李明[1]2003年在《高性能杂化水泥混凝土性能研究》文中进行了进一步梳理高性能混凝土是未来混凝土发展的一个方向，如何实现混凝土的高性能化以及高性能混凝土性能的研究一直是高性能混凝土研究的重点。本文采用了两种杂化水泥掺和料，一种为新兴的人工矿物掺合料——偏高岭土，另一种为聚合物乳液——丁苯胶乳，配制了出了高性能混凝土。并研究了这两种高性能混凝土各方面的性能。全文的主要研究内容和研究成果概括如下：首先，通过抗压强度比法对高岭土煅烧制备偏高岭土，使之达到最佳活性的温度进行了研究。本实验所用高岭土经750℃煅烧后所得偏高岭土可获得最佳活性。并以此作为试验所用偏高岭土的煅烧温度。然后，通过XRD和SEM两种先进的手段，研究了两种杂化水泥浆体和浆体与骨料界面的微观物相。研究显示两种杂化水泥掺合料均不同程度的细化了水泥石中的孔径，减少了孔隙率，提高了硬化浆体和界面的性能。对两种杂化水泥混凝土微观特性的研究，也是后文中杂化水泥混凝土性能研究的理论基础。随后，本文对两种杂化水泥混凝土的部分物理力学性能和耐久性能进行了试验研究。并重点研究了高性能杂化水泥混凝土工作性、强度、韧性及耐久性中的抗自收缩、抗冻性、抗渗透性能(抗氯离子扩散)等。自收缩是低水灰比高性能混凝土中比较突出的一个问题。实验显示，两种杂化水泥混凝土可不同程度的减小高性能混凝土的自收缩及收缩值。同时对抗冻性和抗渗性也有一定提高。其中丁苯胶乳杂化水泥混凝土对耐久性的提高方面更加显着。偏高岭土杂化水泥混凝土对强度的提高较大，对韧性等也有一定提高，但对混凝土的工作性有所降低，初终凝时间缩短。相应的，丁苯胶乳杂化水泥混凝土的强度则略有降低，但对工作性和韧性的提高较大。本文研究的两种杂化水泥混凝土在性能上各有千秋，可在不同的要求下使用，具有广泛的应用前景。
张丽军[2]2009年在《杂化纤维增强导电水泥混凝土的力学及机敏性能研究》文中认为本文采用银催化化学镀铜方法在聚丙烯纤维表面镀覆了铜涂层,从而得到了导电聚丙烯纤维,用其与钢纤维增强水泥砂浆基体材料,制得了杂化纤维增强导电水泥混凝土复合材料,并且研究了该复合材料的力学性能和机敏性,对纤维含量与该复合材料的导电性能、力学性能、机敏特性的关系进行了研究。力争研制一种具有良好力学性能又可以实现对混凝土结构在服役期间的健康监测以及在遭受自然灾害时对结构的损伤积累,并对剩余寿命进行早期预报的结构功能一体化材料。本论文主要进行了下面几个方面的研究:1、探讨了杂化纤维增强导电水泥混凝土的制作工艺及影响因素、机敏性原理,认为纤维在基体中的分散性是能否制出该种材料的关键。纤维的分散性、水灰比、砂灰比、纤维的含量、养护龄期对该复合材料的电阻具有明显的影响。2、研究了杂化纤维增强导电水泥混凝土的压敏特性,得到了试样在单调受压外力、等幅循环外力、不等幅循环外力以及外力恒载过程中的电阻变化规律。实验结果表明,杂化纤维增强导电水泥混凝土电阻的变化能定量地反映出作用在该材料上的压力变化,利用这一机敏特性可以实现对构件的实时健康监测。3、研究了杂化纤维增强导电水泥混凝土在承受弯曲外力作用下的力敏性。通过叁点弯曲实验方法测试用掺杂镀铜聚丙烯纤维及钢纤维的水泥砂浆制作的小梁,在开始阶段,随着压力的增大,小梁的电阻变化缓慢,当压力增大到一定值时,电阻发生急剧变化,随后电阻变化又趋于缓慢直至小梁发生破坏。电阻的变化能够表征材料结构中微裂纹的产生和扩展,因而杂化纤维增强导电混凝土可以用于自身健康的监测。4、研究了杂化纤维增强导电水泥混凝土在外力恒载作用下的力敏性。通过实验发现,对受压构件,在开始阶段由于内部被压密,材料内部的裂纹缺陷闭合,因而其电阻值减小;但随着时间的增加,其电阻值逐渐增大,说明在持续外力作用下结构内部出现了损伤,且这种损伤具有累积性。5、研究了杂化纤维增强导电水泥混凝土的力学性能。通过对试件的抗压强度、抗弯强度的实验,发现所掺杂的杂化纤维有效的改善了试件的力学性能。
