、抗压强度均大幅提升,2 h增幅高达34.8％、29.0％,3 d增幅高达28.8％、34.7％;同时饱水抗折强度由2.35 MPa提升至3.38 MPa,增幅高达43.8％,吸水率相应降低.XRD、SEM、MIP微观结构分析表明:硫铝酸盐水泥与建筑石膏复掺,水化生成针尖状的钙矾石(AFt)与无定形铝凝胶(AH3),AFt与针棒状二水石膏(DH)交织、穿插生长,在晶体之间发挥架桥、连接作用,同时AH3紧密填充在孔隙之间形成致密的晶胶结构中,石膏硬化体孔隙率降低,孔径明显细化,力学性能与耐水性能得到显著改善.     

碳纳米管改性水泥基注浆材料的制备及性能研究

碳纳米管具有大的比表面积和优异的力学性能,是水泥基注浆材料的优异填料。以普通硅酸盐水泥P.O 42.5为基体材料,多壁碳纳米管为填料,制备了不同碳纳米管掺杂量(0,0.3%,0.6%和0.9%(质量分数))的改性水泥基注浆材料,研究了注浆材料的晶体结构、微观形貌、力学性能和碳化性能。结果表明,掺入碳纳米管后,加速了水化反应,但没有新物质产生,碳纳米管呈短杆状与长杆状均匀分布于水泥基体间,形成“桥联作用”,提高了水泥基体之间的结合力,改善了注浆材料的强度和韧性;随着碳纳米管掺杂量的增加,注浆材料的抗压强度和抗折强度均表现出先升高后轻微降低的趋势,而碳化深度呈现出先降低后升高的趋势;当碳纳米管掺杂量为0.6%(质量分数)时,注浆材料7和28 d的抗压强度达到最大值89.95和97.42 MPa,抗折强度也达到最大值10.92和15.82 MPa,而碳化深度则达到了最低值14.54和26.47 mm。综合分析可知,碳纳米管的最佳掺杂量为0.6%(质量分数)。     

养护温度对长江下游疏浚超细砂浆特性影响机制

为了实现长江下游疏浚砂的综合利用，拓展细骨料来源，研究不同养护温度对不同疏浚砂掺量砂浆特性的影响。以疏浚砂为原料，设计了3种不同疏浚砂掺量的砂浆配合比，研究了40、60、80、90℃4种养护温度对不同龄期抗压、抗折强度的影响，并结合X射线衍射、热重-差示扫描量热、扫描电镜、压汞测试，分析了不同养护温度及不同疏浚砂掺量砂浆的微观结构。研究结果表明：随着养护温度升高，砂浆内部水化产物分布不均匀，阻碍了后续的水化反应，砂浆的抗压、抗折强度总体上先增大后减小，养护温度越高，蒸养损伤越大；疏浚砂颗粒粒径极小，具有良好的填充效果，适量掺入疏浚砂能提高体系的密实度，同时还能减少有害孔和多害孔的数量，进而提高砂浆的力学性能；蒸养条件下，砂浆孔结构缺陷增多，疏浚砂的优化作用被放大，一定程度上可以抵消蒸养带来的部分不利影响，随养护温度的升高，疏浚砂对抗压强度的提升率逐渐降低，最大能提升31.35%，对抗折强度的提升率先增大后减小，最大能提升14.29%。     

聚氨酯/水玻璃注浆材料固化过程中的微观结构和力学性能

使用力学测试、扫描电子显微镜、X射线能谱仪和透射/漫反射红外光谱等手段分析了聚氨酯/水玻璃注浆材料在固化过程中的微观结构和宏观力学性能的变化。结果表明：聚氨酯/水玻璃注浆材料的固化具有明显的阶段性,在前7 d注浆材料的抗压强度、断裂韧度和弯曲强度迅速提高,分别达到55.4 MPa、1025.3 MPa·m^1/2和29.4 MPa,随后缓慢提高到58 MPa、1220.4 MPa·m^1/2和37.4 MPa。注浆材料的宏观力学性能,主要取决于有机相的交联固化程度。注浆材料的固化过程涉及有机相与水玻璃之间持续的水、二氧化碳和热交换,最终形成了由多异氰酸酯与水、聚醚多元醇反应生成的聚脲/聚氨酯和水玻璃凝胶固化后的硅酸盐颗粒组成的聚氨酯/水玻璃复合材料。     

