聚合物改性晶须水泥基材料可行性研究

合集下载

聚合物水泥砂浆的研究及应用

防水材料聚合物水泥砂浆既可以用于刚性防水材料, 又可以作为柔性防水材料。聚合物水泥砂浆作为柔性放水材料应用时, 主要是以防水涂料形式使用。胶黏剂由于聚合物水泥砂浆具有良好的粘结能力和良好的协调性 , 可以作为一种良好的胶黏剂, 如瓷砖胶黏剂; 界面处理剂等。防腐蚀聚合物水泥砂浆比普通混凝土的抗渗性、耐介质性能好得多, 能阻止介质渗入, 从而提高砂浆结构的耐腐蚀性能。因此在许多防腐蚀场合得到应用, 主要有防腐蚀地面( 如化工厂地面, 化学试验室地面等) 、钢筋混凝土结构的防腐涂层、温泉浴池、污水管等等。其它聚合物水泥砂浆还可以应用于如表面装饰和保护, 铺面材料, 合材料开发应用的先行国家，聚合物水泥砂浆在建筑上应用十分广泛在日本，聚合物砂浆和混凝土在70 年代己成为主要结构材料。我国直至60~70年代才开始研究掺天然乳胶、丁苯胶乳、氯丁胶乳、氯偏胶乳和丙烯酸酯共聚胶乳的聚合物水泥砂浆
聚合物水泥砂浆的分类
一般把聚合物在砂浆中的应用分3种类型聚合物砂浆（PM）
聚合物砂浆目前存在的问题和趋势

聚合物砂浆目前存在的问题并非所有的聚合物乳液对水泥砂浆的粘结性能都有改善的作用, 如在砂浆中加入丙烯酸酯。这可能是因为有些聚合物与水泥体系不相容, 影响了水泥水化进程, 并且聚合物本身也会因为水泥体系的碱性而降解。阳光中的紫外线对聚合物材料的老化有很大的影响。虽然到达地面上的紫外线量很少, 但是紫外线的能量相当强, 对许多聚合物材料的破坏性很大。
聚合物水泥砂浆的研究及应用
聚合物水泥砂浆的发展

由于对高分子材料结构与性能的深入认识，促进了越来越多的聚合物应用于建筑行业。在建筑砂浆方面，普通水泥砂浆已经不能满足需要，为了使砂浆具有其特殊的性能来满足其特殊环境与场所的需要，在水泥砂浆中加入聚合物来进行改性聚合物改性砂浆由于其优异的性能广泛应用于建筑材料中，聚合物在水泥砂浆和混凝土中的改性机理已研究了80多年

聚合物改性水泥砂浆的研究进展

聚合物改性水泥砂浆的研究进展引言早在90年前聚合物改性砂浆和混凝土的概念就已被提出了，但直到20世纪70年代后此类材料才得到较快发展，正值欧美发达国家在20世纪四五十年代修建的混凝土结构进入修补加固的时期。

从某种程度上说,聚合物在水泥基材料中的应用是伴随着混凝土结构的修补加固而发展起来的.随着近年来我国兴建的混凝土结构进入维修加固期，聚合物改性水泥砂浆在我国的研究应用也有了较快发展.聚合物的掺入可以提高水泥砂浆和混凝土的强度、粘结性能、抗渗透性、耐腐蚀性等，因此聚合物被广泛用于提高建筑材料的性能。

用于修补混凝土结构表面缺陷的聚合物改性水泥砂浆（PMCM），可分为乳液类和胶粉类。

对大量应用于PMCM中的聚合物的调查表明，通过乳液聚合的聚合物应用最为广泛并且能够被接受。

用于聚合物改性水泥砂浆中的常用聚合物乳液主要有丁苯类乳液(SBR）、丙烯酸类乳液（PAE)、环氧类乳液(EE）、氯丁类乳液（CR）、苯丙乳液(SAE)、醋酸乙烯酯－乙烯共聚物乳液（V AE）、支化羟酸乙烯酯乳液(V A－VEOV A）、聚醋酸乙烯酯乳液（PVAC）等。

一、新拌聚合物改性水泥砂浆的性能1、工作性聚合物的种类、掺量对新拌砂浆的工作性影响显著。

有研究发现，不同种类聚合物乳液的减水率都能达到20％以上,减水效果明显，其中SBR的减水效果更优。

即使是同种聚合物，由于聚合物乳液的性质不同，对改性砂浆流动性的影响也不相同。

通常，随着聚灰比(聚合物与水泥的质量比）的增加，乳液改性砂浆的流动性提高，工作性改善。

聚合物乳液的掺入能提高新拌砂浆的工作性，这是因为乳液中的表面活性剂及稳定剂在改性砂浆中引入了较多气泡，砂浆中水泥颗粒的堆积状态得到改善，水泥颗粒的分散效果提高。

乳液的憎水性和胶体特性使新拌改性砂浆具有良好的保水性,从而降低了对其进行长期湿养护的必要.通过在聚合物改性砂浆中掺入纤维素醚、改性无机矿粉可以进一步提高新拌砂浆的保水率。

2、含气量已有研究表明,聚合物乳液改性砂浆的含气量高于空白普通水泥砂浆，这是因为掺入的聚合物乳液中的表面活性剂和稳定剂在新拌砂浆中引入了较多气泡.适当的引气有助于改善新拌水泥砂浆的流动性，提高其抗渗性和抗冻融性，但过量的气泡则会降低砂浆的强度。

