免煅烧磷石膏砖的制备和性能研究

在活性激发剂的作用下,利用矿渣、磷石膏(PG)和水泥混合制备磷石膏基胶凝材料(PGS),然后研究砂率和粉煤灰掺量对PGS砂浆性能的影响.结果表明:当激发剂掺量为3％时,20℃(湿度大于70％)养护28d的PGS固化体的抗压强度和抗折强度(41.9MPa和7.1MPa)分别较未掺激发剂时提高了89.6％和73.2％,28d软化系数为0.94;PGS固化体28d的总孔隙率(12.21％)较7d的总孔隙率降低了46.8％;当砂率为1∶1时,磷石膏砖的性能最佳,28d的抗压强度和抗折强度分别为56.9MPa和4.8MPa;当粉煤灰掺量为20％时,磷石膏砖的28d抗压强度和抗折强度分别为35.8MPa和3.3MPa,28d吸水率和软化系数分别为2.3％和0.90,质量损失率、抗压强度损失率和抗折强度损失率分别为1.9％、5.5％和4.3％.     

基于高岭土增韧环氧树脂水泥基材料的多强度组合指标配比优化法

煅烧高岭土能有效改善环氧树脂水泥基材料的力学性能,实验表明：煅烧高岭土可大大提高环氧树脂水泥基材料的3 d早期抗折、抗压强度,当高岭土掺量为30%时,改性环氧树脂水泥基材料的抗折及抗压强度分别提高了134.28%、106.25%;当高岭土掺量小于30%时,改性环氧树脂水泥基材料具有二次抗折强度,且抗折强度残余率大于50%。根据不同高岭土掺量对改性环氧树脂水泥基材料抗压强度、抗折强度、二次抗折强度的影响规律,提出了适用于不同结构工程受力特点的多强度组合指标配比优化法,获得了考虑二次抗拉强度影响的不同最大拉应力和最大压应力组合条件下最优的高岭土配比,为实际不同结构体不同部位不同受力特征的高岭土改性环氧树脂水泥基材料制备提供了理论依据。     

纤维增强活性粉末混凝土高温力学性能的实验研究

研究了钢纤维、聚丙烯纤维和PVA纤维的不同掺量以及纤维复掺在90℃、200℃和400℃高温养护时活性粉末混凝土的力学性能和微观结构.结果表明,200℃高温养护,单掺钢纤维时,RPC的抗折强度与90℃的相近,但抗压强度提高,迭210.2MPa;单掺聚丙烯纤雏时,由于其高温熔解,形成三维网络结构,与RPC融为一体,抗压强度显著提高,当掺量为1.5%(体积分数)时,强度达242.6MPa.纤维复掺时抗折强度与钢纤维相近,但抗压强度有所提高,200℃养护时达265 MPa.400℃养护时,随水胶比降低,强度进一步增大,当水胶比为0.12时,抗压强度达333.4MPa.     

两种乳胶粉对三元胶凝体系饰面砂浆性能的影响

研究了乙烯-醋酸乙烯共聚物(乳胶粉A)及乙烯-醋酸乙烯-丙烯酸酯三元共聚物(乳胶粉B)对铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-半水石膏三元体系饰面砂浆抗泛白性、耐沾污性、吸水性及力学性能的影响。结果表明,乳胶粉B对各项性能的作用效果均优于乳胶粉A。乳胶粉B掺量为0~6%时砂浆7d泛白等级为0级;适当掺量的乳胶粉B能改善砂浆的耐沾污性,在其掺量大于等于12%时,砂浆的耐沾污性优于未掺乳胶粉的砂浆;乳胶粉A的掺量为3%~9%时,乳胶粉B掺量为3%~15%时可改善砂浆的吸水性;乳胶粉A能提高砂浆抗折强度及拉伸粘结强度,但会降低砂浆的抗压强度,而乳胶粉B能同时提高砂浆的抗折强度、抗压强度及拉伸粘结强度。     

SG-1型土壤固化剂固化土的实验研究

实验采用自制SG-1固化剂对江苏滨海区盐渍土进行固化实验,并与水泥固化土进行了对比实验。考察了固化剂掺量及试件养护龄期对固化土无侧限抗压强度的影响,并在此基础上进行了固化土耐水性试验。结果表明,该固化剂掺量为10%时,固化土试件的7d抗压强度可达4.1MPa,水稳系数为0.80,均优于水泥固化土。随着养护龄期增长和固化剂掺量增加,抗压强度不断增大。采用XRD和SEM对SG-1固化剂固化土试件进行了表征,结果表明,SG-1型固化土中生成的钙矾石晶体填充了空隙,使固化土强度及耐水性增强。     