MAH对干法酯化淀粉/PLA复合材料性能的影响

以玉米淀粉和马来酸酐(MAH)为原料,通过干法合成MAH酯化淀粉,通过熔融挤出法制备酯化淀粉/聚乳酸(PLA)复合材料.研究了MAH用量对复合材料结晶度和相容性的影响,同时考察了相容性和结晶度的变化对复合材料热性能、熔融流动性能、力学性能、耐水性能和流变性能的影响.FTIR结果证明通过干法成功合成了MAH酯化淀粉.酯化淀粉的取代度随MAH用量增多逐渐增大,反应效率高达90%.XRD和DSC结果表明:随着MAH用量增多,酯化淀粉/PLA复合材料的结晶度逐渐降低,淀粉和PLA的相容性逐渐提高.结晶度的降低和相容性的提高使复合材料的玻璃化转变温度逐渐降低,熔融流动性提高,耐水性提高.在力学性能和流变性能受相容性和结晶度的共同影响下,酯化淀粉中MAH用量从0增加到1.0wt%时,复合材料拉伸强度、弯曲强度、储能模量和复数黏度都逐渐增大,MAH用量超过1.0wt%后,性能逐渐降低.     

小组分对热固性浇注 PBX 性能的影响?

通过对比热固性浇注PBX的渗油性、力学强度,探讨了配方中增塑剂、固化剂、键合剂等小组分对热固性浇注PBX炸药性能的影响。试验结果表明:增塑比增加,渗油率增加,试样力学强度降低;固化参数减小,力学强度降低,在固化参数小于0.8时渗油率明显增加;外加0.3%(质量分数)的键合剂可改善试样渗油率,并可明显增加试样力学强度,减少颗粒脱黏。     

石英纤维/聚酰亚胺复合材料的制备与性能

采用DSC、TG、FTIR和流变仪对KH-370聚酰亚胺树脂的化学反应特性和流变性能进行了表征。以QWB200石英纤维为增强体,采用热压成型工艺制备了QWB200/KH-370复合材料。研究了加压温度、压力大小、固化温度等不同工艺参数对QWB200/KH-370复合材料力学性能的影响,在此基础上确定了复合材料的成型工艺制度。考察了QWB200/KH-370复合材料400℃高温下的力学强度及宽频范围内的介电性能。结果表明,制备QWB200/KH-370复合材料的最佳工艺参数为:加压温度290~310℃,压力范围3.0~4.0 MPa,固化温度380℃。所得QWB200/KH-370复合材料具有良好的力学性能,400℃下力学强度保持率高于58%,表现出良好的耐热性能;而且在1~18 GHz的宽频范围内具有稳定的介电常数和介电损耗。      

冲击荷载作用下改良水泥-粉煤灰试样力学特性研究

为探究石膏和石灰改良水泥-粉煤灰在冲击动载下的力学特性,采用了分离式霍普金森压杆(SHPB)对不同养护龄期和不同配合比下的改良水泥-粉煤灰试样进行冲击试验。研究了相同冲击荷载作用下试样的破坏特征和动态力学特性,并重点分析了动态抗压强度(DCS)与养护龄期和石膏、石灰掺量之间的关系。试验结果表明:随着试样龄期的增加,石膏改良水泥-粉煤灰的脆性逐渐增强,而石灰改良水泥-粉煤灰的试样总体偏延性;随着固化剂掺量的增加,石膏改良试样强度呈现出先增长后降低的趋势,掺量为6%时,DCS达到峰值,早期石灰改良试样强度表现为先上升后降低,而后期呈现出持续上升的趋势并在掺量为12%时,90 d DCS达到最大值14.36 MPa。     