水泥可行性研究报告范文

水泥可行性研究报告范文一、研究背景水泥是建筑材料中的重要组成部分，广泛应用于各种建筑工程中。

随着城市化进程的加速和经济的快速发展，对水泥的需求量也在不断增加。

然而，传统的水泥生产过程大量消耗能源和材料，同时排放大量的二氧化碳等废气，严重影响了环境保护和资源可持续利用。

因此，对传统水泥生产进行改良和创新，开发更环保、高效的水泥生产技术，具有重要的意义。

二、研究目的本研究旨在探讨现阶段水泥生产存在的问题，并提出改良和创新的建议，以降低能源消耗和减少环境污染，提高水泥生产效率和质量。

三、研究内容1. 水泥生产现状分析通过对国内外水泥生产现状的调查和分析，总结了传统水泥生产的优缺点，分析了水泥生产对环境的影响和能源的消耗情况。

2. 新型水泥生产技术探索本研究将对新型水泥生产技术进行探索和研究，包括绿色环保的水泥生产工艺、替代性原料的应用、能源节约和废料资源化利用等方面。

3. 水泥生产工艺改良在现有水泥生产工艺的基础上，结合新型技术和原料，对水泥生产过程进行改良和优化，提高生产效率和降低生产成本。

4. 环境影响评估对改良后的水泥生产技术进行环境影响评估，评估新工艺对环境的影响和能源的消耗情况，为实施新技术提供科学依据。

5. 经济效益评估对新技术的推广应用进行经济效益评估，分析新技术应用后的生产成本和市场竞争力，为实际生产提供参考依据。

四、研究方法1. 文献资料调研通过查阅相关专业文献和国内外水泥生产技术资料，了解水泥生产的新技术和新进展。

2. 实地考察对国内外水泥企业进行实地考察和调研，了解不同水泥生产工艺的实际应用情况和效果。

3. 数值模拟采用数值模拟方法对新型水泥生产技术进行模拟和分析，评估其在实际生产中的可行性和效果。

4. 统计分析对调研数据进行统计和分析，总结和归纳水泥生产的现状和存在的问题，为改良和创新提出科学的建议。

五、研究成果1. 对水泥生产现状的深入分析，总结了传统水泥生产存在的问题和挑战。

混凝土中添加聚合物的措施研究

混凝土中添加聚合物的措施研究一、研究背景混凝土是建筑工程中常用的材料，但在长期的使用中会出现开裂、渗水等问题，而添加聚合物可以有效地改善混凝土的性能，提高其耐久性和强度，减少开裂和渗水等问题，因此，研究混凝土中添加聚合物的措施具有重要的理论和实际意义。

二、聚合物的种类1.聚丙烯酰胺：聚丙烯酰胺是一种广泛应用于混凝土中的聚合物，其分子量通常在1000-2000万之间。

具有优异的分散性和黏度控制性能，可以有效改善混凝土的流动性和减少开裂，提高混凝土的抗渗性和耐久性。

2.聚乙烯醇：聚乙烯醇是一种水溶性聚合物，具有很高的拉伸强度和韧性。

添加聚乙烯醇可以提高混凝土的韧性和耐久性，减少开裂和渗水等问题。

3.聚丙烯酸酯：聚丙烯酸酯是一种在混凝土中应用较为广泛的聚合物，具有优异的分散性和黏度控制性能，可以有效改善混凝土的流动性和减少开裂，提高混凝土的抗渗性和耐久性。

三、聚合物的添加方法1.直接加入法：将聚合物直接加入混凝土中，搅拌均匀即可。

这种方法简单方便，但需要加大混凝土的施工强度，以确保混凝土的均匀性和质量。

2.预液法：将聚合物与水混合，制成预液，再将预液加入混凝土中进行搅拌。

这种方法可以保证聚合物的分散性和均匀性，提高混凝土的性能。

3.表面喷涂法：将聚合物溶液喷涂在混凝土表面，使聚合物渗透到混凝土内部，增强混凝土的性能。

这种方法需要在混凝土凝固前进行，适用于大面积施工。

四、聚合物的掺量聚合物的掺量应根据混凝土的性能要求和使用条件进行调整。

一般来说，聚合物的掺量应在0.1%-0.5%之间，过高的掺量会影响混凝土的强度和耐久性。

五、聚合物的效果1.提高混凝土的抗渗性和耐久性。

2.减少混凝土的开裂和渗水等问题。

3.改善混凝土的流动性和加工性能。

4.提高混凝土的强度和韧性，延长混凝土的使用寿命。

六、聚合物添加混凝土的注意事项1.选择适合的聚合物种类和掺量。

2.掌握好聚合物的添加方法和技术要求。

3.注意混凝土的施工强度和均匀性。

改性新材料项目可行性研究报告

改性新材料项目可行性研究报告一、项目背景新材料是现代社会发展的重要支撑和推动力量，其应用领域众多，具有重要的经济和社会价值。

改性新材料作为新材料领域的新兴技术，通过改变材料的物理、化学或结构性质，可以赋予材料更多的功能和性能优势，提高材料的使用寿命和效率，为各个行业带来巨大的发展空间。

