石墨掺杂装配式结构水泥基复合材料的制备与性能研究

以石墨为掺料、水泥砂浆为基体材料制备了石墨掺杂装配式结构水泥基复合材料,考察了石墨掺量和石墨掺入方式对复合材料抗折强度、抗压强度和导热性能的影响.结果表明,无论是普通搅拌工艺试块还是超高速搅拌工艺试块,随着石墨掺量从0％增加至12％,试块的7 d抗折强度都呈现逐渐减小的趋势,试块的28 d抗折强度都呈现先增加后减小的特征;随着石墨掺量的增加,试块的7 d和28 d抗压强度都呈现逐渐减小的趋势.无论是普通搅拌工艺试块还是超高速搅拌工艺试块,随着石墨掺量从0％增加至12％,试块的28 d导热系数都呈现逐渐升高的趋势;石墨掺量为7％的石墨掺杂水泥基复合材料具有最佳的抗折强度、抗压强度与导热系数组合.     

硫铁矿尾砂制备自流平砂浆的性能研究

对影响硫铁矿尾砂替代天然砂制备自流平砂浆的流动度和力学性能的主要因素进行了研究.结果表明,尾砂制备自流平砂浆强度主要受胶粉掺量、集灰比、尾砂替代率的影响.硫铁矿尾砂存在最佳掺量,替代率为65％时,自流平砂浆的28 d抗压强度可达52.9 MPa,抗折强度9.3 MPa,符合自流平砂浆标准抗压强度等级C40和抗折强度等级F7.     

掺粉煤灰水泥胶砂的正交试验研究

采用正交试验方法,研究了粉煤灰掺量、细度和Na2SO4掺量对水泥胶砂试块抗折、抗压强度影响规律。结果表明:粉煤灰掺量对水泥胶砂试块的7d抗折、抗压强度影响最显著;粉煤灰掺量和粉煤灰细度对28d抗折、抗压强度影响都比较显著;而Na2SO4掺量对7、28d抗折、抗压强度影响不大。     

PVA纤维增强水泥基复合材料高温性能研究

对PVA纤维增强水泥基复合材料的高温性能进行研究,分别测试了该材料在经受不同高温后的质量损失、抗压强度以及弯曲韧性,并对其微观结构变化进行了分析.结果表明,相比于普通水泥基材料,PVA纤维增强水泥基复合材料的抗压强度高,变形能力大,抗折强度高,弯曲韧性优越,其中纤维掺量为2％的试块28 d抗压强度达到45.98 MPa,抗折强度可达到14.10 MPa,最大挠度达到0.68 mm;高温处理后掺有PVA纤维的试块完整性良好,没有出现破坏性断裂,只表现为微小裂纹;随着温度的升高,不同纤维掺量砂浆试块的质量损失增大,抗压强度和抗折强度以一定的速率下降,但在800 ℃高温处理后试块仍具有一定的抗压强度和弯曲韧性,纤维掺量为2％的试块的抗压强度能达到18.9 MPa,最大挠度可保持在0.12 mm;根据微观测试可以看出,随着温度的升高,纤维缓慢熔出使试块内部出现相互交错的孔隙通道可有效防止试块高温爆裂,试块内部结构由致密变为松散蜂窝状.     

钢渣水泥抹面砂浆性能研究

本文研究了钢渣、矿渣、石膏和粉煤灰对钢渣水泥抹面砂浆性能的影响。结果表明:钢渣水泥复合材料抗压强度和抗折强度随着钢渣掺量的增加而呈减小的趋势;矿渣(20%)复配改性钢渣水泥复合材料,28d最佳抗压强度和抗折强度(49.2MPa和6.8MPa)分别较未掺矿渣的提高了3.3%和16.2%;当脱硫石膏掺量在3%时,可提高钢渣-水泥-矿渣力学性能;当增塑剂掺量控制在0.4%,水泥抹灰砂浆施工性能较好,砂率在1:4时,钢渣水泥抹灰砂浆28d抗压强度可达到13.5MPa(满足M10等级要求),当砂率为1:5时,钢渣水泥抹灰砂浆28d抗压强度可达到7.5MPa(满足M5等级要求)。     

