PVA纤维对纳米水泥基复合材料单轴拉伸性能的影响

为研究PVA纤维掺量对掺纳米SiO_2水泥基复合材料抗拉性能的影响,通过单轴拉伸试验测得了试件的极限拉伸应变和极限拉伸应力,并得到了试件应力—应变关系曲线。纳米SiO_2的质量掺量为2%,PVA纤维采用五种体积掺量(0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%)。结果表明,PVA纤维的掺加增大了纳米水泥基复合材料单轴拉伸试件的极限拉应变和极限拉应力。当PVA纤维体积掺量不大于1.5%时,随PVA纤维掺量的增大,试件极限拉应变逐渐增大,极限拉应力先增大后减小。当PVA纤维体积掺量分别为1.5%、1.2%时,试件极限拉应变和极限拉应力分别达到最大值;PVA纤维水泥基复合材料中掺加2%纳米SiO_2后,整体上提高了试件的极限拉应力,但试件极限拉应变变化不明显,纳米SiO_2使PVA纤维增强水泥基复合材料的抗拉伸性能得到了进一步提高。研究成果可为工程应用提供指导。     

纳米SiO_2和PVA纤维增强地聚合物砂浆抗压强度研究

为研究纳米SiO_2和PVA纤维对地聚合物砂浆工作性和抗压强度的影响,进行了地聚合物砂浆坍落扩展度和抗压性能试验。结果表明,在一定的掺量范围内,随着纳米SiO_2掺量的增加,地聚合物砂浆的坍落扩展度、立方体抗压强度、折后抗压强度和轴心抗压强度均先增大后减小,在纳米SiO_2掺量为1.5%时,抗压强度达到最大值;在试验PVA纤维掺量范围内,随着PVA纤维掺量的增加,地聚合物砂浆坍落扩展度逐渐减小,地聚合物砂浆各试件抗压强度也都呈先增大后减小的趋势,当PVA纤维掺量为0.6%时,抗压强度达到最大值;同时掺加纳米SiO_2和PVA纤维地聚合物砂浆各试件抗压强度比单掺纳米SiO_2或PVA纤维地聚合物砂浆高。     

纳米Fe2O3和纳米Fe3O4水泥基材料的力学性能与作用机理

为研究纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4对水泥基材料的改性作用,通过物理试验分析纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4对低水胶比水泥基材料力学性能、耐久性及渗透性的影响,并分析其作用机制。结果表明,0.5%～4.0%纳米Fe_3O_4和纳米Fe_2O_3能降低低水胶比水泥基材料的扩展度和坍落度,分别降低了1.38%～9.66%/3.45%～16.55%和2.33%～18.60%/4.65%～37.21%,纳米Fe_2O_3对水泥基材料扩展度和坍落度的影响是纳米Fe_3O_4的1.7～2.5、1.8～2.0倍。0.5%～4.0%纳米Fe_2O_3和Fe_3O_4能提高水泥基材料的抗折/抗压强度和渗透性能,掺量分别以0.5%和1.0%为宜,但纳米Fe_2O_3对水泥基材料抗折/抗压强度和渗透性能的改性作用优于纳米Fe_3O_4。综合来看,由于纳米材料具有比表面积大和吸附性强等特点,既能改善水泥基材料的流动性,还能细化水泥基材料孔结构和促进水泥水化的作用。因此,纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4能在一定程度上改善低水胶比水泥基材料的力学性能和耐久性。     

纳米ZrO2对水泥基材料性能的改性作用

为了研究纳米ZrO_2对水泥基材料抗压强度、孔隙率和渗透性能的改性作用,以30nm ZrO_2为研究对象,研究纳米ZrO_2掺量(1%、2%、4%、8%)对水泥基材料性能的影响,并分析其作用机制。试验结果表明,纳米ZrO_2掺量为1%、2%、4%、8%时,水泥基材料的化学收缩约为对照组的87.7%、98.4%、117.1%、117.6%;抗压强度约提高了53%～135%;孔隙率和渗透系数分别降低5.4%～19.9%、7.9%～17.3%。综合分析发现,纳米ZrO_2的作用机制主要是填充效应和晶核作用,即通过填充作用,降低了孔隙率达到提高抗压强度和降低渗透性能的目的;同时通过晶核作用加速了水泥的水化。     