二、项目概述本项目旨在研究并开发具有优异性能的改性新材料，在实际应用中取得成功，推动相关行业的发展。

具体研究内容包括材料的改性方法、改性后的性能变化、应用领域和潜在市场等。

三、市场分析改性新材料在许多行业中都具有广阔的应用前景。

以汽车行业为例，改性新材料可以应用于汽车制造中的车身、底盘、内饰等部分，能够提高汽车的轻量化、抗冲击性和耐腐蚀性能，提升车辆的整体安全性和舒适性。

此外，电子电器、建筑材料、航空航天等领域对改性新材料的需求也十分巨大。

四、技术可行性本项目的改性新材料技术已经在实验室阶段取得初步成果，经过多次实验和测试，证明其具有优异的性能和广阔的应用前景。

研究团队在该领域具有丰富的经验和专业知识，能够有效地解决实际应用中的问题。

五、资源分析本项目所需的研发设备和实验场地已经具备，在团队成员的共同努力下，能够满足项目的研发需求。

此外，研究团队还拥有丰富的人力资源和技术支持，能够全面推进项目的研发和实施。

六、风险分析在项目研发的过程中，可能会遇到技术不可行、市场需求不足、竞争压力加大等风险。

为了降低这些风险的影响，项目团队将不断提升研发能力和市场调研能力，及时调整项目的方向和策略，确保项目的顺利进行。

七、经济效益分析改性新材料的市场潜力巨大，其应用领域广泛，能够为相关行业带来巨大的经济效益。

本项目的经济效益主要体现在产品的销售收入和市场份额的提升上。

通过技术的不断创新和产品的不断优化，项目能够在市场中取得竞争优势，实现可观的经济效益。

八、总结改性新材料项目具有广阔的应用前景和巨大的经济效益，但同时也面临着一定的风险。

DLT5126-2001 聚合物改性水泥砂浆试验规程

聚合物改性水泥砂浆试验规程N "!XA $%D "%&&$!#范围本规程规定了聚合物改性水泥砂浆!聚合物改性水泥砂浆原材料及拌和物的试验方法!技术要求等内容"本规程适用于聚合物改性水泥砂浆的性能试验"其中包括原材料试验!拌和物的制备及试验!试件成型与养护!砂浆各项物理力学性能的试验方法"$#引用标准下列标准所包含的条文#通过在本标准中引用而构成为本标准的条文"本标准出版时#所示版本均为有效"所有标准都会被修订#使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性"a J$I A $$===#硅酸盐水泥!普通硅酸盐水泥a J %X$#C D $$=?=#水泥标准稠度用水量!凝结时间!安定性检验方法a J %X$C D ?C $$==##建筑用砂a J %X$I D I $$$===#水泥胶砂强度检验方法&b !c 法’!N$&A $$=?%#水工混凝土试验规程%#术语和符号%"!#术语定义%"!"!#聚合物改性水泥砂浆#,24_;*+;2@/6/*@7*;*0);2+)(+由水泥!细骨料!水分散性或水溶性聚合物和适量的水以确定的配比拌制而成(I %($$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$的砂浆!%"!"$#聚合物改性剂#,24_;*+;2@/6/*+为进行水泥砂浆的改性"掺入的水溶性或水分散性聚合物的总称! %"!"%#聚合物乳液或聚合物分散体#,24_;*+*;.4-/20#2+4()*Z$由单体#同一种单体%两种或两种以上不同单体$经乳液聚合而成的聚合乳液#或共聚乳液$"也可以由液态树脂经乳化作用而形成聚合物乳液!乳液体系中包括聚合物%乳化剂%稳定剂%分散剂%消泡剂等!%"!"&#固含量#-24/@720)*0)指聚合物乳液中含有的聚合物%乳化剂%稳定剂及其他固体成分的全部质量占乳液总质量的百分比!%"!"’#聚灰比#,24_;*+S7*;*0)+()/2拌制聚合物改性水泥砂浆时"聚合物乳液的质量#以固体份计$与水泥的质量比!%"!"(#单位聚合物量#,24_;*+720)*0),*+.0/)每立方米聚合物改性水泥砂浆中所含有的聚合物乳液的质量#以固体份计$! %"!")#消泡剂#(0)/62(;/05(5*0)指掺在聚合物改性水泥砂浆中"用以消除因掺聚合物乳液而产生的过多气泡的外加剂!%"$#符号%"$"!#符号及其代表的意义见表#>%>$符号说明表%"$"!#符号说明符号意义说明符号意义说明:9M聚合物改性水泥砂浆1砂浆含气量K4水泥用量85&;#67砂浆抗压强度9:(785&;#61砂浆抗折强度9:(7&4水灰比6)砂浆抗拉强度’("&4聚灰比6L X砂浆黏接抗拉强度9:( 8&4砂灰比7L砂浆吸水率K",砂浆密度85&;##)砂浆收缩率K ’’?%&#聚合物改性水泥砂浆原材料试验&"!#聚合物乳液试验&"!"!#外观试验$#适用范围通过人的感观判断聚合物乳液的外观特性!%#仪器设备$"玻璃棒#直径?;;$粗细均匀$长度%&&;;%%"玻璃板#表面平滑&洁净&干燥!##试验步骤用干净的玻璃棒将试样混匀$薄薄地涂敷于玻璃板上$随即目测有无粗颗粒和杂质!C #试验结果目测无可见的粗颗粒或杂质即为外观合格$否则为外观不合格!A #试验报告报告中应包括下列内容#$"试样的规格&批号和生产&取样及试验日期%%"试验结果及试验人员!&"!"$#,Y 值测定$#适用范围适用于聚合物或共聚物乳液的,Y 值测定!%#试验原理将玻璃电极和甘汞电极浸入聚合物或共聚物乳液中$在两电极之间产生电位差$该电位差值可以直接在酸度计的指示表上以,Y 值读出!##试剂$"蒸馏水#新煮沸并在无二氧化碳的气氛中冷却%%"中性磷酸盐#a W 级%#"邻苯二甲酸氢钾#a W 级%C "硼砂#a W 级!C #仪器设备’=%’$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$!酸度计"测量精度为&>$倍,Y值#附有玻璃电极和甘汞电极#酸度计应设温度补偿装置$%!恒温浴"能控制浴温在%%#‘$!d$#!烧杯"容积为$&&;"$C!量筒"容积为A&;"&A#试验步骤$!按酸度计的说明书浸泡玻璃电极和校正仪器&同种试样应选择同一种标准缓冲液%中性磷酸盐’邻苯二甲酸氢钾或硼砂!校正仪器&若进行一系列连续测定#则测定一定时间后#需用标准缓冲液再校正酸度计后进行测定& %!用量筒量取约A&;"聚合物水分散体倾入烧杯中作为试样&若聚合物乳液黏度大于%&:((-#则用量筒量取%A;"蒸馏水#然后在量筒中慢慢倾入%A;"聚合物乳液#用玻璃棒将量筒中的样品搅拌均匀后#倾入烧杯中作为试样& #!将盛试样的烧杯放入%%#‘$!d的恒温浴中#待试样温度与恒温浴的温度达到稳定平衡后#将用蒸馏水冲洗过并用柔软的吸水纸擦干的电极插入烧杯中#稍加振荡#稳定后进行测定#取连续三次测定不变值为,Y值测定值#取小数点后一位&C!