氧化石墨烯改善水泥基复合材料性能的影响研究

为改善水泥基复合材料性能,减少氧化石墨烯(GO)在水泥水化环境中聚沉,采用改进的Hummer法制备GO,并加入聚羧酸减水剂(PC)掺配水泥砂浆,使GO更好地分散在水泥基复合材料中。通过强度试验、冻融循环试验和压汞法试验研究不同掺量GO对水泥复合材料性能的影响,结果表明:1) 0. 03%掺量的GO可使水泥砂浆28 d抗折、抗压强度分别提升28. 5%和21. 2%; 2) 0. 03%为掺量的GO可使水泥砂浆在冻融循环中强度损失率最小; 3)GO能够改善水泥基复合材料孔径分布。     

掺合材对水泥基材料导电性能的影响研究

介绍了导电水泥基材料的导电机理;比较了掺合材(硅灰、矿渣、煤渣)、石墨和钢纤维对水泥基材料的电阻和强度的影响,研究了不同水泥基材料在不同养护龄期内电阻率的变化,并分析了水泥基材料在交流电源下的升温效果.结果表明:掺合材的加入使水泥砂浆的电阻率增加,掺硅灰的水泥基材的电阻增加最显著,49 d龄期的电阻为56.05×105Ω·m,为砂浆水泥基材的254%;水泥基材料的导电率,在龄期35 d后趋于稳定;综合电导率和强度两个因素分析研究表明,不锈钢纤维水泥基材料可作为水泥基发热体.     

预分散硅灰对水泥路面抗氯离子渗透性能的影响

为了研究抗氯离子渗透对水泥混凝土耐久性的影响,论述了水泥混凝土路面的盐蚀破坏及化学机理,通过分析采用机械分散方法预处理过的硅灰对水泥净浆力学性能的影响,优选出外加材料硅灰的掺量范围,然后进行了水泥抗渗性研究试验,分别测试了未掺硅灰、掺未预分散硅灰和掺预分散硅灰的3种水泥净浆试样的力学性能以及抗氯离子的渗透性,总结出外加材料硅灰的最佳处理方式以及最佳掺量。     

硅灰掺加方式对混凝土阻尼性能影响

为了研究硅灰对混凝土阻尼性能的影响,从硅灰掺加方式和掺量角度出发,通过采用SFAD(硅灰按水泥质量比掺入混凝土)和SFRE(硅灰等质量取代细集料掺入混凝土)两种掺加方式,并基于硅灰的不同掺量,研究了硅灰对混凝土动态性能和静态性能的影响,建立了硅灰与混凝土抗压强度和阻尼比的线性关系。研究结果表明:与基准混凝土相比,SFAD混凝土抗压强度提升效果高于SFRE混凝土,硅灰掺量与抗压强度正相关,相关系数R2分别为0.9824和0.9550;SFRE混凝土比SFAD混凝土阻尼性能更优异,且SFRE混凝土阻尼比与硅灰掺量呈良好的负相关关系,相关系数R2高达0.9934,SFRE混凝土最佳硅灰掺量为5%左右。     

桥墩冲刷破坏纤维水泥基修补材料试验研究

为研究用于混凝土桥墩冲刷破坏的修补材料,采用正交试验法,设计制作纤维水泥基修补材料并进行力学性能研究。在水泥基复合材料中加入pp纤维,采用低水胶比,进行纤维水泥基修补材料试配,将硅灰、粉煤灰、pp纤维和减水剂设为正交因素,根据各因素水平确定正交试验配合比,制备各组配合比试件并测试其抗折强度、抗压强度、耐磨性和抗冲击性,对试验结果进行对比分析。试验结果表明:配制的纤维水泥基修补材料具有优异的力学性能、耐磨性和抗冲击性;纤维和减水剂对修补材料施工性能影响较大;硅灰对修补材料性能有显著影响,增加硅灰掺量会提高力学性能、磨耗性和冲击韧性,但会降低延性指数;增加纤维掺量可以提高延性指数。将该修补材料运用于实际工程中,施工性能良好,修补结构表面无明显开裂、脱落等现象,对于原主体结构具有良好的保护性能。     