陈亚兵[3]2017年在《GO-PC复掺高性能混凝土的制备与性能研究》文中进行了进一步梳理氧化石墨烯(GO)具备良好的力学性能与很大的比表面积,作为外加掺和料掺入水泥基材料以及混凝土中能增强水泥基材料以及混凝土的强度,在以水泥基材料和混凝土为研究对象具有广泛的应用前景,同时也遇到了氧化石墨烯在拌合物中分散困难,存在氧化石墨烯掺量大、经济性不好的问题。为了改善GO在水泥基以及混凝土中的分散性问题,本文以水泥基材料、混凝土为研究对象,研究氧化石墨烯在水泥基材料以及高性能混凝土中的应用。为此,制备了GO水溶液,并利用制备的GO溶液与聚羧酸减水剂(PC)单体合成氧化石墨烯/聚羧酸减水剂复合物(GPC),另外利用合成的复合聚羧酸减水剂GPC制备了硬化水泥浆体以及C60高性能混凝土,并对其性能进行分析。由于GO的比表面积大,同时具有二维片状纳米结构。因此其在胶凝材料中由于位阻大,其分散性很差。本论文中利用氧化石墨烯与聚羧酸减水剂单体聚合形成复合型减水剂,利用减水剂的表面均匀吸附作用以及空间位阻使氧化石墨烯均匀分散在水泥浆体以及混凝土中。本论文的内容以及结论分以下叁部分阐述:(1)氧化石墨烯水溶液的制备对制备的GO进行了红外光谱(FI-IR)、X射线衍射、以及透射电镜(TEM)表征,并通过改变高锰酸钾的用量,探究了氧化剂用量对石墨氧化程度的影响。可以得到结论为:当氧化石墨烯的合成条件为10℃左右搅拌2小时,在35℃的条件下搅拌6小时。并在80℃的条件下搅拌30min时,合成的氧化石墨烯片层从单层到多层不等;氧化剂的用量越大,石墨的氧化程度越大,GO片层上的氧含量增多,连带的含氧基团也随着增多。(2)氧化石墨烯/聚羧酸减水剂复合物的制备对合成的GPC进行红外光谱、热重、核磁共振以及透射电镜表征,并利用GPC进行水泥净浆流动度实验。探究了复合物中氧化石墨烯含量以及单体配比对GO-PC复掺水泥浆体流动度的影响。并进行了氧化石墨烯在聚羧酸减水剂中的分散性实验。探究了GPC的掺量对水泥净浆流动度的影响实验。得到结论:聚羧酸长链结构成功复合在氧化石墨烯片状结构上,主要通过氢键以及酯键连接;当氧化石墨烯的掺量低于2.0%时,随氧化石墨烯含量的增多,GO-PC复掺水泥净浆的流动度同步提升,当超过2.0%时对GO-PC复掺水泥净浆的减水率有所减小;当AA:MAD:TPEG的摩尔比为2:2:1时,合成复合材料GPC对水泥净浆的减水率效果最好;氧化石墨烯与聚羧酸减水剂单体共聚后,能使氧化石墨烯的分散性提高,不易团聚,能存放很久而保持均匀分散;含固量为20%时GPC的饱和掺量为0.8%。(3)GO-PC复掺高性能混凝土的制备该部分制备了GO-PC复掺硬化水泥浆以及混凝土,从水泥净浆流动度以及混凝土坍落度判断制备的水泥浆体以及混凝土拌合物的流动性。从抗压强度以及抗折强度判断其力学性能。得到的结论为:氧化石墨烯掺入水泥浆体与混凝土中都能提升硬化水泥浆体以及混凝土的力学性能,对于硬化水泥浆体的提升效果更好;氧化石墨烯相对于水泥的最佳复掺量为0.016%。硅灰对GO-PC复掺水泥浆体具有协同增强作用。