蔗糖对氧化石墨烯掺配砂浆流动性与力学性能影响研究

掺入少量氧化石墨烯(GO)能显著改善水泥基材料的综合性能.但GO极易在水泥水化的高钙高碱性介质中聚沉并降低新拌浆体的流动性.目前国内外还未有对同时改善GO在水泥浆体中分散能力及其掺配砂浆的流动性的系统研究.本文研究了在聚羧酸减水剂(PC)存在下,蔗糖(T)对GO在饱和氢氧化钙(CH)溶液中的分散性能以及GO掺配砂浆流动性与力学性能的影响.相比只用PC分散剂,额外添加少量T能显著提升GO在CH溶液中稳定分散的能力并能改善浆体流动性.力学性能测试表明,T能大幅增加GO掺配砂浆抗压强度和抗折强度.相对于PC/GO空白砂浆试件,当GO、T掺量分别为0.07％、0.175％(质量分数)时,试件28 d抗折和抗压强度分别提高25.42％和20.16％,电通量降低33.6％.微观结构测试表明T能进一步促使GO在水泥基材料中均匀分散,有利于形成结构更规整密实的水泥水化产物以及空洞裂缝等缺陷更少的水泥石.     

不同养护龄期和水灰比下纳米石墨烯片水泥基复合材料力学性能研究

研究了在不同水灰比和不同养护龄期下,纳米石墨烯片(GnPs)的加入对水泥基复合材料力学性能的影响,并利用SEM分析了GnPs对水泥基体的增强作用.结果 表明,在7d养护龄期下,GnPs的加入会降低水泥净浆的力学性能,但随着养护龄期的增加,水泥基复合材料的力学性能不断增强,同一掺量下,水灰比越大,抗折、抗压强度越低.28 d时,GnPs掺量为0.3wt％,水灰比为0.35下,材料抗折、抗压强度达到最大值,分别为12.47 MPa、102.11 MPa,较空白组分别提高29.8％、22.7％.微观分析表明,GnPs能够通过改变水泥水化产物的形貌及提高材料的密实度来提高其力学性能.     

高分散石墨烯改性水泥基材料力学性能的研究

通过改性Hummers法制备出高分散性的石墨烯,并以不同的比例掺入到水泥基复合材料中进行力学试验研究。结果表明,掺入一定量的石墨烯能够有效地提高水泥基复合材料的抗折、抗压强度,当石墨烯掺量为0.03wt%时,28d龄期抗折、抗压达到最大值,分别为9.6MPa和62.8MPa,比普通空白样提高了10.3%和18.9%。分析水泥石的SEM、FT-IR及XRD等微观结果发现,石墨烯在水泥水化过程中,通过调控水化晶体的生长形态和聚集状态,改善了硬化水泥石内部微观孔隙分布,使材料密实度增加,从而提高其强度。     

以抗压强度为目标值的沙漠砂替代率的研究

为了研究沙漠砂替代率对砂浆抗压强度的影响,本文首先将不同替代率0%、10%、20%、30%、40%和50%的沙漠砂和普通砂混掺,测定其细度模数和级配,然后制作砂浆立方体试块,测定不同龄期、不同沙漠砂替代率下砂浆立方体试块的抗压强度。试验结果表明:随着沙漠砂替代率的增加,砂浆立方体抗压强度呈现出先增大后减小的趋势;在替代率为30%时,抗压强度达到最大值。     

CBF增强砂浆力学性能研究

为了研究沙漠砂替代率及CBF掺量对砂浆抗压强度的影响,本文首先将10%、20%和30%掺率的沙漠砂与0.1%、0.15%和0.2%的CBF混掺进行正交试验,然后制作砂浆立方体试块,测定其强度。试验结果表明:以砂浆立方体抗压强度为目标值的最佳组合为20%的沙漠砂掺率和0.1%的CBF掺量;从正交试验结果分析来看,在所选定的掺率和掺量范围内,这两种因素对目标值影响不显著。