石墨烯水泥基导电复合材料性能研究及冻融循环的影响

普通水泥基材料在遭受到冻融循环过程时,会使得结构内部因应力过大产生裂隙,造成建筑结构损坏,承载力下降等后果,严重影响了结构的耐久性与稳定性,使建筑使用寿命降低。石墨烯是单原子层的二维材料,在电学、力学、耐腐蚀和稳定性等方面有着突出的表现,引起了各国科学家的广泛研究。石墨烯水泥基复合材料中的石墨烯纳米结构能够调节硬化产物的形貌和结晶取向,优化复合材料结构中孔径尺寸及分布,从而提升水泥基材料的致密性和导电性。实验研究了石墨烯改性水泥基材料的微观形貌特征和结晶结构以及冻融循环条件下电阻值变化特性,对于研究其在恶劣条件下的耐久性及稳定性具有重要意义。     

片状石墨烯对水泥胶砂力学性能的影响

为研究石墨烯对水泥胶砂力学性能的影响，采用聚氧代乙烯壬基苯基醚(CO-520)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)对石墨烯进行分散，制备了不同石墨烯掺量、不同水灰比下的石墨烯改性水泥胶砂，并借助抗压抗折试验及扫描电子显微(SEM)研究了石墨烯对水泥胶砂力学性能的增强效果及增强机理。结果表明：CO-520分散剂能有效改善石墨烯在水泥胶砂中的分散性；石墨烯的掺入显著增加了水泥胶砂7 d、28 d的抗折和抗压强度；3种水灰比均在掺量为0.07wt%取得最佳值，28 d的抗折和抗压强度分别增加了37.8%、9.4%;石墨烯掺量相同时，水泥胶砂的抗折和抗压强度均随水灰比的上升而下降。这是因为石墨烯片层以多样性形态填充在水泥基材料的孔隙中，从而细化水泥基基体的孔径尺寸，提升了水泥基体间的胶结强度，增强了水泥胶砂材料的力学性能。     

掺膨胀珍珠岩水泥基复合吸波材料的研究

以钢渣复合水泥作为胶凝基体,掺入低介电常数的多孔无机材料改善基体的表面波阻抗和内部电磁波传输通道,制备出新型水泥基复合吸波材料.试验研究了钢渣改性水泥电磁参数及反射率的变化,膨胀珍珠岩掺量变化对水泥基复合材料吸波性能的影响.结果表明:当掺入30％钢渣微粉,膨胀珍珠岩掺量在50％,厚度为20 mm时,在4～8 GHz频段范围内最小反射率达-26.9 dB,小于-10 dB的频带宽度达2 GHz;在8～18 GHz范围内反射率均小于-9 dB,最小吸收峰值为-10.4 dB,材料呈现出较好的吸波性能.膨胀珍珠岩的掺量存在一个最佳值,理想范围在50％～60％之间.     

减缩抗裂型水泥基材料及其工程应用

设计了干燥收缩、自生收缩、椭圆环约束等试验手段,研究了矿物质微膨胀剂、硅灰和减缩剂对水泥基材料体积稳定性的影响及其作用机理。试验结果表明:(1)矿物质微膨胀剂具有较强的收缩补偿作用,随其掺量的增加,干燥收缩与自生收缩降低,当掺量为25%时,可使初始开裂时间延长至82 h。(2)随硅灰掺量的增加,干燥收缩和自生收缩增大,当掺量为10%时,初始开裂时间降低至22 h,此时开裂敏感性最大,因此硅灰掺量应合理控制。(3)减缩剂可以大幅度降低砂浆的开裂敏感性,且与其他外加剂相容性良好,对养护温度变化不敏感。由此,设计制备出一种用于重大工程结构混凝土保护层的体积稳定性优良的减缩抗裂型水泥基材料。此外还介绍了"矿物质微膨胀剂-减缩剂-混杂纤维"裂缝控制技术在武汉长江隧道工程中的应用情况。     

材料组成对常温养护UHPC基体性能的影响

为提高UHPC实用性,在常温养护条件下,制备出性能更好的超高性能混凝土,本文研究了不同原材料品种及掺量对常温养护UHPC基体性能的影响。结果表明:0. 18为协调UHPC工作性与强度的最佳水胶比;水泥品种对UHPC基体流动性的影响较大;试验所用4种硅灰中,掺锆质硅灰基体流动性最大,强度最小;掺半增密硅灰的基体流动性最小;白硅灰对基体强度的提高作用最强。对于不同水泥制备的基体,硅灰在不同掺量时使其强度达到最高。减水剂种类对UHPC基体流动性有很大影响。     

