水泥基复合材料

摘要： 水泥基作为一种新型的复合材料,在建筑工程中得到了有力的推广和使用,这种复合型的材料相对来说成本比较低,而且组成的原材料比较常见,各方面的性能也比较稳定,但是缺点也很明显,比如材料本身比较脆,而且抗拉伸以及抗裂强度都不太高,所以使用不当会降低实际效果。随着科技的进步和社会经济的发展,对新型的建筑材料要求也越来越高。对于水泥基所暴露出来的缺点,可以通过加入纤维来增强材料整体的拉伸性和抗开裂性,这种材料整体韧性较强,而且抗裂能力也较高,如果能在建筑中广泛应用,可以增加建筑的使用寿命。经过数据证明,传统的混凝土脆性较强,所以导致耐久性不高,而在水泥基复合材料中加入纤维,不但可以提高材料整体的延展性,而且对于混凝土构件脆性的降低也有一定的效果。基于此,本文对再生砂浆粉纤维增强水泥基复合材料拉伸及开裂性能进行研究,以供参考。

摘要： 本工作开展了钢网片-聚乙烯(PE)纤维增强水泥基复合材料的中低速动态拉伸性能试验研究,研究了其破坏状态、强度特性和能量吸收特性,并研究了纤维体积含量、钢网片层数和拉伸速率对其动态拉伸性能的影响。试验结果表明:PE纤维和钢网片的添加提高了水泥基复合材料的抗拉强度、变形能力与耗能能力。相对于基体材料,钢网片-PE纤维水泥基复合材料具有较为显著的增强和增韧效应。钢网片的主要作用是提高材料的抗拉强度,PE纤维的主要作用是提高材料的变形能力和耗能能力。纤维体积含量、钢网片层数和拉伸速率均对钢网片-PE纤维水泥基复合材料的动态拉伸性能有一定程度的影响。随着PE纤维体积含量的增加,材料的抗拉强度和耗能能力逐渐提高,当拉伸速率为1 mm/min时,纤维体积含量为0.5%的试件峰值应力比基体试件提高了约17%。随着钢网片层数的增加,材料的抗拉强度有较大幅度的提高,添加一层和两层钢网片的试件峰值应力比基体试件分别提高了约65%和192%;但此时材料的变形能力降低。随着拉伸速率的增大,材料的抗拉强度逐渐提高。在中等拉伸速率条件下,材料仍表现出明显的应变硬化性质,具有良好的韧性和耗能能力。

摘要： 为了解水泥基复合材料(cement-based composite,CBC)在复杂冻融环境下耐久性能的劣化规律,采用单面冻融试验来评价水泥基材料在水和硫酸钠溶液中的耐久性,分别测试了其宏观性能(剥落量、相对动弹性模量)和微观孔结构参数(含气量、气泡间距系数、气泡比表面积、气泡平均弦长)。运用灰色关联理论,计算孔结构参数和相对动弹性模量的关联度以评价其对宏观性能的影响并建立了基于孔结构参数的相对动弹性模量预测模型。

摘要： 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%。

摘要： 综述了掺微胶囊的水泥基复合材料自修复性能的研究成果,包括微胶囊的制备方法、微胶囊的自身性质、微胶囊对水泥基复合材料性能的影响、微胶囊修复水泥基复合材料的机理和修复效果,对比讨论了相关文献的试验结果,并展望了水泥基复合材料自修复性能研究的发展方向。

摘要： 以白色硅酸盐水泥作为主要胶凝材料,采用注浆成型、常温常压干燥工艺制备新型无机纳米SiO_(2)气凝胶/水泥复合隔热板(ACP)。并通过FT-IR、氮气吸附等方法系统研究了SiO_(2)气凝胶掺量对ACP微观结构和热物性参数的影响。结果表明:气凝胶掺量与导热系数、密度呈线性负相关,而与平均孔径和比表面积总体呈正相关。此外,其吸附/脱附等温线的迟滞回线属于H3型,并且当气凝胶掺量为15%时,ACP的导热系数和密度较对照样品分别降低了47.2%和32.2%。

