高性能混凝土高温微观结构演化研究

通过热重分析、电镜扫描和汞压力测孔等方法,对高温过程中高性能混凝土材料的物理化学变化以及由此造成的微观结果变化进行了分析.相关试验和分析表明:造成升温过程中材料质量损失的主要原因是脱水和各种分解反应.在400℃之前,材料孔隙结构的变化主要来自材料内部水分的散失;400~500℃之间,由于材料发生分解反应,氢氧化钙的分解将提供大量的孔隙.这些结论将为进一步解释爆裂现象提供更为本质的试验支持,同时也为进一步建立高温情况下材料微观结构演化模型提供了试验基础.     

大掺量粉煤灰HPC高温下抗爆裂性及改善措施

针对工程中高性能混凝土(HPC)易爆裂问题,对100 mm×100 mm×100 mm和100 mm×100 mm×300 mm不同尺寸的HPC试件在20～650℃范围内进行抗爆裂性能对比研究.以普通混凝土为基准混凝土,考虑粉煤灰掺量和纤维、硅灰掺加对抗爆裂的影响,粉煤灰掺量分别为30%,40%和50%,胶凝材料中分别考虑不掺、单掺和复合掺加聚丙烯纤维和硅灰.试验结果表明,掺加聚丙烯纤维能够有效防止大掺量粉煤灰混凝土爆裂问题,但加入硅灰对其抗爆性能影响不大.借助SEM微观测试技术分析高温前后试件内部微观形貌结构,从本质上揭示高掺量粉煤灰混凝土易爆裂以及聚丙烯纤维改善大掺量粉煤灰HPC抗爆裂性能的机理.     

高温热湿处理羊毛纤维的微观结构与性能研究

本文研究了羊毛纤维经高温蒸汽及高温水煮处理后的吸湿性能与拉伸性能的变化．采用扫描电子显微镜及X射线衍射仪，分析了羊毛纤维经高温热湿处理后微观结构形态及结晶度．结果表明，经不同温度及时间的蒸汽、水煮处理后，羊毛纤维的吸湿性能出现不规律的变化，而纤维的拉仲强力及伸长则降低；经高温热湿处理后，羊毛纤维的鳞片遭到破坏，纤维结晶指数下降．     

基于超声检测研究高温后高强混凝土轴心抗压强度

为研究高温前后聚丙烯纤维对高强混凝土轴压性能的影响,对掺与不掺聚丙烯纤维的C80高强混凝土棱柱体试件进行了轴压强度试验与超声检测,分析聚丙烯纤维对高强混凝土高温前后轴心抗压强度、混凝土质量损失、声速变化的影响。试验结果表明:高温后,高强混凝土的轴心抗压强度均存在不同程度降低;质量损失随温度升高而略微增大,在温度100,700,800℃作用后,与不掺纤维的混凝土相比,掺聚丙烯纤维的高强混凝土轴心抗压强度有一定提高(6%,1%,2%),借助超声法测试混凝土内部缺陷变化可以定性的得出高温后聚丙烯纤维有助于阻碍高温后混凝土内部缺陷发展,解释了高强混凝土轴压性能的变化规律。     

混凝土的抗酸雨腐蚀性及其机理研究

为了考察混凝土建筑在酸雨环境腐蚀下的耐久性问题,研究不同配合比的混凝土材料在酸雨侵蚀作用下的抗压强度、抗折强度和抗冲击性等性能,通过X射线衍射(XRD)、压汞测孔法(MIP)、扫描电镜和能谱仪(SEM-EDS)等测试方法,从粉煤灰、膨胀剂、聚丙烯纤维的作用机理入手,研究了侵蚀前后混凝土试块中水化产物微观结构及内部孔结构特征的变化.结果表明,聚丙烯纤维粉煤灰膨胀混凝土的抗酸雨腐蚀性效果最佳.基准混凝土水化产物在酸雨介质侵蚀下易转换为石膏和SiO2·nH2O,而聚丙烯纤维粉煤灰膨胀混凝土结构致密,有害孔显著减少,可有效阻碍酸雨介质侵蚀作用.     