混杂三维网状石墨烯相变复合材料的制备与热性能分析CSCD

将氧化石墨烯和石墨烯纳米片通过水热法制备成混杂三维网状石墨烯。以棕榈酸作为相变材料,通过真空浸渍法,棕榈酸与混杂三维网状石墨烯复合得到混杂三维网状石墨烯相变复合材料。系统研究石墨烯纳米片的种类与掺量对相变复合材料热性能的影响,并对混杂三维网状石墨烯的导热增强机理进行分析。研究结果表明:随着石墨烯纳米片掺量的增加,相变复合材料的热导率提高。石墨烯纳米片的种类影响相变复合材料的热性能。掺加M系列石墨烯纳米片的混杂三维网状石墨烯能够显著提高相变材料热导率,但相变潜热与相变温度变化较小。当石墨烯纳米片的掺量为8%时,掺加M系列石墨烯纳米片的相变复合材料的热导率为0.634W/(m·K),与棕榈酸相比,热导率增大3.2倍。     

低压电子技术抑制混合垢形成的实验研究

采用动态污垢热阻监测的方法,对MgO和CaCO_3组成的混合垢、SiO_2和CaCO_3组成的混合垢形成过程中流速、颗粒浓度、颗粒种类等参数变化的影响进行了实验研究,并通过实验考察低压电子装置在不同电流(0.2A,1.0A)下处理这两类混合垢时的阻垢性能。两种混合垢的污垢热阻与传热系数对比表明,低压电子装置对MgO和CaCO_3组成的混合垢具有明显的抗垢效果,而对SiO_2和CaCO_3组成的混合垢,却有不同效果。     

石墨/炭黑/氧化铁黑对水泥基复合材料热学性能的影响

研究了石墨、炭黑、氧化铁黑单掺及复掺对水泥基复合材料导热性能和吸热性能的影响。实验结果表明,3种物质都能提高水泥的导热系数和吸热性能,石墨、炭黑、氧化铁黑掺量分别为20%、16%和8%时,可将空白样的导热系数由0.159W/(m·K)分别提高至0.238W/(m·K)、0.253W/(m·K)和0.203W/(m·K),吸热平均温度分别提高3.5℃、3.6℃和2.4℃,导热系数随物质总量的增大而增大。正交实验的结果优于单掺实验。正交实验中,当石墨分数为15%,炭黑分数16%,氧化铁黑分数为3%时,复合材料的吸热性能最优。试样平均温度比空白样提高了8.3℃。     

Sol-gel法制备Y_2O_3∶Eu~(3+)/Yb~(3+)@SiO_2太阳能上转换材料的研究

采用pechini溶胶-凝胶法制备Eu~(3+)/Yb~(3+)共掺Y_2O_3纳米颗粒,采用经典的St?ber方法制备SiO_2包覆上述纳米颗粒的核壳结构。借助X射线衍射仪和傅里叶红外光谱仪等测试手段,研究材料的结构性能。结果表明:SiO_2包覆后,Y_2O_3的晶体结构和粒子的上转换发光机制均未发生改变,Y-O-Si键的形成说明SiO_2成功包覆在Y_2O_3∶Eu~(3+)/Yb~(3+)粒子表面。紫外-可见光分光光度计和光致发光谱测试结果对比表明,SiO_2包覆后的粒子在980 nm处仍有光谱吸收,并且材料的发光强度有较大提高。     