摘要： 研究了在玄武岩纤维体积掺量分别为0.1%、0.2%、0.3%,长度分别为6、12、18 mm条件下,玄武岩纤维增强水泥基复合材料试件的抗压强度、劈裂抗拉强度及破坏模式。通过试验可知:抗压和劈裂抗拉试验中,破坏模式均为脆性破坏和具有延性特征的破坏2种模式,加入玄武岩纤维能明显提高试件的抗压、抗拉强度,且脆性效果得到明显改善。当纤维体积掺量为0.1%、长度为6 mm时,立方体抗压强度最高,为49.72 MPa;当纤维体积掺量为0.2%、长度为12 mm时,劈裂抗拉强度最高,为3.63 MPa。

摘要： 传统水泥基复合材料工艺较为成熟,且具有较为优异的性能,耐水耐火,稳定性好,耐腐蚀性能优越,在建筑工业中广泛应用。然而砂浆混凝土结构下的水泥基复合材料也有明显的缺陷,如功能性单一,脆性大,抗渗能力较差等。为了使得水泥基复合材料可以应用在更多的特殊领域上,新型的水泥基复合材料采用了纤维增强等方式来拓宽应用面。该文简单介绍了目前国内外纤维增强水泥基复合材料的种类,阐述了纤维增强方式和机制,对不同种纤维类型对水泥基复合材料的影响进行了总结和分析,并对未来纤维增强混凝土的发展进行了展望。

摘要： 为研究表面改性聚乙烯醇(PVA)纤维对ECC静力学特性及破坏形态的影响,对不同纤维掺量的ECC进行了抗折强度、抗压强度及劈裂抗拉强度试验。结果表明:在标准条件下养护28天后,纤维的加入能显著改善水泥基复合材料的力学特性指标,试件的抗折强度、抗压强度及劈裂抗拉强度均与纤维掺量呈正相关,相较之下,纤维掺量对抗压强度的影响最小。改性PVA纤维能显著减轻水泥基复合材料的破坏程度,极大地改善水泥基复合材料的脆性,相较于基体材料,ECC具有较好的延展性和韧性,吸能效果较好。

摘要： 为探究骨料粒径与形态对高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)性能的影响,使用分样筛将建筑用河砂筛分为四级粒径,并利用光学显微镜量化了每组砂的平均粒径、圆度和球度。分别对使用每组砂配置出的ECC进行相关材性试验,并使用扫描电镜(SEM)对拉伸断面进行观察。结果表明,ECC抗压强度、弹性模量随用砂粒径减小而增大,受压破坏呈延性破坏,残余应力降至峰值应力的35%左右时趋于稳定不再下降;极限拉应变随粒径减小而增大;抗弯性能变化与抗拉性能具有相同规律;抗剪强度随粒径减小而减小。线性回归发现,粒径与材料抗压强度、极限拉应变、抗剪强度和抗弯强度的相关系数介于0.69与0.96之间。

摘要： 为了满足结构工程对修复材料提出的抗裂、增韧及早强的实际需求,本文研究纤维类型、缓凝剂及早强剂对高延性水泥基复合材料(HDCC)的早龄期力学性能、凝结时间与荷载-位移特征的影响.结果表明,不同纤维增强HDCC的24h龄期抗折与抗压强度均分别超过了16MPa、37MPa,表现出早强特征;进口PVA纤维增强HDCC表现出更大的弯曲荷载极大值与对应的跨中位移,国产二种PVA纤维的弯曲荷载极大值相当,跨中位移均小于进口纤维增强体系.缓凝剂则有效地延长了凝结时间,早强剂则提高了HDCC的抗折强度.将制备的HDCC材料在某桥梁工程箱梁的结构修补中得以应用,取得了良好的抗裂与增韧效果.

摘要： 本文主要研究碳纳米管硫铝酸盐水泥基复合材料的力学性能和微观结构,试验结果表明,当碳纳米管掺量为0.08wt％,力学性能最佳.采用扫描电镜、X射线衍射仪和压汞仪多种测试手段研究碳纳米管对复合材料的微观作用机理,结果表明:碳纳米管的加入,能够促进水泥水化;降低基体的孔隙率,细化孔径,密实基体结构;碳纳米管通过桥联、网状填充等方式填充在裂缝和孔隙中,有效地吸收和分散能量荷载,改善基体的力学强度。

