溴化钙对水泥基材料强度及微观结构影响

以溴化钙(CaBr₂)作为早强组分,研究低温5℃下CaBr₂的早强性能,及其对净浆水化热、产物组成、微观形貌和孔结构的影响.结果表明:CaBr₂早强性能优异,且使28 d强度不降低;对温度-5～20℃具有良好适应性,温度越低,早强作用越显著.当温度低于5℃以下,掺1.0%CaBr₂时,净浆1、3、7和28 d抗压强度比分别达到299%、179%、157%和134%,各龄期强度均超过对比样20℃养护下的强度.当温度为20℃时,CaBr₂的掺入使水泥水化诱导期缩短、加速期提前,水化放热速率、放热量增大.CaBr₂促进了低温下水泥熟料的水化,且生成水化溴氧铝酸钙[Ca₄Al₂O₆Br₂·10H₂O]的新物质,大量水化产物相互堆积,细化了水化初期(7 d前)试件的孔径,最可几孔径减小,总孔隙率降低,试件微观结构更加致密.     

碳量子点对水泥基材料强度及微观结构的影响

采用微波法制备碳量子点(CQDs)材料,并将CQDs掺入水泥中制备水泥基复合材料;采用X线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)测试分析材料的化学组成与结构形貌,通过荧光光谱仪、压力试验机、水泥水化热测定仪测试材料的光学、力学性能以及分析CQDs的掺入对水泥水化热反应和抗压强度的影响。结果表明：微波法制备的CQDs的颗粒粒径为4～6 nm,掺入适量的CQDs能加快水泥水化反应进程,随着CQDs掺入量的增大,水泥基复合材料抗压强度呈现先增大后减小的变化规律,当CQDs与水泥的质量比为2.787×10^-3时,水泥基复合材料的抗压强度达到最大(养护28 d, 100.98 MPa),比未掺CQDs试样的抗压强度(92.92 MPa)提高了8.67%。     

纳米CaCO3对水泥基材料性能与结构的影响及机理

采用超声波分散方式将纳米CaCO_3掺入水泥基材料,研究了不同掺量纳米CaCO_3对水泥基材料性能与结构的影响,并利用X射线衍射和扫描电镜分析其影响机理.结果表明:掺入纳米CaCO_3后,水泥基材料流动度降低,浆体表观密度增大,抗折和抗压强度提高.纳米CaCO_3掺量为1.5%(质量分数)时,对水泥基材料的力学性能提高最为显著,纳米CaCO_3掺量过多则不利于强度发展.纳米CaCO_3的掺入会加速水泥的水化,早期使水化产物Ca(OH)_2等增加;纳米CaCO_3改善了界面结构和水泥石结构,使水泥基材料的结构变得更加均匀密实.结果显示纳米CaCO_3掺入后对水泥基材料的力学性能与结构有利.     

煤矸石改性钢渣对水泥基材料性能的影响

文章通过对煤矸石与钢渣粉原材料机理分析,将2种固体废弃物进行混合热处理制备活性混合料,分析钢渣中游离氧化钙质量分数的变化,探讨该热处理混合料对水泥基材料性能的影响,试验结果表明:煤矸石对钢渣中的游离氧化钙有显著降低作用;随着热处理混合料掺量的增加,水泥石体积补偿收缩效果明显;当掺入20%煤矸石与钢渣粉混合,其强度比单掺钢渣粉有显著提高。     

钢渣对磷酸盐水泥基材料性能的影响机制

研究了利用钢渣制备磷酸镁水泥基材料的可行性,分析了钢渣对磷酸盐水泥基材料的凝结时间、水化特性、力学性能及微结构的影响机制.结果表明:钢渣对磷酸盐水泥性能的作用规律与粉煤灰相似.掺10%钢渣时,因钢渣引入的CaO及水化生成的氢氧化钙,使得磷酸盐水泥凝结硬化加快,且钢渣自身硬度在一定程度改善了硬化水泥浆体抗压强度;随钢渣掺量增加,起胶结作用的水化产物减少,整个体系孔隙增加、结构疏松,游离氧化钙还会使磷酸盐水泥基材料性能出现劣化.钢渣掺入在浆体中并未观察到新的水化产物,但较高掺量下体系微裂纹增多.     

硫酸盐浓度对水泥基材料传输性能的影响

为考察硫酸盐浓度对水泥基材料性能的影响,设计水灰比为0.5与0.35的砂浆试件,进行全浸泡试验,研究不同硫酸盐浓度对水泥基材料水分传输性能、力学性能与不同深度硫酸根离子传输性能的影响。结果表明：硫酸盐侵蚀后的水泥基材料,吸水量随着侵蚀龄期的增长而增大;水泥基材料的抗折、抗压强度随着硫酸盐侵蚀龄期与侵蚀溶液浓度的增加,呈现先增加后减小的趋势;随着硫酸盐浓度的增加,同深度硫酸根离子浓度随之增加;硫酸盐侵蚀水泥基材料会生成膨胀性产物填充内部孔隙,增加试件力学性能。     