纳米金属氧化物对水泥基材料耐久性的影响

为明确纳米金属氧化物对水泥基材料耐久性的改性作用,采用纳米Al2O3、MgO、Fe3O4、CuO和Fe2O3等质量替代水泥,研究了5种纳米金属氧化物对水泥基材料孔隙率、干燥收缩、渗透系数和吸水率的影响。结果表明,纳米金属氧化物能降低水泥基材料的孔隙率、干燥收缩和渗透系数,掺量越大,孔隙率、干燥收缩和渗透系数的降低率越大,且干燥收缩与孔隙率呈线性关系。纳米Fe2O3和Al2O3能降低水泥基材料的吸水率,但纳米Fe3O4、CuO和MgO呈现相反的规律。综合发现,纳米Fe2O3、Al2O3和MgO能发挥表面活性效应,纳米Fe3O4和CuO主要以填充作用为主。     

微粉对低水泥耐火浇注料性能的影响

以高铝矾土熟料为主要试验原料,研究了硅微粉和-Al2O3微粉对低水泥浇注料体积密度、显气孔率、抗折强度和耐压强度等性能的影响,并确定了两种微粉在低水泥浇注料中的最佳掺量。     

大体积混凝土低热水泥与普通水泥基胶凝材料热学及力学性能对比研究

胶凝材料水化热是造成大体积混凝土温度裂缝的主因,工程中多采用低热水泥或掺加矿物掺合料的普通水泥基胶凝材料降低水化热,目前关于二者水化热降低机制及力学、热学综合性能的对比研究较少。系统测定不同粉煤灰、矿渣掺量下低热水泥和普通水泥基胶凝体系的水化热和抗压强度,对比分析二者在3、7d水化热条件下的热学、力学性能发展规律,建立热学、力学综合性能等值线图,为大体积混凝土胶凝材料选择提供参考。研究表明,在相同3、7d水化热条件下,掺加掺合料的普通水泥基胶凝材料早期水化热及放热速率低于纯低热水泥,适用于对早期强度要求较高的工民建大体积混凝土;低热水泥最终水化热低,后期强度增长率大,适用于设计龄期较长的水工大体积混凝土;根据温度控制或强度要求,通过综合性能等值线图,可直接确定水泥基胶凝材料的力学、热学最优性能及其组成,为大体积混凝土胶凝材料选择提供参考。     

纳米SiO2/TiO2-xNx复合粒子的制备与表征

采用在高温管式炉中通入氨氩混合气对SiO_2／TiO_2复合粉体进行掺氮的方法制得新型纳米级复合粒子SiO_2／TiO_(2-x)N_x,其中SiO_2,TiO_2复合粉体是通过钛酸四正丁酯水解法在预先分散于纯水中的纳米SiO_2粒子表面包覆TiO_2所制得。采用多种手段对样品的结构、形貌及光吸收特性进行了表征。结果表明,在450℃下掺氮反应3h后,样品中氮元素摩尔百分含量为1.43％,即复合粒子分子式为SiO_2／TiO_(1.901)N_(0.099),粒径小于20nm,粒子为包覆型结构,外层为锐钛矿相TiO_2,内层为无定型SiO_2,其光吸收阀值由387nm红移至500nm左右。     

纳米二氧化硅强化四元溴化盐熔化潜热及热稳定性的实验研究

高温熔盐作为一种高效的传热和蓄热工质,其熔点的高低和熔化潜热的大小决定着熔盐的工作温度和相变蓄热能力。以化学纯Na Br、KBr、CaBr_2、LiBr为基盐,按照一定比例配制一种混合四元溴化盐。为改善该混合熔盐的性能,将纳米SiO_2以一定质量分数均匀加入混合溴化盐中,配制得到SiO_2纳米溴化盐。利用同步热分析仪对四元溴化盐和SiO_2纳米溴化盐的熔点和熔化潜热进行实验研究。实验结果表明纳米溴化盐的熔点随纳米SiO_2质量百分含量的增大而缓慢下降,下降幅度在2.5℃以内;熔化潜热随纳米SiO_2质量百分含量的增大呈近似直线规律升高,当纳米SiO_2含量达到1.5%时,该纳米SiO_2溴化盐的熔化潜热达到最大,较四元溴化盐升高了89.6%;纳米SiO_2的添加提高了四元溴化盐的分解温度及热稳定性。     