聚丙烯纤维混凝土高温后的孔隙结构特征研究

以吸附-凝聚理论为基础,采用氮吸附法研究聚丙烯纤维混凝土在不同温度下的孔隙结构特征.通过分析试样的吸附-脱附等温曲线特征、孔径分布、比表面积,探讨了高温作用以及聚丙烯纤维对混凝土孔隙结构的影响.试验结果表明:经历不同温度的混凝土,其硬化水泥砂浆试样中均存在两端开口的孔隙,且温度越高开口孔隙的孔径越大,连通性更强.经历高温后,混凝土孔隙结构发生了改变,孔径大于200nm的孔隙数量显著增多,孔径小于50nm的孔隙相应减少,最可几孔径显著增大.经历高温前,聚丙烯纤维混凝土试样的比表面积均小于普通混凝土,最可几孔径则差别不大.与普通混凝土相比,聚丙烯纤维混凝土中小孔分布较少,而孔径较大的孔分布更多.经历高温后,纤维混凝土试样的孔径分布规律和比表面积与普通混凝土接近.     

聚丙烯纤维对二灰稳定红黏土路用性能的影响及微观机理分析

为了解决二灰稳定红黏土容易出现脆性破坏、水稳定性差等问题,达到增强二灰稳定红黏土材料的韧性以及水稳定性能的目的,采用掺量(质量分数,下同)0%、0.15%、0.3%、0.45%、0.6%的聚丙烯纤维对二灰稳定红黏土进行加固,并通过力学性能试验、水稳定性试验、X射线衍射试验及扫描电镜试验,分析其力学性能、水稳性能以及微观作用机理。研究结果表明:二灰稳定红黏土的力学性能随着养护周期的延长而不断增强,60 d内材料的性能提升最明显,60 d之后性能增幅变小,直至性能稳定;聚丙烯纤维明显增强了二灰稳定红黏土的后期抗压性能与抗拉强度,前期对材料的力学与收缩特性影响不大;聚丙烯纤维掺量的增加会使得材料的劈裂强度先升高再降低,纤维的作用由一开始的提升材料内部机械咬合力转为纤维数量过多导致形成隔断面;聚丙烯纤维的加入有助于改善二灰稳定红黏土的劈裂强度、抗压回弹模量、抗压强度以及水稳定性能,但主要在养护后期体现,且存在最佳纤维掺量0.45%;纤维通过在基体中的空间分布和黏附针状结晶物质增大与土体之间的接触面积与咬合程度,减少土体中的渗水通道,提高了材料抗压性、韧性与水稳定性。聚丙烯纤维加固二灰稳定红黏土从技术性能上可以用于公路基层或底基层材料使用,有效缓解废弃红黏土环境污染和资源浪费问题。     

温度对聚丙烯纤维砂浆及测强曲线的影响

目的研究温度对聚丙烯纤维砂浆及测强曲线的影响,为以后工程防火加固选用砂胶比提供依据,从而达到降低成本的目的.方法通过测试不同胶砂质量比的聚丙烯纤维砂浆的初始流动度、终凝时间、抗压强度和抗折强度,研究不同温度下不同碳纤维掺量的聚丙烯纤维砂浆的耐高温性能.结果当碳纤维体积分数为0.3%、胶砂质量比为1.5时,聚丙烯纤维砂浆流动度大于320 mm,终凝时间60 min左右,28 d抗压强度大于80 MPa,1 000℃高温燃烧后,残余50%以上强度,各龄期的测强曲线与实测强度有较好的拟合关系.结论采用普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石膏三元体系,通过添加碳纤维、偏高岭土掺合料及多种化学添加剂,可满足工程实际需要,并且具有良好的经济性.     

高温作用后矿渣微粉纤维混凝土的微观结构

通过对扫描电镜照片的对比分析,探讨了矿渣微粉纤维混凝土经受不同高温作用后,水泥浆体、骨料与水泥浆体界面过渡区内的水化硅酸钙C-S-H凝胶、钙矾石AFt和氢氧化钙Ca(OH)2等水泥水化物形貌、状态、数量及孔隙与裂缝的变化情况.结果表明,经历不同程度的高温后,水泥浆体及界面过渡区的结构疏松程度增加,水化产物不密实,C-S-H凝胶网状结构破碎直至消失,AFt和Ca(OH)2逐步分解含量减少,骨料与水泥浆之间的粘结变得松散,裂缝逐渐扩展.混凝土中的聚丙烯纤维在160℃左右熔融逸出,形成众多相互交织的孔隙通道,缓解了其内部的蒸汽压力,有效阻止了混凝土的爆裂.     