按以上步骤共进行三个试样的,Y值测定&若三个试样,Y值的差值大于&>##则应重新取三个试样再次测定#直至,Y值的差值不大于&>#为止& A!测量完毕必须立即用蒸馏水仔细将电极清洗干净后放置&注!若经常测定"玻璃电极应浸泡在蒸馏水中放置#D#试验结果取三个试样,Y值的算术平均值作为试验结果#精确至小数点后一位&I#试验报告报告中应包括下列内容"$!乳液的名称’牌号’批号’生产厂家等$%!乳液是否被等体积蒸馏水稀释$#!,Y值的单个值及平均值$C!测试人员及测试日期&&"!"%#黏度测定$#适用范围((&#适用于聚合物乳液的黏度测定!%#仪器设备$"旋转黏度计#%"恒温浴$能保持%%#‘&>A "d ##"温度计$分度为&>$d #C "容器$直径不小于D 7;&高度不低于$$7;的容器或旋转黏度计附带的容器#A "量筒$A &;"!##试验步骤$"试样应该均匀无气泡&并能满足旋转黏度计测定需要!%"同种试样应选择适宜的相同转子和转速&使读数在刻度盘的%&K "?&K 范围内!#"将盛有试样的容器放入恒温浴中&使试样温度与试验温度平衡&并保持试样温度均匀!C "将转子垂直浸入试样中心部位&并使液面达到转子液位标线%有保护架应装上"!A"开动旋转黏度计&读取旋转时指针在圆盘上不动时的读数!D"每个试样测定三次!C #试验结果将读数按黏度计规定进行计算&以:(’-或;:(’-表示&取三次试样中最小一个数值为此次试验结果&取三位有效数字!A #试验报告报告中应包括下列内容$$"样品来源(名称(种类#%"所用旋转黏度计型号(转子(转速##"试验温度#C"黏度值#A"测试人员及测试日期!&"!"&#固含量测定$#适用范围’$#’$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$适用于测定聚合物乳液中的固体含量!%#仪器设备$"称量瓶#直径A &;;扁形称量瓶$%"干燥器#用硅胶作干燥剂$#"电热恒温干燥箱#控温范围在A &d "%&&d $C "分析天平#称量范围$&&5"%&&5%感量为&>$;5!##试验步骤$"预先将称量瓶放在恒温干燥箱中干燥至恒重!%"用称量瓶称取$5试样&准至&>&&$5"使之流平%将其置于恒温干燥箱内控制温度在$&A d "$$&d %放称量瓶的搁板应位于箱内高度%’#处%干燥处理$I A ;/0"$?A ;/0后取出%置于干燥器内冷却至室温后称重!C #试验结果固含量按式&C >$>C"计算#8<9$9%H $&&K&C >$>C"式中#8(((固含量%K $9%(((试样总质量%5$9$(((干燥后试样质量%5!平行试验两个结果的绝对误差应不大于&>A K %以两个结果的平均值作为试验结果%精确至小数点后一位!A #试验报告报告中应包括下列内容#$"试样的规格)批号和生产)取样及试验日期$%"试验结果和试验人员!&"$#水泥试验按a J$I A 中有关规定执行!&"%#骨料试验按a J ’X$C D ?C 中有关规定执行!’#聚合物改性水泥砂浆拌和物试验’"!#砂浆的拌和方法’"!"!#适用范围适用于试验室中聚合物改性水泥砂浆的制备!*%#*’"!"$#一般规定$#拌和砂浆时试验室应保持温度为!%&‘#"d #相对湿度为D &K 以上#拌制的砂浆应避免阳光直接照射$%#试验用材料应在试验前一天放入!%&‘#"d 试验室中$##水泥和砂料应翻拌均匀#水泥如有结块可用孔径为&>=;;的筛子将结块筛除$C #材料用量均以质量计$称量精度%水泥和水为‘&>#K #砂料为‘&>A K #聚合物乳液为‘&>$K $用水量的计算应包括三部分%聚合物乳液中的含水量&砂料的含水量及外加水$A #砂料的用量以饱和面干重为准#多余的水分经测定后在拌和用水中扣除#称量砂料时应加上相应的质量$D #聚合物乳液应在搅拌均匀后计量#计量后的乳液在混合前后应保持含固量不变$计量的细骨料在混合前后应保持含水量不变$’"!"%#仪器设备图’"!"%1!#拌料用的圆钵图’"!"%1$#拌料用的圆铲$#圆钵和圆铲%圆钵的直径为C&&;;‘A &;;#高度为$&&;;‘$&;;’圆铲直径为$&&;;$如图A >$>#S $和图A >$>#S %所示$(##($$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%#台秤!称量$&85"感量为A5###托盘天平!称量$85"感量&>A5#’"!"&#试验步骤$#聚合物改性水泥砂浆的拌和应用手工拌料"使用的锅$铲等用具应清洗干净"擦去浮水"保持湿润#%#把计量好的水泥和砂放在圆钵里"用圆铲搅拌至均匀"集中成堆并做成凹坑###聚合物乳液倒入凹坑内"用部分拌和水清洗乳液容器并倒入拌和物中"用圆铲搅拌均匀"再将材料集中成堆做成凹坑"将余下的水倒入"仔细拌和均匀#拌和时间自加水时算起A;/0内完成"每次拌料量为#>&"左右#’"!"’#试验报告报告中应包括下列内容!$#试验目的%%#试验日期%##试验室的温度&d’$相对湿度&K’%C#水泥的品种$牌号$生产厂家%A#砂的产地$细度模数$密度$吸水率及含水率%D#聚合物乳液的名称$种类$生产厂家$固含量$密度$黏度及,Y值% I#聚合物改性水泥砂浆的配合比及各种材料用量#’"$#砂浆流动性试验’"$"!#适用范围适用于测定聚合物改性水泥砂浆坍落度"以评定其流动性及确定用水量#’"$"$#仪器设备$#坍落度筒!钢制圆台形筒"上端内径为A&;;‘&>A;;"下端内径为$&&;;‘&>A;;"高度为$A&;;‘&>A;;"壁厚为%;;"#;;"内壁必须平整光滑#筒外侧的适当位置安装有两个把手"筒质量为%85"见图A>%>%所示# %捣棒!直径为=;;"长#&&;;"顶端呈半球状的钢棒##钢板!尺寸为C&&;;H C&&;;"厚#;;"表面光滑平整#C其他设备!长#&&;;的钢尺%把"镘刀$小铁铲和温度计等#’"$"%#试验步骤((C#图’"$"$#砂浆坍落度筒$#坍落度的测定要在温度!