纳米SiO_2润滑油改善内燃机气缸套-活塞环润滑摩擦性能的基础试验研究

利用分散法制备了不同质量分数的纳米SiO_2润滑油,并考察其悬浮稳定性。通过四球摩擦磨损试验机对纳米润滑油进行极压试验和长摩试验,以此来模拟活塞靠近上止点附近时气缸套-活塞环摩擦副处于混合润滑的状态,以及活塞远离上止点时气缸套-活塞环摩擦副处于流体动压润滑的状态,分别考察纳米润滑油的极压性能和减摩性能;采用对置往复摩擦磨损试验机模拟内燃机上止点附近气缸套-活塞环的工作环境,以真实内燃机气缸套-活塞环材料作为摩擦副,进一步考察纳米SiO_2润滑油在变工况条件下(变温度、变速度、变载荷)的润滑摩擦性能,利用场发射扫描电镜FE-SEM观测了气缸套磨损表面的形貌,并分析纳米SiO_2润滑油改善润滑摩擦的机理。试验结果表明:应用纳米SiO_2添加剂可以显著提高基础油在混合润滑状态时的抗磨能力及在流体动压润滑状态时的减摩效果,在最佳添加浓度下,磨斑直径和平均摩擦系数分别下降了51.9%、46.7%;在上止点附近,气缸套-活塞环摩擦副的润滑状态为混合润滑,纳米SiO_2粒子的添加可以显著提高润滑油的抗磨减摩性能,在高温、低速、重载条件下摩擦系数分别下降10.5%、10.3%、5.9%;纳米SiO_2粒子在摩擦过程中在摩擦副表面起到"滚珠轴承"和抛光的复合作用。     

聚丙烯纤维EPS轻质混合土抗压强度试验研究

为了进一步提高聚丙烯纤维EPS轻质混合土的抗裂性能和抗压性能,将聚丙烯纤维、EPS、水泥按照不同比例掺加到粘土中制成试样,进行了室内无侧限抗压强度试验和三轴固结不排水试验。结果表明,EPS添加量是影响轻质混合土密度的最主要原因;轻质混合土的无侧限抗压强度随着EPS添加量的增加而降低,但随着水泥添加量的增加而显著提高;掺加一定量的聚丙烯纤维能有效提高无侧限抗压强度,当聚丙烯纤维添加量增加到一定量后强度增加缓慢,但能提高轻质混合土的残余强度,可改善轻质混合土的脆性破坏形式。     

超低水泥铁沟浇注料的研究及工业化应用

高炉用Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料的高温性能主要与水泥的加入量有关,为了探明水泥与Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能的相关性及如何提高Al2O3-SiC-C铁沟浇注料的高温使用性能,对水泥加入量对材料性能的影响。本文以电熔棕刚玉颗粒、碳化硅颗粒与细粉、硅微粉、α-Al2O3微粉、白刚玉微粉、Secar71水泥、Si粉、球沥青为主要原料,分别加入质量分数为0、0.4%、0.6%、1%、1.5%的水泥等量替代白刚玉微粉,外加质量分数为4.5%的水搅拌均匀,振动浇注成型,研究了水泥加入量对浇注料经各温度热处理后常温物理性能及高温抗折强度的影响。结果表明:随着水泥加入量的增加,试样110℃烘干24 h后的体积密度及抗折耐压强度逐渐增大,1 500℃保温3h后的体积密度及强度逐渐降低。其原因分析水泥的增加会形成更多的钙长石、钙黄长石等低共熔相,水泥加入少,高温下低共熔相形成少,形成较多莫来石晶相,对高温性能有利,但水化产物少,常温性能要求得不到保障。加入水泥质量分数为0.6%时,浇注料的综合性能最好。根据试验实研究结果,添加0.6%水泥的铁沟浇注料在铁沟应用中取得了较好的效果。     