不同混杂纤维掺量混凝土高温后的力学性能

通过对120多块立方体混凝土试块进行高温后力学性能试验,测定聚丙烯纤维和混杂纤维(聚丙烯纤维和钢纤维)增韧高性能混凝土的高温残余强度,研究聚丙烯纤维和混杂纤维对混凝土在800℃高温残余力学性能的影响以及不同含量的钢纤维对混杂纤维混凝土高温性能的影响.实验结果表明:800℃后混杂纤维混凝土残余抗压强度剩余54%,抗拉强度剩余32%,钢纤维能有效提高高性能混凝土的残余强度,聚丙烯纤维对高性能混凝土残余力学性能的影响很小.     

纤维增强磷酸钾镁水泥砂浆力学性能研究

研究了PVA纤维、PP纤维、玻璃纤维三种纤维在不同的w_(S/C)下对磷酸钾镁水泥砂浆力学性能的影响.结果表明:三种纤维都能在一定程度上增强磷酸钾镁水泥砂浆的力学性能,对磷酸钾镁水泥砂浆早期力学性能的影响比较大,后期力学性能的影响会有所降低.其中,PVA的增强效果最为明显,PP纤维次之,玻璃纤维增强效果最弱.同时得出,在同种纤维条件下,w_(S/C)不是磷酸钾镁水泥砂浆抗折强度的主要影响因素,但是其抗压强度均随着w_(S/C)的增大而增大.     

熔融电纺制备PE/PP共混纤维

针对聚乙烯（PE）与聚丙烯（PP）共混体系熔融电纺，研究了PE／PP的质量比和接收距离对熔融电纺纤维形貌和直径的影响．结果表明，稀释剂的作用使电纺PE／PP纤维的表面较为粗糙，提高接收速度有助于减少粗糙程度，也可使纤维直径下降．差示扫描量热测试结果表明，电纺PE／PP纤维中PE和PP的结晶程度随PE／PP质量比的不同而变化较大．由于不使用溶剂，熔融电纺可望成为超细纤维形成的实用方法．     

不同黏度聚丙烯流动性能及其皮芯型纺黏纤维

研究了不同黏度聚丙烯熔体的表观黏度与切变速率、温度之间的关系,并比较了不同黏度聚丙烯熔体制得的皮芯型纺黏纤维的力学性能和结构。结果表明:随着温度的升高,黏度越大的聚丙烯熔体的表观黏度减小速率越快;随着切变速率的加快,熔体的表观黏度不断减小。在相同的纺黏工艺条件下,低黏度的聚丙烯熔体制得的皮芯型纤维更细,断裂强度更小;与机械牵伸工艺相比,聚丙烯复合纤维的解取向程度改变不明显,黏度越小的聚丙烯复合纤维取向度和结晶度越大。采用不同黏度聚丙烯熔体制备的皮芯型纺黏纤维,仅部分纤维截面会呈现皮芯型结构。     

Influence of alkaline treatment and fiber loading on the physical and mechanical properties of kenaf/polypropylene composites for variety of applications

Due to current trend and increasing interest towards natural based fiber products, Kenaf (Hibiscus cannabinus) fibers have been used for the developments of many products. Therefore, Kenaf fiber-reinforced composites have been widely used in engineering and industrial applications. The present work deals with the fabricating and characterization of untreated and treated kenaf/polypropylene (PP)-reinforced composites. Composites of PP reinforced with treated and untreated kenaf fibers were fabricated using the injection molding technique. Different fiber loadings of 10, 20, 30, 40, 50 wt% treated and untreated kenaf composites were also prepared. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and thermo gravimetric analysis (TGA) were performed on the treated, untreated kenaf fibers and kenaf/PP composites. Moreover, the alkaline-treated kenaf composites exhibit better physical, morphological, and mechanical properties because of the compatibility of kenaf with PP. However, variations in tensile and flexural properties depend on treatment and kenaf fiber contents. The percentage increase in the mechanical properties of the treated kenaf/PP composites relative to that of PP was also measured. In addition, 40 wt% kenaf fiber loading resulted in higher mechanical properties. By contrast, kenaf/PP composite with 50% fiber loading was not successfully prepared because of improper mixing and the burning of kenaf fibers in the PP matrix. To conclude, 40% kenaf/PP composites with superior physical and mechanical properties may be used in variety of applications such as automotive, sports, construction, animal bedding, and mass production industries.     