摘要： 通过测试宏观抗压强度,同时采用XRD和TG-DTA技术对大掺量矿渣石膏水泥基复合材料的水化特性进行了研究,研究表明:大掺量矿渣石膏水泥基材料早期强度远低于纯水泥,但其强度发展较快,尤其是7～28d阶段,28d强度基本达到42.5MPa水平,90d龄期强度除SG-4试件均超过纯水泥水平.试件早期强度随着熟料含量的增加而增长,而后期强度并不遵循这一规律,水化后期主要是矿渣粉中活性Al2O3与活性SiO2参与水化反应,提高了体系抗压强度.SG系列水化产物主要为C-S-Ⅱ凝胶和Aft,而纯水泥试样有大量Ca(OH)2而几乎无Aft存在.熟料含量对早期水化产物数量影响较大,而对水化产物种类及水化后期产物数量影响不大.

摘要： 石墨烯是一种新型二维碳纳米材料,具有优越的力学、热学和电学性能,是综合性能最好的纳米材料.石墨烯水泥基复合材料预期具备优异的强度、韧性、耐久性及导电等性能.本文结合石墨烯的特性,综述了石墨烯在水性溶液中的分散性及其在水泥基复合材料中的应用研究进展,同时分析了当前研究中存在的问题和不足,为进一步开展石墨烯水泥基复合材料的研究提供参考.

摘要： 本文采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)悬浮液,通过FTIR、XRD和AFM一系列测试对GO晶体结构、尺寸形态进行了表征,考察了氧化石墨烯掺量和水灰比的变化对氧化石墨烯水泥基复合材料力学性能和微观结构的影响.研究结果表明:氧化石墨烯水泥基复合材料抗折抗压强度随GO掺量增加呈现先提高后降低的趋势,当GO掺量为0.03％时,抗折强度到达最大值13.72MPa,对高水灰比条件下水泥胶砂强度的提高更显著.通过SEM对水泥胶砂结构进行表征,发现GO能够优化水泥水化产物的结构形态,细化晶体尺寸,形成更加致密均匀的网络结构,从而改善水泥材料的宏观性能.

摘要： 水泥水化进程复杂,所形成的水化产物缺陷较多,因而导致水泥基复合材料的力学性能及耐久性较差,如何对水泥水化行为进行调控成为了研究的热点.氧化石墨烯(GO)是由石墨氧化制备石墨烯的中间产物,因其存在大量的活性基团,在水泥基复合材料领域具有广阔的应用前景.概述了氧化石墨烯的选择及制备,论述了氧化石墨烯增强水泥基复合材料的流变性、微结构、物理力学性能及耐久性,重点阐述了氧化石墨烯对水泥基复合材料水化及性能调控的作用机理,针对当前研究中存在的问题进行了总结,并对未来的研究工作进行了展望.

摘要： 为了发展可持续、长寿命化的海洋浮式结构,在分析我国深远海海洋浮式结构装备现状和结构材料应用发展现状的基础上,原创性地提出了基于超高性能水泥基复合材料的复合浮式结构模块(UHPC-EPS),并对该复合结构的总体概念进行了介绍,回顾了超高性能水泥基复合材料研究与应用发展,对该新型复合结构模块的应用领域进行了可行性分析与展望.本文为创新可持续型浮式结构提供了参考.

摘要： 将制备的GO与减水剂和拌合水超声处理后用于制备水泥基复合材料,研究结果表明,GO纳米片层在水泥基体中达到了均匀分散,水泥水化产物成为了规整形状的多面体状水化晶体,通过其交织交联形成了大规模规整致密的微观结构.当GO掺量为0.03％时,尺寸为30～190nm GO的水泥基复合材料28d时的抗压强度和抗折强度比对照样品分别提高了78.8％和112.7％,尺寸为110～410nm GO的水泥基复合材料的抗压强度和抗折强度分别提高了72.3％和93.9％,水泥基复合材料的耐久性显著提高.同时提出了水泥基复合材料微观结构形成机理.