活性集料梯度分布对水泥基材料性能的影响

通过活性集料在混凝土中的梯度分布和均匀分布，研究对比了活性集料梯度分布对水泥基材料力学性能的影响．结果表明：活性集料的梯度分布与均匀分布相比，明显提高了材料的抗弯强度、最大荷载点、塑性变形．     

高延性水泥基复合材料抗渗性能及微观结构研究

本文围绕高延性水泥基复合材料的抗渗性能开展研究,对正交试验得到的最优组进行能量演化分析,采用电镜扫描（SEM）技术分析最优组的微观结构,利用X射线衍射（XRD）分析各试验组的水化产物。试验结果表明：硅灰掺量对提高ECC的抗渗性能有显著影响,ECC的能量在峰值应力点后发生快速耗散,基体发生破坏,最优组中钙矾石（AFt）和水化硅酸钙（C-S-H）搭接形成了稳定的空间结构,同时膨胀剂进一步促进AFt的生成,有助于填补空隙。     

超低离子渗透性水泥基材料的组分及其结构与性能

采用加速扩散法测试超低离子渗透性水泥基材料(ULIPCM)的离子传输性能,采用显微硬度、压汞法(MIP)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDXA)研究其微观结构,提出ULIPCM的界面过渡区结构模型.结果表明:ULIPCM的Cl-扩散系数≤0.8×10-13m2/s,6 h导电量≤300 C;与高性能混凝土(HPC)相比,ULIPCM的Cl-扩散系数下降1～2个数量级,6 h导电量下降约40%,ULIPCM的Cl-渗透性能非常低;ULIPCM用作海洋工程结构混凝土保护层时,其厚度≥1.5 cm.ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区的微观结构和性能得到显著改善,有利于提高其抗渗性能,尤其是ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区由传统混凝土的60～100 μm细化为30 μm以下,从而有效地阻断侵蚀性介质的渗入通道.     

增强材料的微观结构对环氧胶粘剂性能的影响

分别采用具有不同微观结构的增强材料纳米二氧化硅(nano-SiO2,零维)、钛酸钾晶须(PTW,一维)和纳米有机蒙脱土(OMMT,二维)增强增韧改性环氧树脂胶粘剂,对比研究了3类增强材料对环氧胶粘剂的粘接强度、表观粘度、浇铸体冲击韧性和耐热性能的影响.结果表明:当分别加入2%,6%和6%(w/w)的nano-SiO2,PTW和OMMT时,胶粘剂的综合力学性能和耐热性有显著增加;当添加量分别为2%时,胶液(A组分)表观粘度明显下降.3种增强材料的改性效果为:OMMTPTWnano-SiO2.     

纳米纤维-微粉复合水泥基材料性能与界面结构

将纳米纤维矿物材料及微粉矿物材料应用于水泥基材料中，依据微粒级配模型，设计密实度不同的水泥砂浆，分别为球形颗粒堆积体系和纳米纤维增强堆积两种体系，依据二级界面理论研究两种体系的性能及界面显微结构．研究表明，纳米纤维矿物材料能够改善体系的颗粒级配，增加体系密实度，能够改善界面及硬化浆体内部的显微结构，提高水泥基材料的均匀性，大幅度提高其耐磨硬度和抗弯强度．同时提出了纳米纤维及微粉复合水泥基材料的球形颗粒之间及球形颗粒与纳米纤维之间界面结构的理想模型．     

粉体石墨烯对镁基复合材料微观结构和性能的影响

采用机械合金化与电场压力激活辅助烧结工艺(field actived and pressure assited synthesis,FAPAS)相结合的方式,分别制备纯Mg和粉体石墨烯/Mg(GNPs/Mg)复合材料,探究粉体石墨烯对镁基复合材料微观结构和性能的影响。实验结果表明:C原子与Mg(100)面的Mg原子之间能形成较高的差分电荷密度和很强的杂化、共价相互作用,降低基体材料的制备缺陷,提升GNPs/Mg复合材料的界面结合强度,增加基体材料的位错密度,提高材料在变形时晶界对位错移动的阻力,降低电流通过腐蚀电池两极间的电位差,增大GNPs/Mg复合材料的电极表面发生电化学反应阻力,起到钝化复合材料表面的效果。石墨烯质量分数为0.1%时,GNPs/Mg复合材料的热导率和电导率分别提高2.3%和14.6%,硬度和强度分别提高10%和21%,耐腐蚀性能提高89.1%.随着石墨烯含量的增加,提高了复合材料界面的缺陷浓度,使复合材料的界面结合强度降低,导致GNPs/Mg复合材料的性能下降。综上所述,粉体石墨烯的最佳添加量为质量分数0.1%.     