聚羧酸减水剂对硫铝酸盐水泥水化及硬化的影响

为研究聚羧酸减水剂(PCE)对硫铝酸盐水泥(SAC)水化及硬化的影响,本工作以PCE对SAC标准稠度用水量、初始流动度、经时损失、粘度、凝结时间以及强度的影响进行了试验,同时测试了PCE对SAC浆体的水化温升以及水化产物的影响。结果表明:PCE在SAC浆体中的最佳掺量为0. 4%,减水率可达33%以上,初始流动度可达375 mm以上,初凝与终凝时间分别由24 min和36 min延至117 min和129 min。PCE对SAC浆体的流动度改善明显,并产生一定的缓凝作用。PCE掺量在0. 2%～0. 4%范围内,早期强度发展缓慢,但不影响其后期强度的增长。PCE掺量为0. 4%时,7 d抗压强度达102 MPa,抗折强度达11. 6 MPa。相比对照组,7 d抗压强度提高41. 8%,抗折强度提高20. 8%。     

大掺量工业废渣激发制备钢渣复合胶凝材料的试验研究

在研究不同钢渣掺量胶凝体系稳定性的基础上,以40%的钢渣粉掺加15%矿渣粉、5%硅灰粉,采用自配复合激发剂成功地制备出早期抗折强度、抗压强度达到4.5MPa、18.8MPa且满足42.5强度等级的复合胶凝材料,通过其孔隙率及微观结构测试分析表明:钢渣复合胶凝材料水化产物致密,孔隙率低,后期抗压强度、抗折强度发展较好。     

钢纤维形状与掺量对UHPC施工及力学特性的影响

选用四种平直及两种端钩钢纤维,研究钢纤维体积掺量、长径比、形状、同形及异形纤维混掺对超高性能混凝土(UHPC)施工及力学性能的影响.通过相关实验得到了UHPC扩展度、抗压强度、抗折强度、能量吸收、断裂能及弯曲应力-挠度曲线;基于弯曲应力-挠度曲线及改进后的规范方法计算了UHPC的弯曲韧性指标;最后,开展了最佳纤维混掺比例的研究.结果表明:纤维掺量每增加0.5％,UHPC扩展度平均降幅为2.72％,抗压强度平均增幅为5.79％.抗折强度、弯曲韧性指数和能量吸收则先增后减(临界掺量为3.5％),断裂能呈上下波动(在3％时达最低值).随着纤维长径比的增大,UHPC扩展度降低,抗压强度、抗折强度、弯曲韧性指数、能量吸收值和断裂能基本呈递增趋势.相同长径比时,端钩形纤维UHPC扩展度、弯曲韧性指数优于平直形纤维,抗压强度、抗折强度、能量吸收、断裂能低于平直形纤维.同形纤维混掺UHPC扩展度、抗压强度稍低于对应的单掺纤维,弯曲韧性、能量吸收、断裂能总体上优于单掺试件;异形纤维混掺UHPC扩展度、抗压强度稍低于单掺试件,抗折强度与单掺试件各有所长,弯曲韧性、能量吸收及断裂能绝大多数优于单掺纤维.UHPC抗折强度变异性高于其抗压强度.单掺和混掺纤维时,UHPC试件的抗压强度、抗折强度综合最优分别为173.53 MPa、44.9 MPa和160.9 MPa、55.72 MPa;纤维混掺最佳组合为18 mm平直形、16 mm端钩形,且两者混掺比例为1:1时,UHPC的综合力学性能较优.     

环氧树脂改性水泥混凝土的制备及耐久性实验分析

针对水泥混凝土存在的抗折强度不足、耐久性能偏低等问题，以环氧树脂为掺杂相，制备了不同环氧树脂掺量(0%,3%,6%,9%(质量分数))的改性水泥混凝土，分析了环氧树脂对水泥混凝土力学性能、微观形貌、耐久性能的影响。结果表明，环氧树脂的掺杂加速了水化反应的进行，混凝土的裂纹和孔隙数量减少，致密度提高。混凝土的抗压强度和抗折强度均随环氧树脂掺杂量的增大而先增大后减小，6%(质量分数)环氧树脂掺杂量的混凝土在养护28 d时抗压强度和抗折强度分别达到最大值43.8和7.9 MPa,相比未掺杂环氧树脂的混凝土分别提高了18.70%和29.51%。随着环氧树脂掺杂量的增大，混凝土的氯离子扩散系数先降低后增高，6%(质量分数)环氧树脂掺杂量的混凝土养护28 d的氯离子扩散系数最低为7.7×10^-8 cm/s,抗氯离子腐蚀性能最佳。在冻融循环次数达到80次时，6%(质量分数)环氧树脂掺杂量的混凝土的质量损失率最低为-0.13%,相对动弹性模量最大为94.86%,磨损量最低为0.66 kg/m²,磨损量降低率达到46.77%,具有优异的耐久性能。     