碳纤维水泥基复合材料加固节理岩体试验

为了研究碳纤维水泥基复合材料对节理岩体的加固效果、加固机理及最优碳纤维掺量值,在超细水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰等修复材料中,考虑0、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%这5种不同的碳纤维掺量,对加固前、后节理岩样分别进行了直剪试验。研究结果表明:加固前、后节理岩样的剪切力-剪切位移曲线变化特征明显,由无峰值强度曲线转变为有峰值强度曲线,并出现明显的应变软化阶段和残余强度阶段;碳纤维掺量(质量分数)从0增加到1.00%时,节理岩样的峰值抗剪强度、残余抗剪强度在5种法向应力下分别提高13.0%~54.1%和0.61%~44.7%,剪切刚度增大32.4%~216.8%,黏聚力和摩擦角分别增大127.3%~266.5%和4.3%~20.4%;当碳纤维掺量为0.75%左右时,节理岩样加固后抗剪性能的综合增强效果最为明显;结合节理面形貌特征和加固后剪切破坏面特征分析发现,水泥浆复合材料对节理面具有较好的充填作用和胶结作用;在水泥基材中掺入碳纤维时,一方面类似于"加筋"材料,可在纯水泥浆的基础上进一步提高浆体的强度和整体性,限制节理面剪切过程中微裂纹的开展,另一方面碳纤维对受剪浆体提供了较好的"锚固"作用,进一步增加浆体与节理面的粘结性能,使得浆体本身、浆体与节理面之间胶结面的抗剪性能明显增强,从而显著提升加固后节理岩体的综合抗剪性能。     

沥青路面PVA纤维束分散技术及均匀性评价

为将PVA纤维束分散成单丝状态并均匀分散在沥青中,充分发挥PVA纤维在沥青路面中的加筋、吸附、阻裂作用,首先通过复合材料界面理论,对矿粉、普通水泥、粉煤灰、石墨烯4种分散粉体以及PVA纤维表面能进行测试,优选出分散粉体,将PVA纤维由柬状分散成单丝状.其次采用"挤压法"将单丝PVA纤维均匀分散在沥青中,解决传统搅拌方式下纤维在沥青中绕轴分散不均的情况.最后利用动态剪切流变仪DSR对PVA沥青胶浆车辙因子进行测试.结果 表明:相同表面积下,矿粉在4种分散粉体中对PVA纤维柬的黏附功最大;"挤压法"能够很好地均匀分散PVA纤维于沥青中,采取了该方法后,PVA纤维对沥青胶浆的高温稳定性有较大提升.     

基于正交试验的活性粉末混凝土配合比设计

活性粉末混凝土(RPC)是近年来研制出的一种新型超高性能水泥基材料,具有很高的强度、韧性和耐久性.采用正交试验的方法,研究水胶比、砂胶比、硅灰和粉煤灰掺量对RPC强度的影响.研究结果表明,RPC抗压强度的影响因素次序依次为水胶比、硅灰掺量、粉煤灰掺量及砂胶比;当水胶比为0.14、硅灰掺量为18％、粉煤灰掺量为20％、砂胶比为1/1.2时,可配制强度极高的RPC.     

不同含气量对水泥混凝土路面抗盐冻性能的影响分析

通过在水泥混凝土加入引气剂,引入大量均匀、稳定、封闭的微小气泡,来提高水泥混凝土路面抵抗除冰盐剥蚀破坏的能力.以混凝土剥落量为评价指标分析了不同含气量对水泥混凝土路面抗盐冻性能的影响.试验结果证实,当水泥混凝土含气量为6％左右时,水泥混凝土路面具有良好的抗盐冻剥蚀性能.     