%&‘#"d #相对湿度D &K 以上的试验室中进行$%#按本规程A >$%砂浆的拌和方法&中的规定制备砂浆$##将坍落度筒放在水平放置的钢板上#把拌和好的砂浆等分成两层浇注#每装一层用捣棒在筒内从边缘到中心按螺旋形均匀插捣#每层各捣$A 次#插捣第二层时捣棒应插入到前层C ;;的深度$坍落度筒的内壁和钢板的表面在使用前应用拧干的湿布擦拭干净并保持湿润$C #往坍落度筒内装聚合物砂浆应在#;/0内完成$A #装入的砂浆上表面与坍落度筒的上缘齐平后#用镘刀抹平并清除筒外周围的材料#把坍落度筒轻轻垂直提起#不得歪斜#轻放于砂浆旁边#待聚合物砂浆基本上停止向下坍落时#开始测试坍落度$用钢尺量出聚合物砂浆顶部中心点与坍落度筒的高度差#即为坍落度值#精确至$;;$整个测试过程应在%;/0"#;/0内完成$’"$"&#试验报告报告中应包括下列内容’$#试验室的温度!d "和相对湿度!K "(%#试验样品的配合比!8)4*")4*7)4"(##坍落度值!;;"(C #坍落度筒提起后聚合物砂浆所保持的形状$’"%#砂浆凝结时间试验’"%"!#适用范围适用于聚合物改性水泥砂浆凝结时间的测定$’"%"$#试验仪器$#凝结时间测定仪’符合a J )X$#C D 的要求#或技术参数符合该标准要求的凝结时间自动测定仪器$%#湿养护箱’箱的尺寸以能容纳试验所用试件为宜$箱底有深A &;;"$&&;;的水#水面上方装有搁板以放置试件#箱内温度为!%&‘#"d #相对湿度+A #+$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$为?&K以上!保持恒温恒湿"##圆钵和圆铲#按本规程A>$>#$仪器设备%中规定的圆钵和圆铲"C#托盘天平#称量$85!感量&>A5"A#插刀#长$A&;;!宽%&;;!厚%;;!一端带有木柄"’"%"%#一般规定$#试验应在温度为&%&‘#’d(相对湿度为D&K以上的试验室内进行"%#用符合a J)X$#C D规定的仪器进行测定!此时仪器试棒下端应改装为试针!装净浆的试模采用圆模"##凝结时间的测定可用人工测定!也可用符合本标准操作要求的自动凝结时间测定仪测定!两者有矛盾时以人工测定为准"C#测定前的准备工作#将圆模放在玻璃板上!在内侧稍涂一薄层机油*检查仪器金属棒应能自由滑动*调整凝结时间测定仪的试针!当试针接触玻璃板时指针应对准标尺零点"’"%"&#试验步骤$#按本规程A>$$砂浆的拌和方法%中的有关规定制备砂浆!拌料时只加水泥(聚合物乳液(水!不加砂!制备聚合物改性水泥净浆"拌完料后立即一次装入圆模!用插刀插捣数次!刮平!然后放入湿养护箱内养护"记录开始加拌和水的时间作为凝结时间的起始时间"%#凝结时间的测试#试件在湿养护箱中养护至加拌和水后#&;/0时开始第一次测定"测定时!从湿养护箱中取出圆模放到试针下!使试针与净浆面接触!拧紧螺丝$-"%-后突然放松!试针垂直自由沉入净浆!观察试针停止下沉时指针读数"当试针沉至距底板%;;"#;;时!即为净浆达到初凝状态*当下沉不超过$;;" &>A;;时为净浆达到终凝状态"由开始加拌和水至初凝(终凝状态的时间分别为该净浆的初凝时间和终凝时间!用小时&3’和分&;/0’表示"测定时应注意!最初的测定操作应轻轻扶持金属棒!使其徐徐下降以防试针撞弯!但结果应以自由下落为准*在整个测试过程中试针贯入的位置至少要距圆模内壁$&;;"临近初凝时!每隔A;/0测定一次!临近终凝时每隔$A;/0测定一次!到达初凝或终凝状态时应立即重复测一次!当两次结果相同时才能定为到达初凝或终凝状态"每次测定不得让试针落入原针孔!每次测试完毕须将试针擦净并将圆模放回湿养护箱内"整个测定过程中要防止圆模受振"++D#’"%"’#试验报告报告中应包括下列内容!$#试样编号"%#试验室温度#d $和相对湿度#K $"##水泥净浆的配合比#"%4&7%4$"C #初凝时间和终凝时间"A #其他’’"&#砂浆密度试验及含气量计算’"&"!#适用范围适用于聚合物改性水泥砂浆容重的测定及含气量计算’’"&"$#仪器设备$#砂浆容量筒!金属制圆筒(内径$&?;;(高$&=;;(壁厚A ;;(容积在%&d 时为$&&&7;#‘$7;#"%#插刀!长$A &;;(宽%&;;(厚%;;(一端带有木柄"##天平!称量%>A 85(感量&>A 5"C #玻璃平板!表面清洁&平整(尺寸为$A &;;H $A &;;’’"&"%#试验步骤$#试验应在#%&‘#$d &相对湿度为D &K 以上的试验室中进行’%#容量简体积测定!先称取空容量筒的质量(再往筒中注入洁净水至稍溢出(用玻璃平板沿容量筒上表面平推过去抹掉多余的水(保证玻璃板下面无气泡(再称重’以筒内水的质量除以试验温度下水的密度#例如在%&d 时水的密度为&>==?%5%7;#$得容量筒的容积#:$’##用湿布擦拭干净容量筒(称其质量#,$$’C #按本规程A>$)砂浆的拌和方法*中的规定制备砂浆’A #把拌和好的聚合物砂浆分二等分装入容器(每层用插刀插捣$A 次(第二层插捣应插入到前一层(捣实后刮去多余的砂浆(抹平表面’全部操作应在#;/0内完成’D #把容器外壁的砂浆擦净(称取总质量#,%$(每批试料测定两次’’"&"&#试验结果$#密度按式#A >C >C S $$计算!+I #+$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$"<,%B ,$:!A >C >C S $"式中#"$$$聚合物改性水泥砂浆的密度%85&;#’:$$$容量筒的容积%;#’,$$$$容量筒的质量%85’,%$$$聚合物改性水泥砂浆及容量筒的总质量%85(以两次测值的平均值作为试验结果(%#含气量按式!A >C >C S %"和式!A >C >C S #"计算#1!K "<";B "";H $&&K!A >C >C S %"式中#1$$$聚合物改性水泥砂浆含气量%K ’";$$$不含气时聚合物改性水泥砂浆的理论密度%85&;#’"$$$具有一定含气量的聚合物改性水泥砂浆的密度%85&;#(";<4E 8E 7E "4"7E 8"-E 7"’E "",!A >C >C S #"式中#4)8)7)"$$$砂浆配比中水泥)砂)水)聚合物乳液的质量!85"其中聚合物以固含量计’"7)"-)"’)",$$$分别为水泥)砂!饱和面干")水)聚合物乳液的密度(注!计算出的聚合物改性水泥砂浆的理论密度"";#受水泥$砂$聚合物的密度影响很大%容易给含气量的计算带来误差%必须用试验测出的密度值&’"&"’#试验报告报告中应包括下列内容#$#试验日期’%#试验室温度!d ")相对湿度!K "’##砂浆的配合比!8&4)"&4)7&4"’C #砂浆的密度!85&;#"’A #砂浆的含气量!K "’D #砂浆拌和后的温度!d "((#聚合物改性水泥砂浆试验("!#砂浆试件的成型和养护方法*?#*("!"!#适用范围适用于聚合物改性水泥砂浆性能试验用试件的成型与养护!("!"$#仪器设备$#干养护箱"箱的尺寸以能容纳试验所用试件为宜!箱内温度#相对湿度与试验室相同$即温度为%%&‘#&d $相对湿度为D &K 以上$并保持恒温恒湿!