机敏水泥基复合材料研究进展

介绍了机敏水泥基复合材料的研究背景与最新进展，重点讨论了碳纤维水泥基复合材料自诊断性能与应用。     

掺天然磁铁矿水泥基复合材料电磁波吸收性能研究

以天然磁铁矿粉为低成本吸收剂制备了水泥基吸波材料,采用矩形波导法测试了不同磁铁矿掺量试样的复介电常数与复磁导率,并基于传输线与阻抗理论计算了试样的反射率。结果表明,掺天然磁铁矿水泥复合材料在8.2~12.4GHz频率范围内具有较高的电磁参数,表现出明显的电损耗与磁损耗。磁铁矿水泥复合材料存在2.5和8.5 mm两个匹配厚度。随磁铁矿掺量的增加,吸收峰向低频方向移动。当试样厚度为2.5mm时,磁铁矿掺量15%时,复合材料吸波性能最好,吸收峰值达到-14.8dB,反射率低于-10dB的频带达到2.1 GHz,而试样厚度为8.5mm时吸收峰值较低,但是吸收频带较窄。     

水泥基得合功能材料的研究与开发

本文介绍了借鉴功能陶瓷和功能塑料的理论和实践，研究与开发的水泥基功能材料。并阐明了各种水泥基复合功能材料如导电材料、屏蔽材料、磁性材料、电热材料，以及高强水泥基复合功能材料等的组成、性能和复合工艺。     

无宏观缺陷的水泥基复合材料

本文对无宏观缺陷(Macro-Defect-Free MDF)的水泥基复合材料进行了研究。在改变不同水灰比及不同添加剂含量的条件下,对各类试样的主要力学性能进行了测定。结果表明,只有当水、灰及添加剂的含量控制在适当配比时,才能获得最佳的力学性能。MDF 水泥的抗弯强度比普通水泥的强度提高约10—20倍。还采用扫描电镜观察了微观组织的孔隙尺寸、孔隙密度以及试样的断口形貌。对不同情况下的孔隙率和孔隙尺寸对力学性能的影响以及添加剂的作用机理进行了讨论。     

炭纤维水泥基复合材料eebeck效应

发现特制纤维水泥具有Ｓｅｅｂｅｃｋ效应，研究结果表明，它对温差有较高的灵敏度，试块上下表面浊国差△ｔ与浊国差电动热呈线性关系。     

水泥基复合功能材料的研究与开发

本文介绍了借鉴功能陶瓷和功能塑料的理论和实践，研究与开发的水泥基功能材料。并阐明了各种水泥基复合功能材料如导电材料、屏蔽材料、磁性材料、电热材料，以及高强水泥基复合功能材料等的组成、性能和复合工艺。     

超高韧性水泥基复合材料自愈合研究进展

在总结了最近几年国内外相关研究进展的基础上,对超高韧性水泥基复合材料(ECC)及裂缝自愈合进行了综述。着重介绍了裂缝自愈合的最大允许宽度限值以及自愈合机制。提出利用ECC所独具的对裂缝宽度的可控性及紧密细小的微裂纹、较低的水胶比及矿物掺合料的二次水化效应可实现其良好的自愈合特性。最后指出该研究领域所面临的挑战及今后的研究方向,为ECC裂缝自愈合的研究提供有价值的理论参考。     

水泥及水泥基复合材料的机敏性研究

主要从水泥及基复合材料的压敏性，温敏性和电磁屏蔽等三个方面综述了这一领域的研究现状。     

热电水泥基复合材料研究现状及展望

与传统水泥基材料相比,掺入功能填料的水泥基复合材料不仅机械物理性能更强、耐久性更优,还能获得自主进行热能与电能互相转换的热电效应,在混凝土结构健康监测、城市建筑能量收集和融雪化冰等领域有广阔的应用前景。“双碳”目标提出后,热电水泥基复合材料(TECC)逐渐引起学术和工业界的广泛关注。这种可实现温差发电的水泥基复合材料既能降低建筑道路表面温度,缓解城市热岛效应,也有助于建立清洁灵活的城市能源结构,有望成为未来最具潜力的一种建筑材料。近年来,世界各国研究人员尝试通过单掺碳纤维、碳纳米管、石墨/膨胀石墨、石墨烯及其氧化物、金属材料及其氧化物,复掺不同填料或改进制备工艺、完善分散方法等各种措施来提升TECC的热电性能,已取得不错的研究成果。研究发现,功能填料的种类及掺量是影响TECC性能的主要因素,其次是制备工艺和分散方法。目前以纳米金属氧化物填料所制备的热电水泥基材料Seebeck(塞贝克)系数增幅最大,比常规碳材料填料扩大了两个数量级,而纳米碳材料则在提高ZT值和电导率两方面更有优势。有研究者尝试将金属及其氧化物和碳材料混合掺入水泥基中取得了显著的增强效果,ZT值最高达到0.01(70℃)...     

导电功能集料碳纤维水泥基复合材料及其压敏性能

利用石墨粉和粘土基质烧制成导电陶粒,与碳纤维共同组成复合导电相,制备得到导电功能集料碳纤维水泥基复合材料。采用Instron5882材料试验机,动态电阻应变仪和直流稳压电源测试系统研究了其压敏性,发现压应力对其电阻值有显著影响;从开始加载至破坏全过程电阻值变化表现出均匀下降、平衡和迅速上升3阶段;在低加载应力循环下材料电阻变化值与应力有良好相关性,高加载应力循环下因损伤裂纹的不可复原性而使电阻出现不可逆增加;加载速率对电阻变化也有影响,低加载应力时加载速率影响较小,高加载应力时影响较大。     

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...     