摘要： 全无缝桥具有吸纳变形能力强和抗震性能强等优点,在中小桥中应有广泛,但由于全无缝桥用混凝土配筋路面板受材性的限制,变形能力弱,开裂严重,带裂缝工作时在反复温度荷载作用和行车荷载作用下,其裂缝宽度会增大,耐久性差.本文旨在探索将具有应变硬化和多缝开裂特点的新型建筑材料ECC引入全无缝桥,形成ECC路桥连接板的可行性.ECC路桥连接板具有以下优点:①缩短全无缝梁台后结构长度;②简化台后结构形式和改善台后结构受力性能和提高结构耐久性;③有望增加无缝桥梁的适用长度(大于100m).

摘要： 全无缝桥具有吸纳变形能力强和抗震性能强等优点,在中小桥中应有广泛,但由于全无缝桥用混凝土配筋路面板受材性的限制,变形能力弱,开裂严重,带裂缝工作时在反复温度荷载作用和行车荷载作用下,其裂缝宽度会增大,耐久性差.本文旨在探索将具有应变硬化和多缝开裂特点的新型建筑材料ECC引入全无缝桥,形成ECC路桥连接板的可行性.ECC路桥连接板具有以下优点:①缩短全无缝梁台后结构长度;②简化台后结构形式和改善台后结构受力性能和提高结构耐久性;③有望增加无缝桥梁的适用长度(大于100m).

摘要： 一种Al基复合材料及利用该Al基复合材料快速制备TiAl基复合材料板材的方法，本发明涉及复合材料及利用复合材料制备板材的方法。本发明要解决目前制备TiAl基合金存在反应速率过慢导致其生产周期过长的问题。一种Al基复合材料，由Al和增强体制成；或由Al和合金元素制成；方法：一、打磨；二、清洗；三、热压；四、退火、致密化处理。本发明反应速率较快，生产周期短；生产工艺简单易行，成本低；组织细小且可控。本发明用于制备TiAl基复合材料板材。

摘要： 一种Al基复合材料及利用该Al基复合材料快速制备TiAl基复合材料板材的方法，本发明涉及复合材料及利用复合材料制备板材的方法。本发明要解决目前制备TiAl基合金存在反应速率过慢导致其生产周期过长的问题。一种Al基复合材料，由Al和增强体制成；或由Al和合金元素制成；方法：一、打磨；二、清洗；三、热压；四、退火、致密化处理。本发明反应速率较快，生产周期短；生产工艺简单易行，成本低；组织细小且可控。本发明用于制备TiAl基复合材料板材。

摘要： 本发明涉及高延性水泥基复合材料用改性聚乙烯醇纤维、改性方法及其复合材料，所述的对纤维进行改性是为了改善纤维与水泥基体的界面性能，具体的是将聚乙烯醇纤维加入KMnO4/H2SO4溶液中，预处理一段时间后，然后在纤维表面包覆上一层石墨粉，所得到的处理后的纤维能改善纤维与水泥基体的界面性能且改善纤维的分散性，提升纤维增强水泥的强度与延性。

摘要： 本发明涉及一种由超高性能水泥基复合材料浇筑的超高性能水泥基π形梁，该π形梁满足：H1/B1＝0.2～1；T1/H1＝0.01～0.3；T2/B3＝0.1～0.5；B2/B1＝0.2～0.8；B3/B2＝0.1～0.5；T2/H1＝0.02～0.2；R2/R1＝0.3～0.8；R3/R2＝0.1～0.5；1500mm≤B1≤5000mm；500mm≤H1≤3000mm；跨度L＝10m～200m。本发明涉及的超高性能水泥基复合材料，通过对多元胶凝材料的颗粒级配和骨料的颗粒级配进行优化，并通过化学添加剂，使材料在具有良好流动性的前提下，满足28d标养下抗压强度达到170MPa以上。本发明由于采用超高强度的水泥基复合材料以及高强筋材，并通过合理构造优化设计，整个构件在保证承载力的同时，具有轻质、耐久、上部结构与桥面板一体化、可实现快速预制装配等特点，可用于公路、铁路等领域中小型桥梁的快速建设。

摘要： 本发明提出一种水泥基复合材料，所述水泥基复合材料包括胶凝材料、骨料、水、钢纤维、减水剂及消泡剂，其中，所述胶凝材料包括水泥及硅微粉，所述硅微粉与所述水泥的质量比在7％～15％，所述水与所述胶凝材料的质量比在0.12～0.3。本发明还提出一种水泥基复合材料支撑构件，上述水泥基复合材料及水泥基复合材料支撑构件的立方体抗压强度高，大于大理石的抗压强度，可根据实际需要，在成型模具中加入螺栓，螺母，精密安装座或者预制管道等，不需进行额外加工，方便安装使用且成本低。