石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料制备及调温调湿性能研究

采用细乳液界面聚合法制备双壳微纳米相变胶囊。以建筑石膏作为基体材料,将双壳微纳米相变胶囊掺入石膏基体材料中,制备石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料。对其进行吸放湿试验测试分析、储放热试验测试分析和耐久性测试分析。利用电子扫描显微镜和差示扫描量热仪研究其表观形貌、热性能。结果表明:双壳微纳米相变胶囊已经达到微纳米共存的效果,可以有效填充在石膏基材料的细小孔隙中。当双壳微纳米相变胶囊掺量为30%时,石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料具有显著的吸放湿效果和储放热效果。石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料具有良好的耐久性。     

建立余热回收中纳米工质的导热系数预测模型

采用两步法制备质量分数为1%的Cu/Al2O3-H2O/EG混合纳米流体。首先,研究其导热系数随温度和基液混合比的变化情况。然后,根据多项式回归理论建立Cu/Al2O3-H2O/EG混合纳米流体的导热系数预测模型。实验结果表明,纳米流体的稳定性随乙二醇含量的增大而增强,由于不同种类粒子间的分子吸附力不同,导致相同种类粒子容易结合形成团聚体,而Cu粒子与Al2O3粒子的团聚体则较少。导热系数随着温度的升高非线性升高,随基液中水含量的增大而下降。根据实验数据,拟合了导热系数与温度及基液混合比的多项式预测模型,回归系数R2达0. 998,精度较高可以很好地预测Cu/Al2O3-H2O/EG混合纳米流体的导热系数。该模型可以指导工程应用。     

掺人工砂对磷酸钾镁水泥砂浆性能的影响

磷酸钾镁水泥(MKPC)是一种基于酸碱反应而凝结硬化的新型胶凝材料,掺人工砂可改变其砂浆强度、表观特征和体积稳定性。利用不同人工砂掺量砂浆强度试验,研究了人工砂掺量对MKPC砂浆抗折性能和抗压性能的影响;运用X射线衍射物相分析方法(XRD)与电镜扫描方法(SEM)分析了MKPC砂浆表面的微观特征;利用对比试验分析了人工砂对MKPC砂浆体积稳定性影响。结果表明,人工砂掺量为50%的MKPC砂浆硬化体抗折强度、抗压强度最高;结构致密、界面结构完善;表现出微膨胀性,最大膨胀率为普通砂浆最大收缩率的1/6,体积稳定性良好。     

矿物掺合料掺量对钻孔灌注桩混凝土耐蚀性的影响

为提高新疆某火电厂桩基混凝土的抗腐蚀性能,考察了30%(10%粉煤灰+20%矿渣)、40%(15%粉煤灰+25%矿渣)和50%(20%粉煤灰+30%矿渣)三种掺合料掺量混凝土的耐蚀性能。结果表明,在硫酸盐溶液浸烘循环作用下,高性能混凝土抗硫酸盐等级超过KS200;在地下水或硫酸盐溶液侵蚀环境下,均满足砂浆膨胀系数1.5、抗折强度抗蚀系数0.85的要求。56d龄期时,混凝土氯离子迁移系数为(2.5~3.1)×10~(-12) m~2/s;在地下水自然浸泡状态下,氯离子扩散系数为(2.6~2.8)×10~(-12) m~2/s;150d龄期时混凝土库仑电量450C;粉煤灰与矿渣复掺,且掺量由30%增至50%时,混凝土的抗硫酸盐侵蚀和抗氯离子侵蚀能力均随矿物掺合料掺量的提高而增强。研究结果对于提高新疆某火电厂钻孔灌注桩混凝土的耐久性有积极意义。