钱中秋[4]2006年在《新型氨基磺酸系高性能减水剂的合成及其性能研究》文中研究表明氨基磺酸系减水剂具有高减水率、抑制混凝土坍落度经时损失等优点，是当今混凝土高性能减水剂研究中较为前沿的研究课题。本论文详细介绍了国内外高性能减水剂的研究应用现状，分析了氨基磺酸系高性能减水剂的合成方法及发展趋势，并且从高性能减水剂的化学结构、作用机理入手，以主导官能团理论为基础，设计并合成出以“氨基-羟基-醚键-磺酸基”为主导官能团的具有支链型分子结构的氨基磺酸系高性能减水剂。 本试验选用对氨基苯磺酸钠、苯酚和甲醛为主要原料，通过优化反应物浓度、单体摩尔比、酸碱度、反应温度及时间、投料顺序及速度等合成工艺参数和加入合适的第四单体，合成具有高减水率、低泌水率、适量引气并能控制坍落度经时损失的氨基磺酸系减水剂。 通过对减水剂溶液的表面张力以及在水泥颗粒表面ζ电位、吸附量等测定和合成产物的红外光谱图分析，探讨了减水剂的作用机理。并且按照相关标准，通过与其它品种高效减水剂进行对比试验，完成了氨基磺酸系高性能减水剂在水泥和混凝土中的应用性能测试，其中包括减水率、抗压强度比、泌水率、凝结时间、坍落度经时损失、含气量、收缩率、抗渗性、抗冻性、对水泥适应性以及与萘系减水剂的复配效应等。
杜涛[5]2014年在《氧化石墨烯水泥基复合材料性能研究》文中认为水泥混凝土作为使用量最大最广的建筑材料，研究水泥混凝土的性能改善具有很重大的意义。由于混凝土的微观结构对于其宏观力学性能与耐久性的体现起着决定性作用。随着纳米技术的发展，很多学者通过将纳米材料引入到水泥中来提高混凝土的力学性能和耐久性，都取得了不错的效果。石墨烯是一种具有特殊的二维结构纳米材料，由于良好的物理化学性能被广泛用在复合材料中。由于石墨烯面内sp2杂化结构，与基体结合能力较弱，更多时候是用氧化石墨烯作为基体的增强相。本文制备了氧化石墨烯，并研究了其对水泥和混凝土的力学性能和耐久性影响及相关机理。主要研究内容如下：1.分别采用改进Hummers法和热膨胀后二步氧化法来制备出不同尺寸的氧化石墨烯。并利用扫描电镜、X射线衍射和红外光谱分析等测试方法，表征了所制备氧化石墨烯的微观结构。2.通过扫描电镜观察到了氧化石墨烯对水泥水化产物形貌的影响特性，探索了其对水泥水化产物的作用规律。3.研究了不同尺寸的氧化石墨烯对水泥净浆强度和抗渗性能的影响，并结合测试方法研究其作用机理。4.研究了氧化石墨烯对混凝土力学性能和抗渗性的影响，并对其增强机理做了一定的研究。
姜瑞双[6]2017年在《石墨烯水性分散及其水泥基复合材料力学性能》文中指出石墨烯作为新兴的二维碳纳米材料,引起了国内外研究学者的广泛关注和深入研究。石墨烯凭借其优异的力学性能,作为增强材料被应用到聚合物、陶瓷以及橡胶等基体中,能够显着地提高基体的韧性。利用石墨烯的增强增韧作用,改善水泥基体的低韧性、低抗拉等固有缺陷,具有重要的工程应用价值。但对于石墨烯在水泥基材料中的应用研究还很少,其在水泥基体中的微观作用研究更是匮乏。本文主要研究了石墨烯的水性分散工艺,包括表面活性剂非共价化学修饰和混酸共价化学修饰,确定了本试验的最佳分散工艺。并以此为基础,研究了石墨烯水泥基复合材料的制备工艺,并对其抗折强度、抗压强度及弯曲韧性展开系统研究。最后,利用多种微观测试方法,深入探究石墨烯在水泥基体中的微观作用机制。主要成果及结论如下:(1)确定了本试验中最适宜的石墨烯分散工艺:以聚氧代乙烯壬基苯基醚(CO890)作为石墨烯的分散剂,CO890与石墨烯的质量比为5:1,最优超声功率为360 W,最小超声时间为20 min。