碳纤维水泥基复合材料加固节理岩体试验（双语出版）

为了研究碳纤维水泥基复合材料对节理岩体的加固效果、加固机理及最优碳纤维掺量值,在超细水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰等修复材料中,考虑0、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%这5种不同的碳纤维掺量,对加固前、后节理岩样分别进行了直剪试验。研究结果表明：加固前、后节理岩样的剪切力-剪切位移曲线变化特征明显,由无峰值强度曲线转变为有峰值强度曲线,并出现明显的应变软化阶段和残余强度阶段;碳纤维掺量（质量分数）从0增加到1.00%时,节理岩样的峰值抗剪强度、残余抗剪强度在5种法向应力下分别提高13.0%~54.1%和0.61%~44.7%,剪切刚度增大32.4%~216.8%,黏聚力和摩擦角分别增大127.3%~266.5%和4.3%~20.4%;当碳纤维掺量为0.75%左右时,节理岩样加固后抗剪性能的综合增强效果最为明显;结合节理面形貌特征和加固后剪切破坏面特征分析发现,水泥浆复合材料对节理面具有较好的充填作用和胶结作用;在水泥基材中掺入碳纤维时,一方面类似于“加筋”材料,可在纯水泥浆的基础上进一步提高浆体的强度和整体性,限制节理面剪切过程中微裂纹的开展,另一方面碳纤维对受剪浆体提供了较好的“锚固”作用,进一步增加浆体与节理面的粘结性能,使得浆体本身、浆体与节理面之间胶结面的抗剪性能明显增强,从而显著提升加固后节理岩体的综合抗剪性能。     

中强抗冻砼试验研究

中等强度砼由于水灰比较大而抗冻性能较差,在对其引气后随着砼中含气量的不断增加,砼冻融循环次数先增加后减小,强度不断减小.在砼中加入掺合料并对其引气能够明显提高其抗冻性能,试验结果表明,单掺6%硅灰、双掺6%硅灰与10%矿渣、双掺6%硅灰与10%粉煤灰,含气量保持在5%左右时冻融循环次数均能达到300次以上.     

CPG桩身混凝土配合比设计及抗压强度的试验研究

基于水泥火山灰碎石桩(简称CPG桩)的工程应用特点,开展了CPG桩身混凝土配合比设计及抗压强度的试验研究,探讨掺加3%和5%硅灰对不同强度等级的火山灰混凝土抗压强度的影响。研究结果表明:加入5%的硅灰能够明显提高火山灰混凝土的抗压强度,建议在CPG桩身混凝土配合比设计中掺加5%硅灰。     

水泥稳定复合再生混合料路用性能研究

针对旧混凝土再利用问题提出采用天然集料取代9．5 mm以下的再生骨料,然后与大于9．5 mm 再生骨料进行复合设计得到的水泥稳定类基层材料。通过抗压、劈裂、弯拉试验评定材料力学性能,采用抗冻性和干缩性试验评定材料的耐久性能。结果表明在水泥剂量为5％时的性能优与4％水泥掺量。复合再生混合料试件标准养护28 d后,相对纯再生混合料而言,抗压强度提高38．93％,劈裂强度提高18．03％,弯拉强度则提高了45％。其抗压、劈裂、弯拉强度与天然集料混合料相差低于5．5％,这种材料不仅具有良好的力学性能和耐久性能,而且能够提高环境、经济效益。     

纤维-水泥基材料的界面黏结性能

为了研究纤维-水泥基材料界面区的结合状况,进一步提升纤维-水泥基材料的使用性能,通过回顾国内外关于界面黏结性能的研究现状,针对纤维-水泥基体界面结构,重点讨论3种纤维增强水泥基材料的界面黏结性能,并对纤维增强水泥基材料的界面黏结性能进行归纳总结。     

周南高速公路混凝土阻尼作用机理

为提高周南高速公路混凝土结构物的减振性能,利用当地工业废弃物(硅灰),根据硅灰的掺加方式及掺入量,制备不同的高阻尼混凝土。研究硅灰的掺加方式和掺入量对混凝土的抗压-抗折强度比及阻尼比的影响,并利用SEM、MIP和显微硬度仪研究硅灰对混凝土阻尼性能的作用机理。结果表明:SFRE混凝土的阻尼性能比SFAD混凝土优异;硅灰替代率为15%时,SFRE混凝土大孔径的比例最高,水化产物连接不密实,界面过渡区显微硬度最低,对混凝土阻尼的提升效果最佳。