普通硅酸盐-硫铝酸盐水泥复合凝胶体系的制备及性能研究

根据设计配比,制备了普通硅酸盐-硫铝酸盐水泥复合凝胶体系。通过改变普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的质量比、水胶比和减水剂用量等参数,采用净浆流动度、凝胶时间、结石率、抗压强度和竖向膨胀率等实验,探究了普通硅酸盐-硫铝酸盐水泥复合凝胶体系的性能影响因素。结果表明,当硫铝酸盐水泥的用量为70%(质量分数)、水胶比为0.5、减水剂用量为0.5‰(质量分数)时,复合胶凝体系的流动度最大,达320 mm,可注性好;其初凝和终凝时间分别为6和14 min,凝胶时间短;其结石率为100%,28 d竖向膨胀率约为0.14%,无需二次注浆;其28 d抗压强度为43 MPa,加固强度高。适量的硅灰和硅渣的掺杂可以提高复合胶凝体系后期的抗压强度、抗折强度和流动度,当硅灰掺量为10%(质量分数)时,复合胶凝体系3和28 d的抗压强度、抗折强度出现了峰值;当硅渣掺量为15%(质量分数)时,复合胶凝体系28 d的抗压强度和抗折强度达到最高;当硅渣掺量为10%(质量分数)时,复合胶凝体系流动度达到334 mm。     

海工混凝土结构用环氧树脂固化体系性能研究

随着我国海洋经济的飞速发展,对海工混凝土结构腐蚀修复补强技术的需求日益增大。现有地面以上混凝土结构修复技术非常成熟,环氧树脂固化体系对于海洋环境的适用性是其应用环境由地面拓展到海工领域的关键。本研究遴选出7种市售固化剂,通过固化剂及树脂体系黏度、水下凝胶时间对其进行初步筛选,并研究了固化环境、固化时间、固化剂用量对树脂体系的压缩性能影响。最终,通过对拉伸性能、黏结性能的研究,得到海水环境下综合性能表现最优的为810固化剂。结果表明：当环氧树脂E51与固化剂810质量比为2∶1时,在海水中养护7 d,水下凝胶时间为65 min,压缩强度为101.59 MPa,拉伸强度为32.59 MPa,断裂伸长率为4.09%,黏结强度为3.52 MPa。     

环氧树脂-混凝土的早龄期压缩性能

环氧树脂-混凝土是混合环氧树脂、固化剂和骨料后养护成型的一种新型聚合物混凝土,早期强度增长快是其优异性能之一。本文通过对不同养护龄期的环氧树脂-混凝土进行单轴压缩试验,研究其早龄期压缩性能。试验结果表明,在养护龄期的最初24 h内环氧树脂-混凝土压缩强度迅速增大,养护24 h的压缩强度达50.3 MPa。基于环氧树脂-混凝土的强度增长机制和养护72 h后压缩强度趋于稳定的现象,建立了一种基于环氧树脂n级固化反应的环氧树脂-混凝土早龄期压缩强度预测模型,该模型比普通水泥混凝土经典的CEB-FIP、ACI 209强度预测模型具有更好的预测效果。基于压缩强度预测和实验结果,建立了考虑龄期的环氧树脂-混凝土单轴压缩本构模型,该模型能较好地预测环氧树脂-混凝土早龄期压缩应力-应变关系。      

树脂基体对导电胶拉伸剪切强度影响分析

以不同环氧官能团数量的环氧树脂和不同添加量的固化剂为原料制备了导电胶,通过红外光谱、扫描电子显微镜等手段测试其结构和性能。结果表明,拉伸剪切强度随环氧官能团数目的增加而降低,其中双官能团的环氧树脂DER331所对应的树脂基体和导电胶的拉伸剪切强度最大,树脂基体为31MPa,导电胶为9MPa;随固化剂添加量的增加而增加,当环氧树脂和固化剂质量比为25∶7时,树脂基体为32MPa,导电胶为10MPa;与树脂基体的固化收缩率呈反比关系。     