研究表明,CO890不仅能够吸附到石墨烯表面,还能够与石墨烯边缘的少量官能团相互作用,从而形成空间位阻效应,阻止石墨烯的团聚。(2)随石墨烯掺量的增加,石墨烯水泥净浆复合材料的力学强度呈先增大后减小趋势。在水灰比为0.30时,掺加0.05 wt%的石墨烯水泥净浆试件28 d的抗压强度为95.6MPa,抗折强度为13.4 MPa,与未掺加石墨烯的水泥净浆试件相比,分别提高了25.2%和3.7%。当石墨烯掺量为0.05 wt%时,水泥净浆试件具有最强的弯曲韧性,与空白试件相比,其弯曲韧性和断裂点位移分别提高了55.9%和52.1%。(3)石墨烯也能够改善水泥砂浆的力学性能,在石墨烯掺量为0.05 wt%,养护28d时,水泥砂浆试件的抗折强度提高了24.0%,而抗压强度则提高了13.6%;在掺量为0.08 wt%时,石墨烯水泥砂浆的弯曲韧性达到最大值357.7 N·mm,比空白试件提高77.6%;断裂点位移达到最大值0.313 mm,比空白试件提高58.9%;极限荷载力达到最大值2549.7 N,比空白试件提高39.3%。(4)微观测试结果表明,石墨烯能够弯折、卷曲地嵌入到水泥基体中填充水泥孔隙,减少初始裂缝的存在,降低基体孔隙率,细化孔径分布;此外,二维结构的石墨烯能够延长裂缝扩展路径,有效地吸收和分散能量荷载,改善基体的力学强度。研究表明,石墨烯还能够促进早期水泥水化中链状硅氧四面体的形成,影响了C-S-H凝胶的生成和生长,同时促进CH晶体的结晶化,提高其结构规整度。
顾越[7]2017年在《核壳纳米SiO_2改性水泥基材料性能研究》文中进行了进一步梳理水泥基材料是人类使用最大宗的建筑材料。水泥制造的碳排放量,约占全球碳排放总量的百分之八,低碳问题是水泥基材料发展面临的重大挑战。技术层面上,合理利用辅助胶凝材料和提升耐久性,是缓解低碳问题的两个重要途径。纳米技术冲击了科学研究的每个角落,水泥混凝土领域也不例外,各种纳米粒子,已经用于改性水泥基材料,例如,纳米二氧化硅、纳米氧化铝、氧化石墨烯等。传统与现代的碰撞,赋予了水泥基材料新的活力。纳米材料虽然性能卓越,但与水泥相比,高昂的价格限制了其在本行业的发展与应用。因此,研究价值和应用价值的交叉区域更具现实意义。纳米二氧化硅(NS),作为本行业经济成本最低和应用最广泛的纳米材料之一,结合低碳问题背景,目前它的价值交叉区域主要集中在两个方向:其一内掺NS,利用其早期加速效应补偿辅助胶凝材料的延缓作用。其二表面涂覆NS,密实化水泥基材料表面,提高基体耐久性。NS的作用效果强烈依赖其在基质中的分散性能,实现NS的有效分散仍然是一项重要挑战。基于上述背景,为了提升NS的分散性,并将其合理地应用于改性水泥基材料,本文主要在四个方面展开了研究:其一,针对分散性提升,研究了核壳NS的合成;其二针对早期加速效应提升,研究了一系列核壳NS分子结构和水化加速效应的关系,探明最佳的结构和适宜的掺量;其叁,针对表面涂覆应用,以毛细吸水性能为切入点,探究不同结构核壳NS改性效果,研究核壳NS密实化基体表面机理。其四,为了丰富核壳NS降低基体吸水性能机理,从界面能的角度,研究不同C-S-H表面和水分子的相互作用。本文所取得的主要创新研究成果如下:(1)提出了通过核壳结构提高NS分散性的构想,采用“grafting to”法,合成了一系列纳米二氧化硅-聚羧酸共聚物核壳纳米粒子(NS@PCE),验证了“核壳结构建立→纳米分散性能提升→水化加速效应增强”路径的可行性。