Y型聚丙烯纤维/硅灰对混凝土强度性能的影响

用Y型聚丙烯纤维和硅灰增强水泥混凝土,研究不同掺量条件下,对混凝土抗压性能的影响,并分析聚丙烯纤维以及硅灰在阻裂增强方面的作用机理.研究表明,加入聚丙烯纤维可使混凝土的抗裂、抗收缩性能提高,但会使混凝土中的孔隙率增大,使抗压强度有一定程度的降低;加入硅灰后,水泥石的密实性提高,抗压强度增大.     

Structural Changes of Polyethylene Terephthalate Fibers Grafted by Acrylamide

A group of grafted PET fibers with different graft yield are formed by grafting acrylamide onto the PET main chains. The structure of grafted fibers are studied by scanning electronic microscope ( SEM ), infra-red spectrophotometer ( IR ), and differential scanning calorimetry(DSC). At the same time, the moisture regain, dyeability, strength, and elongation at break of the samples are measured and their relations with structural changes are discussed. Compared with ungrafted fiber, shape of the fiber cross-section, IR characteristic absorption peaks, and melting behavior of the grafted fibers have been changed, causing the fiber dyeability and moisture regain to be increased, and mechanical properties to be changed.     

纤维增强MDF水泥的性能

研究了玻璃纤维和碳纤维作为MDF水泥增强材料的可行性及其增强效果，考察了二种纤维的长径比、体积掺量对MDF水泥材料的抗弯强度、断裂韧性、浸水体积膨胀率等性能的影响。研究结果表明，碳纤维和玻璃纤维作为MDF水泥的增强材料均能够显著提高MDF水泥的力学性能和耐水性、玻璃纤维的效果优于碳纤维。纤维增强MDF水泥的微观结构特征是纤维在复合材料中呈三维均匀分布，形成空间网络结构，这是纤维增强MDF水泥的主要原因。     

纳米SiO2修饰玻纤表面对玻纤/聚丙烯复合材料界面性能的影响

借助纳米颗粒的高比表面积特性,将纳米二氧化硅通过化学接枝方法修饰玻璃纤维表面,制备玻璃纤维/聚丙烯（PP）热塑复合材料。通过SEM表征纳米二氧化硅在玻璃纤维表面的分布形态,结果表明纳米颗粒在纤维表面分散良好;通过界面剪切强度测试（IFSS）和界面断裂韧性测试（G_ⅡC）表征复合材料界面的静态力学性能,结果显示材料的界面剪切强度与界面断裂韧性同时获得了较大的提升;动态热机械分析测试（DMA）的结果表明复合材料在动态测试下的综合界面结合性能均得到较大的提升。     

纤维增强MDF水泥的性能

研究了玻璃纤维和碳纤维作为MDF水泥增强材料的可行性及其增强效果,考察了二种纤维的长径比、体积掺量对MDF水泥材料的抗弯强度、断裂韧性、浸水体积膨胀率等性能的影响。研究结果表明,碳纤维和玻璃纤维作为MDF水泥的增强材料均能够显著提高MDF水泥的力学性能和耐水性,玻璃纤维的效果优于碳纤维。纤维增强MDF水泥的微观结构特征是纤维在复合材料中呈三维均匀分布,形成空间网络结构,这是纤维增强MDF水泥的主要原因。     

直线式双组分熔体微分电纺“月牙状”聚丙烯纤维制备

搭建直线式熔体微分电纺设备，制备了聚丙烯（PP）和聚乳酸（PLA）双组分纤维，将所制样品放入丙酮水溶液中作浸泡处理，溶解PLA组分获得PP单组分异形纤维；然后对PLA添加增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）进行降黏处理，以达到改变PLA熔体流动速率（MFRs）的目的，探究不同MFRs差异所产生的不同包裹现象。研究结果表明，两种组分的MFRs差异对双组分纤维的包裹现象产生显著影响，且通过实验可知，当ATBC质量分数为6%的PLA与PP共纺时，可得到形貌最佳的PP组分异形纤维。