无溶剂环氧涂料的制备及涂层性能研究

为提高环氧涂料在受力和形变等动态环境下的性能,通过对环氧树脂和固化剂等基础材料的筛选、涂膜柔韧性能的改善和防腐蚀底漆配方的设计,研制一款无溶剂环氧树脂工业防腐蚀涂料。选取黏度较低的J51型环氧树脂以及与其成膜性好且漆膜力学性能优异的WH-31型环氧固化剂作为主要成膜物质,通过环氧活性稀释剂(SM80)进行增韧,当SM80与环氧树脂比例为1:7时,涂层柔韧性可达1mm且与碳钢板拉拔附着力可达12MPa。在此基础上进行无溶剂环氧铁红底漆研制,得到施工方便、力学性能优异、耐水性良好、耐碱性良好,耐盐雾可达1000h的工业防腐蚀底漆。     

冲击载荷下早龄期充填体力学与损伤特性研究

为了探索损伤龄期对早龄期充填体力学性能的影响,采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置,研究充填体在经3、5、7、9 d龄期养护后不同冲击载荷作用下的力学与损伤特性。结果表明龄期为3、5 d的充填体强度较低,峰值应变大,在达到峰值应变后仍处于较高的应力状态,表现出一定的延性,具有较强的塑性和黏弹性;龄期7、9 d的充填体峰值应变变小,到达峰值应变后应力水平迅速降低,表现出脆性材料的特性;早龄期充填体损伤度随着应变的增加而增加,损伤曲线主要表现为上凸型曲线,随着龄期的增长,上凸越显著。因此,鉴于早龄期充填体对损伤龄期的敏感性,在实际生产过程中,应充分考虑充填体早期养护龄期的保障。     

超高填充聚丙烯基木塑复合材料高低温性能

为了充分降低成本,增加环境友好性并获得良好的木质感,以杨木纤维和毛竹纤维为原料,通过挤出成型制备超高填充聚丙烯基木塑复合材料(UH-WPCs)。基于聚丙烯基体含量的大幅降低,对比分析了填充量和木质纤维种类对UH-WPCs高低温力学性能、高低温蠕变性能、热膨胀性能、尺寸稳定性及吸水性能的影响。结果表明,随着填充量从75wt%增加到90wt%,其线性热膨胀系数大幅降低,蠕变应变逐渐减小而在90wt%时增大;拉伸模量和弯曲模量随填充量的增加先升高而后在90wt%时下降;拉伸强度、弯曲强度和冲击强度随着填充量的增加逐渐降低;在低温?30℃时UH-WPCs的拉伸和弯曲性能较高,高温60℃时冲击韧性较好。温度、湿度及含水率变化均导致UH-WPCs尺寸变化,其中厚度方向尺寸变化率最大,其次为宽度方向,长度方向最小,表现出明显的各向异性;湿度对UH-WPCs的尺寸稳定性的影响远大于温度的作用。杨木基UH-WPCs综合性能优于毛竹基UH-WPCs,这与杨木纤维具有更大的长径比及良好的界面结合有关。UH-WPCs的研究为降低WPCs生产成本和拓宽其应用领域提供了理论依据。      

纳米SiO2/有机硅改性水性聚氨酯复合材料的制备及性能

为了改善水性聚氨酯（WPU）耐水性差和表面性能差等缺陷,将有机硅和纳米SiO₂同时引入到WPU中,首先通过自乳化法制备了WPU和有机硅改性水性聚氨酯（SWPU）。然后采用超声共混法将纳米SiO₂粒子加入到SWPU中,制备了纳米SiO₂/SWPU复合材料。最后,采用FTIR和SEM对WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的结构进行了表征,通过接触角、吸水率及抗拉力学性能测试分析了WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的疏水性能及抗拉力学性能。结果表明：纳米SiO₂已被成功引入到SWPU中;纳米SiO₂含量较小（≤3wt%）时能够较均匀地分散在纳米SiO₂/SWPU胶膜中;当纳米SiO₂含量从0增大至5wt%时,纳米SiO₂/SWPU胶膜的吸水率降低了69%,拉伸强度从16.72 MPa增大至24.22 MPa,断裂伸长率从545%增至731%,表明纳米SiO₂的引入显著提高了SWPU胶膜的耐水性能和力学性能。