组分梯度复合对水泥基材料力学性能的影响

利用梯度结构的概念提出了水泥基梯度功能材料的结构模型，初步研究了界面组分梯度分布和纤维梯度分布对混凝土，纤维增强混凝土和纤维增强砂浆力学性能的影响。结果表明：采用不同配比的分层配料，振动成型的方法，可以基本保证组分呈梯度连续变化；界面组分的梯度变化可以明显改善界面粘结而提高强度；纤维的梯度变化更符合受力状态，与纤维均匀分布相比，可以明显提高强度，并可以节约纤维用量。显示了水泥基梯度功能材料良好的发展前景。     

高吸水性树脂对高延性水泥基材料性能的影响

分别采用干拌与预吸水拌合两种方式将高吸水性树脂(SAP)加入高延性水泥基材料(ECC)浆体,分析不同掺量及拌合方式下SAP对ECC的极限拉伸应变、抗拉强度、约束收缩和韧性等性能的影响。结果表明：以干拌方式加入SAP可以显著提升ECC浆体的塑性黏度,降低浆体流动性,以预吸水拌合方式加入SAP会降低ECC浆体的塑性黏度,增加浆体流动性,更易于成型;以干拌方式加入SAP的ECC试件初裂强度和抗拉强度更高,韧性更优异,以预吸水拌合方式加入SAP的ECC试件极限拉伸应变更高,对约束收缩性能的改善效果更好;加入SAP可以明显提高ECC试件的拉伸应变能力和韧性,所有掺入SAP的ECC试件均具有良好的延性,极限拉伸应变均在3%以上,加入SAP的ECC试件极限拉伸应变相比对照组提高了62.0%～99.0%。     

石膏对掺高钙粉煤灰水泥基材料力学性能的影响

试验研究了石膏对掺高钙粉煤灰的水泥水化的影响。结果表明,石膏可以促进掺高钙粉煤灰水泥基材料的水化,但也会导致其自由膨胀率增大,石膏掺量过大时还会使其早期强度下降,但对后期强度影响不大。在利用高钙粉煤灰作为水泥混合材料或混凝土掺合料时必须通过试验确定适宜的石膏掺量,以达到最佳的力学性能和好的体积稳定性。     

高延性水泥基复合材料的断裂性能分析

实验测试了不同纤维掺量下的高延性水泥基复合材料的载荷—挠度曲线,并对试件加载过程中的声发射信号进行收集,分析了试件断裂后的裂纹分布及纤维在基材中的破坏形式。结果发现:(1)当纤维体积掺量2.0%时,水泥基材的极限挠度、极限抗弯承载力分别可达20.16mm、19.47MPa;(2)高延性水泥基复合材料破坏主要来自于微裂纹的萌生、扩展以及损伤积累过程,试件从加载至完全破坏的时间为素水泥基复合材料破坏持续时间的2~5倍;(3)高延性水泥基复合材料中纤维的破坏以纤维被拔出和纤维被拉断两种模式,试件表现出明显的多缝开裂特征。     

镁添加剂对微生物水泥基材料力学性能的影响

研究了不同浓度(0.5、1.5、2.5、3.5mol/L和4.5mol/L)的镁添加剂对微生物水泥基材料力学性能的影响,并结合X射线衍射和扫描电子显微镜分析了微生物水泥基材料内部形成的矿物成分和微观结构。结果表明:当镁添加剂浓度为2.5 mol/L时,微生物水泥基材料孔隙率最小,结构最为密实,抗压强度最高;镁添加剂浓度较低(0.5mol/L和1.5mol/L)时,在微生物水泥基材料内部形成的矿物主要是方解石和高镁方解石,形貌以花菜形为主;镁添加剂浓度较高(2.5、3.5mol/L和4.5mol/L)时,砂柱内部形成的矿物主要是单水碳钙石和菱镁矿,矿物形貌以球柱状为主。     