%#湿养护箱"箱的尺寸以能容纳试验所用试件为宜!箱底有深A &;;"$&&;;的水$水面上方装有搁板以放置试件$箱内温度为%%&‘#&d $相对湿度为?&K 以上$保持恒温恒湿!##试模"不同性能试验所需用的试模规格#尺寸不同$将分别在聚合物改性水泥砂浆性能试验部分做出规定!C #捣棒"直径为=;;$长#&&;;$顶端呈半球状的钢棒!A #其他"镘刀等!("!"%#试验步骤$#聚合物改性水泥砂浆试件的制备应在温度%%&‘#&d $相对湿度为D &K 以上的试验室内进行!按本规程A >$’砂浆的拌和方法(中的有关规定制备砂浆!%#在试模内涂一薄层脱模剂$用$&&;;H $&&;;H $&&;;立方体试模时$砂浆分两层装入$先装至试模的$)%处$用捣棒插捣$再浇注第二层$插捣*捣棒的顶端须插入到第一层砂浆C ;;左右$每层插捣$A 次$最后保持砂浆高出试模A ;;!用C &;;H C &;;H $D &;;试模时$可一次装料$插捣$A 次!成型后放入湿养护箱中$$3后取出试模$用镘刀把高出试模的砂浆压实#刮平$并轻轻抹平表面$再放回原处!可根据聚合物乳液的种类#水泥品种和聚灰比酌定压实#抹平时间$宜在$3"A 3内!##试件压实抹平%&3后从养护箱中取出$脱模$如脱模困难可延至C ?3$但要在报告中注明!若有标准养护室$上述操作可在养护室内进行!C #试件的养护"试件脱模后放在湿养护箱中养护%@%从加拌和水开始计算龄期&$再在%%&‘#&d 水中养护A @$然后在干养护箱中养护%$@!到规定龄期取出试件$擦净表面$立即测试!("!"&#试验报告报告中应包括下列内容"$#试验目的*+=#+$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%#试验日期!##试验室的温度"d#$相对湿度"K#!C#试件的组数及编号!A#砂浆的配合比"8%4$"%4$7%4#&("$#砂浆抗折强度和抗压强度试验("$"!#适用范围适用于聚合物改性水泥砂浆抗折强度和抗压强度的测定&("$"$#仪器设备$#试验机’试件的预计破坏荷载应在试验机全量程的%&K"?&K之间(试验机应定期"一年左右#检定(示值误差应不大于‘$K&%#试模’a J%X$I D I$所规定的C&;;H C&;;H$D&;;的三联试模&##密封材料’石蜡$火漆$松香或其他可靠的密封材料&C#捣棒’直径为=;;(长#&&;;(顶端呈半球状的钢棒&A#其他’镘刀等&("$"%#试验步骤$#抗折强度试件尺寸为C&;;H C&;;H$D&;;的棱柱体(测试抗压强度的试件是抗折试验后的两个断块&同一条件下抗折试验用的试件为#块(抗压试验的试件为D块&%#按本规程A>$)砂浆的拌和方法*的规定制备砂浆&##试件成型及养护’按本规程D>$)砂浆试件的成型和养护方法*的规定执行&C#抗折强度试验’将试件的一个侧面放在试验机支撑圆柱上(试件长轴垂直于支撑圆柱(两个支点的间距为$&&;;(加荷圆柱应位于两支点的正中间(以A&e%-‘$&e%-的速率均匀加荷(保证试件均匀受压不得偏斜直至破坏(记下破坏荷载&A#抗压强度试验’用抗折试验后的断块立即进行抗压强度试验(采用受压面积为C&;;H C&;;的抗压夹具&试件应始终处于潮湿状态(试验前应清除试件受压面与加压板间的砂粒或杂物(受压面为棱柱体试件的侧面(抗压夹具应对准压力机压板中心(以%C&&e%-‘%&&e%-的速率均匀加荷直至试件破坏(记下破坏荷载&注!在试件养护结束后应注意保护试件的表面状态不发生变化"并尽快测试强度"避免环++&C境因素影响测定结果!("$"&#试验结果$#抗折强度抗折强度按式!D >%>C S $"计算#61<$>A "!;#!D >%>C S $"式中#61$$$抗折强度%9:(&"$$$破坏荷载%e &!$$$两个支点的间距%;;&;$$$棱柱体正方形截面的边长%;;’结果精确至&>&$9:(’%#以三个试块平均值作为抗折强度试验结果’当三个强度值中有一个超过平均值的‘$&K 时%应予剔除%以其余两个数值平均值作为抗折强度试验结果’如有两个超过平均值的‘$&K 时%应重做试验’##抗压强度#抗压强度按式!D >%>C S %"计算#67<"8!D >%>C S %"式中#67$$$抗压强度%9:(&"$$$破坏荷载%e &8$$$受压面积%;;%’C #六个抗压强度结果中剔除最大(最小两个值%以剩余四个值的平均值作为抗压强度试验结果’如试件不足六个时%取全部平均值%不足四个时%应重做试验’结果精确至&>$9:(’("$"’#试验报告报告中应包括下列内容#$#试验日期&%#试验室温度!d "(相对湿度!K "&##试件编号&C #养护方法&A #试件龄期&)$C )$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$D#破坏荷载!e"#I#抗折强度和抗压强度!9:("#?#试件破坏情况$("%#砂浆拉伸强度试验("%"!#适用范围适用于聚合物改性水泥砂浆拉伸强度的测定$("%"$#仪器设备$#试验机%有足够的驱动力和能够保持夹具以一定的速率分离&试件的预计破坏荷载应在试验机全量程的%&K"?&K之间#试验机应定期!一年左右"检定&示值误差应不大于‘$K$%试件夹具及试模%见图D>#>%S$和图D>#>%S%#图("%"$1!#拉伸试验夹具##捣棒%为直径=;;&长#&&;;&顶端呈半球状的钢棒$("%"%#试验步骤$#按本规程A>$’砂浆的拌和方法(和D>$’砂浆试件的成型和养护方法(的规定执行$采用’?(字型砂浆试模&每组试验五个试件$))%C图("%"$1$#!+"字型试模和试件%#到规定龄期把试件从养护箱中取出!用布擦去表面粘附的颗粒!称其质量精确至&>$5"测量试件中间部位的宽度和厚度!精确至&>$;;"##把试件放置在试验机上下两圆环夹具之间!不得受力!试件表面与夹具表面保持平行不得存在扭力"C #以A;;#;/0的速度均匀加荷到试件破坏!记录破坏荷载"观察$?%字型试件的破坏情况!如破坏面在试件长度的%##以外!则属无效"一组试件中有效结果为#个以上!该组试验有效"("%"&#试验结果拉伸强度按式&D >#>C’计算(6)<"8&D >#>C’式中(6))))拉伸强度!9:(*")))破坏荷载!e *8)))破坏面积!;;%"拉伸强度结果取至少#个测值的平均值!精确至&>&$9:("("%"’#试验报告+#C +$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$。