界面过渡区对水泥基材料氯离子扩散性能的影响研究

利用RCM加速氯离子扩散法来预测界面过渡区(ITZ)对水泥基材料氯离子扩散性的影响规律.为了初步判断试样界面过渡区的氯离子扩散性能,并且了解骨料类型对水泥基材料传输性能的影响规律,取3种加工成立方体的粗骨料(玄武岩、花岗岩和砂岩)来制备混凝土试件,与相同配比的砂浆基体试样进行对比分析.结果表明,相同配比的情况下,含骨料试件比砂浆试件扩散系数大,且含花岗岩的试样氯离子扩散系数最低,说明界面过渡区对于水泥基材料的氯离子扩散性存在一定影响.能谱元素线分析结果表明,花岗岩与水泥砂浆基体间界面区厚度较小,约为35μm,且比较密实,对水泥基材料的扩散性能影响最小.采用离散单元法建立的三维骨料的随机分布模型,最初的模拟结果可较为直观地分析介质在界面区的扩散路径,并为以后骨料集合体通过扩散路径的长度、迂曲度的变化影响扩散速度的研究工作打下基础.     

添加剂对水泥基珍珠岩墙体材料胀缩性能的影响

针对水泥基珍珠岩轻质墙板的板间裂缝问题,参考普通水泥混凝土的研究方法,对水泥基珍珠岩轻质墙体材料的收缩与膨胀性能进行了研究。通过掺加添加剂,改善了水泥基珍珠岩轻质墙体材料普遍存在的收缩率大的缺点。还通过电镜照片对水泥基轻质墙体材料的收缩与膨胀机理进行了初步探讨。     

水泥掺量与再生废弃水泥基材料性能的关系

在蒸压条件下对废弃水泥基材料的再生进行了研究．测试了再生废弃水泥基材料的密度、强度、吸水率等随水泥掺量的变化．结果表明：随着水泥掺量的增加,废弃水泥净浆、废弃水泥胶砂的强度及密度不断增大,吸水率减少;废弃混凝土的强度增大,密度无显著变化,吸水率在水泥掺量为15％-20％时达到最小值后回升．     

碳纤维机敏水泥基材料性能研究

研究了掺有碳纤维的水泥基复合材料的导电机理和在轴向压力下的压阻特性。结果表明：碳纤维水泥基复合材料的导电性有较显著的压力依赖性。在低应力水平下电阻随压力增加而降低，在较高应力水平下则随应力增在而升高，呈现所谓的“电阻负压力系数（NPCR）和正压力系数（PPCR）”效应。在循环荷载作用下，电阻的变化呈现Kaiser记忆效应。电阻的压力依赖性，被认为与碳纤维在水泥基体中形成的导电网络在荷载作用下的破坏与重组有关。     

纤维网片复合方式对纤维增强水泥基材料性能的影响

在分析渍浆纤维混凝土(SIFCON)和渍浆网片混凝土(SIMCON)各自优缺点的基础上，研究了不同性质乱向短纤维和定向纤维网片复合及不同性质网片组合方式对纤维增强混凝土性能的影响．实验结果表明：各种纤维体积分数下定向网片与乱向短纤维复合增强混凝土各项性能明显优于单用乱向短钢纤维增强混凝土；当纤维总体积分数为8％时，由2层细孔编织钢丝网和3层细孔玻纤网组合网片型式B(网片体积分数为0．7％)与乱向短纤维(体积分数为7．3％)复合增强混凝土，其抗弯强度、抗剪强度、弯曲韧性(I5)比短切钢纤维增强混凝土(SIFCON)分别提高了45％，25％和46％，从而揭示了高弹模与低弹模纤维复合、乱向纤维与定向纤维网复合，优化纤维分布和取向，使其在材料层次和结构层次协同作用的优势得以发挥，并以较低的成本和较方便的施工工艺制备了高性能纤维增强水泥基复合材料。     

纤维对水泥基材料力学性能的影响

为了制备超高韧性的水泥基复合材料(UHTCC),通过抗压、抗折以及直接拉伸试验,探讨纤维掺量、纤维种类对水泥基材料力学性能的影响.研究结果表明:有机纤维的掺入都不同程度地降低了UHTCC的抗压强度,提高了其抗折强度;从力学性能以及材料成本综合考虑,聚乙烯醇纤维(PVA)体积掺量2%为最优掺量;掺入日本PVA的UHTCC的拉伸应变硬化现象最显著,其次是国产PVA纤维,而国产聚丙烯纤维(PP)和聚乙烯纤维(PE)在拉伸过程中没有应变硬化现象.     

自然浸泡对水泥基材料渗透性能的影响及作用机理

将混凝土和砂浆样品浸泡在超纯水中,定期检测表层渗透性能、孔结构及微观形貌,研究浸泡环境对水泥基材料渗透性能的影响及作用机理。研究结果表明:随着浸泡龄期的延长,表层渗水系数逐步减少,浸泡150 d后的表层渗水系数仅为浸泡30 d的50%;随着龄期的延长,水泥基材料的孔结构得到优化,相比浸泡30 d的孔结构,浸泡150 d后,孔径小于100 nm的孔体积是浸泡30 d的1.17倍,而孔径为100~200 nm孔体积是浸泡90 d的64%,微观孔结构进一步细化;与标准养护28 d的砂浆基准样相比,超纯水浸泡180 d后,XRD曲线中Ca(OH)_2的峰值强度明显减弱,水化浆体中Ca(OH)_2的质量分数减少;浸泡90 d后水化浆体晶体结构松散,表面凹凸明显,有一些细小的孔洞。