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。     

高掺量粉煤灰高延性水泥基复合材料的制备和性能

高延性水泥基复合材料(hjgh ductility cementitious composites,HDCC)是一种具有应变硬化、多缝开裂和高延性等特性的新型纤维增强水泥基复合材料,其材料设计必须取得基体韧度、界面黏结和纤维特性三者的最优组合,因此,HDCC的制备必须优选原材料和优化配合比,以取得最优的材料制备技术.从配合比设计入手,研究了粉煤灰含量、胶砂比等对HDCC力学性能的影响,优化了特定材料下的材料制各技术.结果表明:粉煤灰含量、胶砂比和养护条件对HDCC的拉伸性能均具有较大的影响.随着粉煤灰掺量的增大,砂含量的降低,拉伸应变增大.当砂含量较高时,基体开裂韧度较高,基体的极限拉伸应力下对应的极限拉伸应变较小,然而随着应力的下降,复合材料仍然能维持相当大的应变·     

钢纤维对超高性能注浆纤维水泥基材料力学性能的影响研究

为研究钢纤维添加对超高性能水泥基材料(UHP-SIFCC)力学性能的影响,制备了UHP-SIFCC试验材料,测试了抗压强度、抗弯强度和弯曲韧性,分析钢纤维添加对抗压强度、抗弯强度和弯曲韧性的影响规律。研究结果表明:(1)UHP-SIFCC的抗压强度随钢纤维体积率和等效直径的增大而增大;(2)UHP-SIFCC的抗弯强度随钢纤维体积率和等效直径的增大而增大;(3)UHP-SIFCC的弯曲韧性随钢纤维体积率和等效直径的增大而增大。     

磷酸镁水泥基材料力学性能研究

研究了分别以磷酸二氢铵和磷酸二氢钾为主要原料的磷酸盐水泥试件的抗压强度.首先测试了水灰比为0.09～0.21的水泥浆试件的抗压强度,研究水灰比对抗压强度的影响.然后,研究了镁磷比、硼砂的掺量和磷酸盐的种类对水泥抗压强度的影响.研究结果显示,磷酸盐水泥的抗压强度随着水灰比的增加先增大后降低,当水灰比为0.12时水泥的抗压强度最大.磷酸盐水泥的抗压强度随着镁磷比的增加而先增大后降低,当镁磷比为9:1时,磷酸盐水泥的抗压强度达到最高.当磷酸盐水泥的养护龄期小于7d时,磷酸盐水泥试块的抗压强度随着硼砂掺量的增加而降低,当养护龄期达到7d以上时,磷酸盐水泥试块的抗压强度随着硼砂掺量的增加而升高.掺磷酸二氢铵的水泥试件的抗压强度高于掺磷酸二氢钾的水泥试件的抗压强度.     

连续相组分梯度分布对水泥基材料力学性能的影响

采用有机聚合物和水泥在连续相层次局部使组分呈现梯度分布,并加压成型,可以使水泥浆连续相的物理力学行为得到明显改善：抗压强度提高10％,抗折强度提高78％,塑性变形显著增大,材料韧性得到明显改善。分析表明：在受弯折条件下,聚合物组分为梯度分布并主要集中在弯曲受拉侧,聚合物组分可以自成网络体系而使体系明显提高了抗拉能力,同时由于其自身的变形能力较大而使整个体系具有较大的塑性变形能力,增韧效果较好。     

纤维混杂及其与膨胀剂复合对水泥基材料的物理性能的影响

选用不同尺度的钢纤维、高弹维纶纤维、低弹聚丙烯纤维,按二元或三元混杂增强水泥基复合材料,系统研究了其限缩与抗渗性能及其与膨胀剂的复合效应,并通过孔结构测试剖析了纤维混杂增强及其与膨胀剂复合对提高水泥基的限缩与抗渗能力的机理.     

不同分散剂对复掺GO/CNFs水泥基复合材料力学和导电性能的影响

新型碳纳米材料氧化石墨烯(GO)和纳米碳纤维(CNFs)在分散性良好的前提下可用于改善传统水泥基材料的性能.采用聚羧酸减水剂(PCs)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)3种不同分散剂对复合GO和CNFs在水泥基材料中进行分散,研究分散剂种类对复掺GO/CNFs水泥基复合材料的力学及导电性能的影响,...     