新型水泥制品开发生产项目可行性研究报告

新型水泥制品开发生产项目可行性研究报告从技术、设备、经济等多方面考虑，有较深的研究，不可简单复制粘
贴
一、综述
新型水泥制品是目前研发的新型建筑材料，经过科学技术研究，发现
具有良好的性能，可以替代传统水泥制品，在建筑建设行业中有着广泛的
应用前景。

然而，在新型水泥制品的研发生产中，也会面临很大的经济和
技术压力，因此，有必要进行可行性研究，以确保研发和生产的顺利进行。

二、项目可行性分析
（一）技术可行性
新型水泥制品是经过特殊配方和加工制造而成，因此技术可行性是项
目的关键。

目前，新型水泥制品的研发工程已经完成，其制造工艺旨在提
高其使用性能和使用寿命，如耐久性、强度和稳定性等，同时要求具有节能、环保、安全、可靠的特点。

（二）经济可行性
新型水泥制品的研发和生产具有一定的经济可行性，首先要将投资成
本把控在可接受范围内，通过大批量的生产，以降低生产成本，有利于实
现价格优势；其次，在营销方面，可以抓住技术优势，充分发挥宣传效果，提高新型水泥制品的品牌知名度，使之获得更好的市场开发效果；最后，
确保产品品质，以获得持久稳定的市场，从而实现有效的产品上市及市场
占有率。