摘要： 本发明提供了一种水泥基复合浆料及其制备方法、水泥基复合材料制备方法。水泥基复合浆料制备方法包括：称取质量比为(0.0001～0.1):1:(0.00005～0.1)的玄武岩纤维、水泥以及氧化石墨烯；将所述玄武岩纤维与所述水泥均匀混合，得到玄武岩纤维与水泥混合物；将氧化石墨烯均匀分散于水中，得到氧化石墨烯水溶液；将所述玄武岩纤维与水泥混合物和所述氧化石墨烯水溶液均匀混合，加入填料，搅拌，得到水泥基复合浆料。水泥基复合材料制备方法包括将所述水泥基复合浆料成型养护，得到水泥基复合材料。本发明的水泥基复合材料性能优异，制备方法简单，能够实现大规模的实施应用。

摘要： 本发明涉及高延性水泥基复合材料用改性聚乙烯醇纤维、改性方法及其复合材料，所述的对纤维进行改性是为了改善纤维与水泥基体的界面性能，具体的是将聚乙烯醇纤维加入KMnO4/H2SO4溶液中，预处理一段时间后，然后在纤维表面包覆上一层石墨粉，所得到的处理后的纤维能改善纤维与水泥基体的界面性能且改善纤维的分散性，提升纤维增强水泥的强度与延性。

摘要： 本发明公开了一种水泥基复合材料及制备水泥基砂浆的方法，解决了现有技术制备水泥基砂浆存在的强度不高、耐久性差的技术问题。其中水泥基复合材料，按重量份计，包含以下组份：水泥180～250份、水80～115份、细骨料360～450份、CGO 2～8份、分散剂1～3份。本发明通过利用新型石墨烯/碳纳米管原位共生材料，大幅提升了水泥基砂浆的抗氯离子渗透性能、抗压强度及抗折等综合性能。同时，还提供详细的制备工艺，为配制新型氧化石墨烯/碳纳米管原位共生材料增强的水泥基砂浆提供技术参考。

摘要： 本发明涉及一种由超高性能水泥基复合材料浇筑的超高性能水泥基桥面板，该水泥基桥面板满足：H/B≤0.03；h/B≤0.025；H≥h+15mm；1≤L/B≤4；B1、B2、B4≥30mm；B3≥40mm；b/B＝0.05～0.15；b≤L1≤b+B1；桥面板中间段配筋率1％～10％，两侧加强段配筋率5％～15％，筋材屈服强度≥400MPa；自重≤240kg/m2。本发明由于采用超高强度的水泥基复合材料以及高强筋材，具有高承载力的同时兼备自重轻(只有普通钢筋混凝土桥面板的20％到40％)、耐疲劳、耐腐蚀、高寿命(理论寿命可达150年以上)、安装快速、省时省工(工程量、工期都比普通钢筋混凝土桥面板减少50％到70％)等优点，可用于公路、铁路等领域中小型桥梁的新建工程或旧桥改造工程。

摘要： 本发明涉及一种由超高性能水泥基复合材料浇筑的超高性能水泥基π形梁，该π形梁满足：H1/B1＝0.2～1；T1/H1＝0.01～0.3；T2/B3＝0.1～0.5；B2/B1＝0.2～0.8；B3/B2＝0.1～0.5；T2/H1＝0.02～0.2；R2/R1＝0.3～0.8；R3/R2＝0.1～0.5；1500mm≤B1≤5000mm；500mm≤H1≤3000mm；跨度L＝10m～200m。本发明涉及的超高性能水泥基复合材料，通过对多元胶凝材料的颗粒级配和骨料的颗粒级配进行优化，并通过化学添加剂，使材料在具有良好流动性的前提下，满足28d标养下抗压强度达到170MPa以上。本发明由于采用超高强度的水泥基复合材料以及高强筋材，并通过合理构造优化设计，整个构件在保证承载力的同时，具有轻质、耐久、上部结构与桥面板一体化、可实现快速预制装配等特点，可用于公路、铁路等领域中小型桥梁的快速建设。