环氧树脂基固体浮力材料的制备及性能研究

实验采用低密度空心玻璃微珠(HGMS)填充脂环族环氧树脂E-4221制备固体浮力材料。讨论了环氧树脂E-4221体系的固化工艺制度和树脂体系配方对固化环氧树脂材料强度的影响,测得固化树脂产物压缩强度范围值100～150 MPa。分析了树脂配方以及玻璃微珠体积含量对最终固体浮力材料性能的影响,通过优化条件制备出抗压强度在40～70 MPa之间,密度范围在0.5～0.7 g/cm3,吸水率低于0.2%的固体浮力材料,最后对浮力材料的压缩断面做了简要分析。     

磨碎玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备及力学性能研究

用硅烷偶联剂对磨碎玻璃纤维表面进行改性,并制备玻璃纤维/环氧树脂复合材料,采用超声分散对复合材料分散处理,探讨不同磨碎玻璃纤维粉质量比对环氧树脂基复合材料压缩、拉伸性能的影响。研究表明,添加磨碎玻璃纤维后,环氧树脂的强度和硬度显著增强。当磨碎玻璃纤维掺量在15%~25%之间时,复合材料的综合力学性能最好,其压缩强度、压缩模量、拉伸强度最高达到67.1 MPa、1.68 GPa、57.6 MPa,与纯环氧树脂相比提高了24%、35%、34%;断裂伸长率随着掺量的增加逐渐降低,当含量达到30%时比纯环氧树脂的降低了48%,表明添加玻璃纤维粉后环氧树脂脆性增强。目数小粒径较大的玻璃纤维粉对环氧树脂力学性能增强效果更优,但影响程度不如含量对复合材料力学性能的影响大。     

基于复合材料湿法模压工艺的快速固化树脂体系研究

以适用于湿法模压工艺的快速固化环氧树脂体系为研究目标,研究了以改性胺类为主体的环氧固化体系特性。采用差示扫描量热仪(DSC)测试树脂体系的热性能,凝胶化时间测试仪确定树脂体系的固化时间,万能材料试验机表征树脂体系的力学性能,最后确定了快速固化树脂体系最佳的配比参数和浇注体性能。测试结果表明,在20%的固化剂用量和120℃的固化温度下,凝胶化时间达到48s,可以在5min左右完成固化,固化度达98%,拉伸强度达到63MPa,相比常规树脂体系和国内产品均有明显提升。     

海因环氧树脂/HHPA体系的制备与性能

合成了海因环氧树脂,采用红外光谱和核磁共振进行了表征,以六氢苯酐(HHPA)为固化剂,制备了海因环氧树脂/HHPA体系,研究了海因环氧树脂/HHPA体系的固化反应性及其固化物的性能。结果表明:树脂体系在升温速率为10℃/min的条件下,在90～210℃有一放热峰,峰值温度为152.5℃;100℃下的凝胶时间大于42min,在140℃下为8min;树脂浇铸体的氧指数为23,抗弯强度为122MPa,弯曲模量为2.7GPa,冲击强度为14.9kJ/m2。     

室温潜伏性中温固化环氧树脂体系的制备与性能

将自制咪唑衍生物EGE-2MI作为双氰胺-环氧树脂体系的促进剂,研究了其固化过程及室温储存性能。采用DSC法研究了该环氧树脂体系的固化反应动力学,确定了其最佳固化工艺参数;通过DSC测试室温存放不同时间后该环氧树脂体系的热焓值变化来确定其室温存储期;并测试了其中温固化产物的力学性能。结果表明:EGE-2MI质量比为0.6%~1.8%(环氧树脂为100%)的双氰胺-环氧树脂体系可以满足115~125℃固化,在室温下可以存放35天以上,EGE-2MI质量分数为1.8%时,该环氧树脂体系的活化能为87.23kJ/mol;固化后产物的铝-铝搭接剪切强度达到21.3 MPa,浇注体的室温拉伸强度在40 MPa以上。     

固化条件对环氧树脂胶黏剂粘合强度的影响

研究了不同固化条件(温度、湿度)以及反应物配比对环氧树脂胶黏剂粘合强度的影响。结果表明,在使用环氧树脂胶黏剂粘接橡胶与金属基体时,固化条件对其粘接效果产生了显著影响。当温度为25 ℃,环氧树脂胶黏剂在湿度小于55%时粘合强度较高,湿度过高,粘合强度会明显下降,说明过于潮湿的环境不利于环氧树脂胶黏剂的应用。当湿度为55%,环氧树脂胶黏剂在20~25 ℃时粘合强度较高,当温度升高或者降低至10 ℃时,粘合强度都会有明显下降。      

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。