水胶比对超高强水泥基材料力学性能影响研究

通过使用当地现有的常规材料,配制出了28d抗压强度超过150MPa,并且抗折强度超过20MPa的超高强水泥基材料,并且采取三点弯曲试验,测试了不同强度等级的超高强水泥基材料的力学参数,研究结果表明:随着水胶比的降低,超高强混凝土的强度增大,其超高强混凝土的折压比以及拉压比比高强混凝土的低,比普通混凝土的更低,这说明超高强混凝土的脆性进一步增大。     

高延性纤维增强水泥基复合材料的研究进展及应用

高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composite,ECC)是经系统的微观力学设计,在拉伸和剪切荷载下呈现高延展性的一种纤维增强水泥基复合材料.综述了ECC的研究进展,介绍了配筋ECC结构的耐久性、安全性及可持续性等混凝土必须满足的关键性能.根据ECC近来的应用情况及在工程上推广应用的需要,总结了ECC长期性能方面的研究结果.     

生态型高延性水泥基复合材料的高温损伤

为了研究生态型高延性水泥基复合材料(ECO-HDCC)在高温作用后的力学性能及损伤机理,研究了高温作用对混凝土抗压强度和对ECO-HDCC微观形貌和物相组成的影响。结果表明:300℃时ECO-HDCC抗压强度降低不明显;500℃时ECO-HDCC抗压强度损失率为32.6%～58.0%;800℃时ECO-HDCC抗压强度持续降低,损失率为58.9%～77.8%;1 100℃时ECO-HDCC无继续承载能力,损失率最高达92.5%。纤维熔化产生大量孔道和水化产物分解导致基体结构密实性降低,使ECO-HDCC抗压强度降低,也为ECO-HDCC在高温作用下形成的应力提供了释放通道,使ECO-HDCC在1 100℃高温作用下持续180min仍未发生爆裂。     

高延性水泥基材料纤维分布及其影响因素研究进展

纤维在基体中的分布和取向情况对高延性水泥基材料(ECC)的应变硬化、多缝开裂、裂缝自愈合等特征具有显著影响。在归纳近年来有关ECC纤维分布研究的基础上,简要介绍了纤维分布的表征参数和方法,从微观和宏观的层面详细阐述了纤维分布对ECC材料力学性能的影响,从纤维本体特征、基材特征及成型工艺等3个方面重点分析了ECC纤维分布的关键影响因素。最后,对目前ECC纤维分布研究中存在的问题进行评述,并提出了对未来研究的建议。     

高延性纤维增强水泥基复合材料的微观力学设计、性能及发展趋势

高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)是近20年发展起来的一种新型纤维增强水泥基复合材料。ECC在受力过程中,由于开裂处纤维的桥联作用以及纤维与基体间传递应力时裂缝能够稳定扩展,使得ECC表现出明显的多缝开裂特性和应变硬化行为。因此,ECC相对于传统的纤维增强水泥基复合材料具有更好的力学性能和耐久性。本文对ECC的微观力学设计理论、基本力学性能、耐久性以及工程应用进行了综述,介绍了4种具有特殊性能的新型ECC,最后就ECC所存在的材料选取、制备工艺和测试方法等方面的不足进行了评述和展望。     

掺MgO膨胀剂水泥净浆变形性能研究

通过对含镁尾矿的处理,采用一定工艺制备了MgO膨胀剂,研究了不同煅烧温度下的MgO膨胀剂的膨胀性能,并进一步研究MgO膨胀剂的掺量和细度以及粉煤灰对不同养护条件下水泥净浆自由变形性能的影响.结果表明:煅烧温度1050℃时膨胀剂膨胀性能较好;水泥净浆的自由变形随掺量的增加和龄期的延长以及养护温度的升高而增大;在早期细度较小的膨胀剂具有较好的膨胀效果,而后期细度大的膨胀剂的膨胀效果高于细度小的膨胀剂;粉煤灰对膨胀剂早期膨胀和后期膨胀都有显著的抑制作用.     

偏高岭土-水泥基材料力学性能研究进展

在配制水泥基材料过程中,利用活性材料替代部分水泥,可提高基体的力学和耐久性能,同时还可减少水泥用量,对节能减排有重大帮助.近年来偏高岭土(MK)活性材料开始受到广泛关注和研究,其对水泥基材料性能的影响研究也有重大进展.主要综述了MK对水泥基材料力学性能的影响研究进展,主要包括含杂质煅烧高龄粘土以及纯MK对砂浆和混凝土的早期和后期力学性能影响,MK与石灰石粉(LF)复掺对水泥基材料力学性能以及MK对超高性能混凝土(UHPC)的力学性能影响,最后对MK-水泥基材料的未来研究方向进行了展望.