(2)研究了 NS@PCE内掺对早期水化性能影响,采用等温水化量热法等实验手段,建立了 NS@PCE核壳结构和早期水化加速效应之间的构效关系。(3)探索了 NS@PCE作为表面涂覆材料密实化水泥基表面的应用,采用吸水性能评价了表面处理后水泥基材料的毛细渗透性能,结合纳米粒子的分散性能和火山灰效应,提出了一个假说,揭示了核壳纳米粒子表面处理的机理。(4)研究了 C-S-H表面变化后与水分子之间的相互作用,采用分子动力学方法,从纳观尺度,探寻了不同钙硅比C-S-H表面和PCE锚固C-S-H表面后与水分子相互作用机理,从界面能角度,揭示了亲水疏水与界面的关系,丰富了核壳NS改性水泥基表面机理。本文的研究对纳米改性水泥基研究方向,有如下启示意义:其一,纳米粒子的分散性提升可以通过构造核壳结构来解决,PCE是最具潜力的壳构造聚合物;其二,纳米材料的表面性质对其性能发挥有举足轻重的作用,杜绝简单拿来主义,构造适宜水泥基材料体系的纳米材料表面,是放大纳米材料价值的重要途径;其叁,表面涂覆应用方兴未艾,能够极大降低纳米粒子应用成本,是纳米粒子在本领域的重点发展方向。
刘治文[8]2015年在《电场活化水拌和水泥混凝土性能的研究》文中研究表明为了改善水泥混凝土的性能,目前最常用的方法就是在搅拌过程中加入混凝土外加剂和矿物掺合料。混凝土外加剂和矿物掺合料的添加虽然能一定程度地改善混凝土的性能,但同时也带来了诸多问题(如配料成本增加等)。基于磁化水拌和水泥混凝土成功的试验研究和应用实例,以及电液压脉冲活化水拌和水泥混凝土成熟的试验研究,加之电场活化水改善水泥砂浆综合性能的试验验证,本文展开了利用电场活化水拌和水泥混凝土的研究,以探究电场活化水对于水泥混凝土性能的影响效果。本文整体采用了理论分析结合试验验证的方法。首先理论分析了水的结构特性,阐明了水能被电场能量活化的可行性和机理;借鉴磁化水、电液压脉冲活化水和电场活化水拌和水泥混凝土(或水泥砂浆)的成功经验,利用实验室现有的两套电场活化水生产装置分别以静置和循环流动的方式对普通自来水进行了活化处理(直至活化水的理化性质趋于稳定,不再有大幅的变化),分析对比了四种电场活化水相对于普通水理化性质的改变程度,最终选择采用高频电场以循环流动活化处理方式生产的活化水进行水泥混凝土拌和的试验研究。然后理论分析了水泥的水化反应、水泥混凝土性能及其各自的影响因素,对高频电场活化水能够加快水泥的水化反应进而改善混凝土的性能进行了推理阐释。最后设计实施了高频电场活化水与普通水拌和水泥混凝土的对比试验和时效性试验,验证了高频电场活化水对于水泥混凝土性能的改善效果。试验结果显示:相比于普通水,高频电场活化水在改善新拌混凝土混合料的流动性、含气量、容重和硬化混凝土的抗压强度以及自身时效性方面,对于C20和C40混凝土有明显的效果,但对于C30凝土,效果则不太明显;高频电场活化水在改善新拌混凝土混合料的保水性、粘聚性以及硬化混凝土的微观结构方面,对于叁种强度等级的混凝土均有明显效果;高频电场活化水在改善新拌混凝土混合料的均匀性方面,没有明显的规律性,且对于不同强度等级的混凝土,其效果也各有差异。