碳纳米管水泥基复合材料电学性能数值模拟

采用ANSYS12.0和蒙特卡洛随机方法构建了碳纳米管水泥基复合材料的有限元模型,并基于有限元法分析了碳纳米管长径比、直径和掺量对复合材料有效电阻率的影响,并在此基础上通过有效介质方程对有效电阻率数值解和电阻率实验值进行了拟合。数值计算结果表明,碳纳米管水泥基复合材料有效电阻率的有限元解与解析解较为一致,证明采用有限元法进行电学分析具有可行性;碳纳米管水泥基复合材料有效电阻率随碳纳米管掺量和碳纳米管长径比增加而减小,随着碳纳米管直径的减小而减小;有效介质方程对碳纳米管水泥基复合材料有效电阻率实验值和有限元数值解拟合曲线变化趋势是一致的。     

Dynamic analysis of sandwich cement-based piezoelectric composites

Theoretical analysis of a sandwich cement-based piezoelectric composite is presented based on the theory of piezo-elasticity. The steady-state responses of two kinds of this composite under different loading cases are obtained by the use of displacement method. The effects of piezoelectric phases on the performance of this kind of devices are simulated and discussed. The solutions are compared with both the numerical and experimental results, and good agreements are found. Sandwich cement-based piezoelectric composites have great application potential in civil structure health monitoring. The results obtained in this paper are beneficial to the design of this kind of smart devices.     

亲水型功能化石墨烯的分散性及其对水泥基复合材料力学性能的影响

为了解决石墨烯纳米片在水泥基体中的分散问题,采用芳基重氮盐(F)对氧化石墨烯(GO)进行改性,制备了一种新型亲水型功能化石墨烯(FG).结果表明,FG在水溶剂中最大的分散浓度能够达到2.1mg/mL.FTIR、拉曼光谱和XPS结果表明F成功对石墨烯进行了表面改性.对比纯水泥基体材料,本文所制备的亲水型FG/水泥复合材料...     

混杂纤维增强水泥基复合材料的力学性能

研究了化学改性聚丙烯（PP）纤维以及掺加聚丙烯纤维和芳纶纤维混杂比例和混杂效应对水泥基复合材料力学性能的影响,并构建了纤维增强水泥砂浆界面层的物理模型,描述了纤维对水泥砂浆的增强机制。实验表明,聚丙烯纤维经改性后使水泥砂浆前期抗折强度明显提高,聚丙烯纤维和芳纶纤维的混杂使水泥砂浆的后期抗折强度显著提高。改性聚丙烯纤维掺加体积分数为0.56%,芳纶纤维的体积分数为0.24%时,混杂纤维增强水泥砂浆试样较空白试样,3天、28天抗折强度分别提高了18.48%、31.17%,3天、28天抗压强度分别提高了7.16%、5.19%。     

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。     

机械搅拌自吸式浮选机气-液-固三相流场的数值研究简

 为了研究机械搅拌自吸式浮选机内叶轮转速对浮选动力学环境所产生的影响,采用Mixture多相流模型、k-ε湍流模型和雷诺时均方程,对有效容积为20 m³机械搅拌自吸式浮选机内部气-液-固三相流流场进行数值模拟,分析了3种粒度、3种转速所组成的9组模型的三相流体在浮选槽内的速度以及湍流强度的分布规律.数值模拟结果表明：浮选机叶轮转速在147～196 r/min区间时,液面的湍流强度保持稳定,且该范围内浮选机性能较优.试验结果与模拟预测结果比较吻合,验证了所得结论.     

氧化石墨烯增强水泥基复合材料的力学性能及微观结构

本文采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）悬浮液,通过FTIR、XRD和AFM等测试技术对GO晶体结构和尺寸形态进行了表征,考察了GO掺量和水灰比的变化对GO增强水泥基复合材料力学性能和微观结构的影响。结果表明：GO增强水泥基复合材料抗折抗压强度随GO掺量增加而先提高后降低,且对于抗折强度增强效果远超过抗压强度,当GO掺量为0.03%时,抗折强度达到最大值13.72 MPa;高水灰比条件下掺入GO对水泥胶砂强度的提高更显著;通过SEM对GO增强水泥基复合材料微观结构进行表征,发现GO能够优化水泥水化产物的微观结构形态,细化晶体尺寸,形成更加致密均匀的网络结构,从而改善水泥基复合材料的宏观性能。     

超声波在碳纤维水泥基材料制备中的应用研究

为提高碳纤维在水泥基复合材料中的分散性,提出了两种改进的超声波辅助制备工艺——超声波分散纤维和超声波分散纤维加少量硅灰.应用电阻测试法评价了这两种工艺对碳纤维水泥浆的匀化效果,同时研究了超声波处理时间对复合材料匀化效果的影响.研究结果表明:由于超声波空化作用和机械作用可使纤维得到预分散,两种改进的超声波辅助制备工艺都可以提高碳纤维水泥基复合材料的均匀性;而且超声波处理时间越长,匀化效果越好,但达到一定时间后,匀化效果趋于饱和.