董侨[9]2006年在《沥青混凝土+连续配筋水泥混凝土复合式路面结构与材料研究》文中提出由于我国很多地区重载、超载现象严重,高速公路早期损坏的问题比较突出,因此,提出能够应对重载交通的合理路面结构,提高高速公路的耐久性和长期路用性能迫在眉睫。AC+CRCP复合式路面综合了CRCP在承载力和耐久性方面的明显优势,以及沥青混凝土路面行车舒适和易于养护的优点。它能够在重载交通情况下,提供较好的路用性能,并在较长使用期内不发生结构性破坏,只需对沥青面层进行养护,具有长寿命的特点。针对我国重载、超载严重,水泥资源丰富而沥青资源匮乏的现状,研究和推广AC+CRCP复合式路面,具有很好的应用价值。本文结合工程实践对AC+CRCP复合式路面的结构、材料及路用性能进行了系统全面的研究和分析。首先,讨论分析了CRCP的结构设计,补充了矩形地锚梁内部配筋的验算方法,采用有限元法分析了工字梁的受力情况,从而进一步完善了端部锚固结构的设计,并通过结合工程实际情况,提出了路面结构的最佳方案。然后,针对CRCP的特点和施工要求,研究了其路用水泥混凝土的配合比设计,通过使用包含多种组份的外加剂,提高了混凝土各方面的性能。结合试验路的修建,总结了CRCP施工的技术要点。第叁,通过有限元力学分析和一系列室内外试验,选择了高性能的粘结层材料和合适的施工工艺,提出了一套完整的粘结层材料室内外试验评价方法。第四,根据对试验路使用性能持续两年的观测结果,为复合式路面的设计和使用性能预测评估奠定了基础。观测内容包括:CRCP的裂缝和位移发展情况,复合式路面的温度场,试验路的使用性能等。其中,根据观测结果和传热学原理,采用有限元法深入分析了这种复合式路面的温度场。最后,通过建立车辙预估模型和经济性评价,分析了AC+CRCP复合式路面的长久性性能和推广应用价值。
王宝民, 刘伟[10]2010年在《偏高岭土对高性能混凝土力学性能影响试验研究》文中进行了进一步梳理偏高岭土是由高岭土煅烧并磨细制得,材料来源广泛、价格低廉。最佳煅烧温度为750℃,恒温时间为4h。将偏高岭土替代水泥质量的5%、10%及15%,配制出高强高性能混凝土。研究了偏高岭土对高性能混凝土力学性能的影响。实验结果表明,偏高岭土的掺入提高了混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度,其中抗压强度的提高最为显着,同时对混凝土韧性也有一定程度的提高。偏高岭土的最佳掺量为10%,相应提高立方体抗压强度8.3%。
参考文献：
[1]. 高性能杂化水泥混凝土性能研究[D]. 李明. 大连理工大学. 2003
[2]. 杂化纤维增强导电水泥混凝土的力学及机敏性能研究[D]. 张丽军. 长安大学. 2009
[3]. GO-PC复掺高性能混凝土的制备与性能研究[D]. 陈亚兵. 武汉工程大学. 2017
[4]. 新型氨基磺酸系高性能减水剂的合成及其性能研究[D]. 钱中秋. 重庆大学. 2006
[5]. 氧化石墨烯水泥基复合材料性能研究[D]. 杜涛. 哈尔滨工业大学. 2014
[6]. 石墨烯水性分散及其水泥基复合材料力学性能[D]. 姜瑞双. 大连理工大学. 2017
[7]. 核壳纳米SiO_2改性水泥基材料性能研究[D]. 顾越. 东南大学. 2017
[8]. 电场活化水拌和水泥混凝土性能的研究[D]. 刘治文. 长安大学. 2015
[9]. 沥青混凝土+连续配筋水泥混凝土复合式路面结构与材料研究[D]. 董侨. 东南大学. 2006
[10]. 偏高岭土对高性能混凝土力学性能影响试验研究[J]. 王宝民, 刘伟. 公路交通科技. 2010
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