纳米改性混凝土材料研究现状

纳米改性混凝土材料研究现状
曹敬凯;张广海;吴得卿
【期刊名称】《广东建材》
【年(卷),期】2024(40)2
【摘要】为改善混凝土材料的孔隙分布,提高材料综合性能,越来越多的研究者们将纳米材料运用于混凝土材料的性能优化。

本文综合国内外相关研究成果,对纳米改性混凝土材料的应用与发展进行阐述与总结,分析现存的研究问题与不足,提出纳米改性混凝土的研究方向与展望。

【总页数】4页(P157-160)
【作者】曹敬凯;张广海;吴得卿
【作者单位】中电建路桥集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU5
【相关文献】
1.纳米材料改性水泥基注浆材料的作用机理与研究现状
2.纳米改性地聚物材料影响混凝土性能应用研究
3.纳米改性混凝土材料研究进展
4.纳米TiO_(2)改性水泥基混凝土复合材料的制备及性能研究
5.纳米材料改性低碳Al_(2)O_(3)-C耐火材料的研究现状
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

晶须在聚合物复合材料中的应用

ＹＡＮＧＭｅｎｇ，ＬＵＯＳｈｉｋａｉ，ＤＥＮＧＺｈａｏｐｉｎｇ，ＬＥＩＷｅｉｈｕａ
（１ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１９００；２Ｃｏｌｌｅｇｅｏｆ
晶须在聚合物复合材料中的应用／杨萌等
・５１・
晶须在聚合物复合材料中的应用
杨萌，罗世凯，邓昭平，雷卫华
（１中国工程物理研究院化工材料研究所，绵阳６２１９００；２成都理工大学材料与化学化工学院，成都６１００５９）摘要简介了晶须的结构和种类，综述了无机晶须在热塑性树脂、热固性树脂及橡胶材料中应用的研究概况，
Ｏ引言
随着科学技术的发展，对材料性能的要求也越来越高。晶须是一种新型增强填料，具有高强度、高模量、耐热、耐磨、
阻燃、减振、阻尼、导电、绝缘、吸波等优异的性能，已引起研究者广泛的关注＿１］。晶须填充聚合物，不但能产生显著的增强效果，提高聚合物的力学性能、耐热性和耐磨性等＿５］，而且加工流动性好，可减少加工设备磨损，有利于制作形状复杂、尺寸稳定、薄壁、表面光洁的精密件口］。晶须改性聚合物的研究开发对于提高复合材料的性能、拓宽应用领域及降低成本具有重要意义，然而，晶须与聚合物的表面能差异

晶须在材料中的应用

维普资讯
综述专论
ＳＮ＆ＥＮＯ化科，７ＩＵＲＣＣＴＨＬＹＥＣ１Ｄ８ＹＩＥＣＯＧＩＨ２，６Ｓ１ＥＣＭＡ（５６Ｎ技０Ｌ）Ｔ工Ｉ：０５￣Ｎ
晶须在材料中的应用＊
陈锐，罗康碧，沪萍一，李谭艳霞
晶体生长理论也适用于解释晶须的生长，由于但晶须的生长是多种多样的，而且晶须有其本身的特殊性，所以经典的晶体生长理论也不能将之完全涵盖。自１５年ＦＣＦａｋ发表了金属锡晶须中９８ｒｎ存在螺旋位错现象以来，人们在晶须生长机理方面做了很多研究工作。迄今为止主要有两种机理被广泛认可：一种是轴向螺旋位错生长机理；另一种是ＶＳＩ生长机理Ｌ。１］１２１轴向螺旋位错生长机理．．基于晶体螺旋位错生长理论，人们推测在晶须的轴向尖端也存在着螺旋位错露点头，显露出的台阶给晶体生长提供了一个能量“ 优惠区”使，在很低的过饱和度的条件下，晶须就能沿轴向生长并能保持边缘的光滑。该机理适用于解释液相及气相中晶须的生长过程。
（昆明理工大学化学工程学院，云南昆明６０２）５２４
摘
要：晶须由于其特殊的形状和优良的物理化学性质，为一种新型的功能材料，复合材料、作在高
分Байду номын сангаас材料、阻燃防火材料等材料中的应用十分广泛。作者主要介绍了晶须在各种材料中的应用。
关键词：晶须；功能材料；应用中图分类号：Ｑ２Ｔ１３文献标识码：Ａ文章编号：０８０１（０７０ —０８０１０—５２０）６０５－４１

纳米材料改性水泥基注浆材料的作用机理与研究现状

第47卷第1期6送坊Vol.47,No.l 2021年1月Sichuan Building Materials January,2021纳米材料改性水泥基注浆材料的作用机理与研究现状欧阳泽斌，杨坪（同济大学土木工程学院，上海200092）摘要：由于工程地质条件的复杂性，注浆材料需要满足速凝早强、抗分散性、耐久性好的要求。

而纳米材料可以改善水泥基注浆材料的力学特性、抗分散性、耐久性，为注浆材料的研制提供了新方向。

本文就纳米材料改性水泥基注浆材料的作用机理和研究现状进行了归纳分析，指出关于注浆参数的模型试验和数值模拟研究成果应与工程实践联系，研制更符合特定工程要求的注浆材料，为注浆实践提供指导。

关键词:纳米材料；注浆;作用机理;研究现状中图分类号:TD745文献标志码:A文章编号：1672-4011（2021）01-0001-03DOI：10.3969/j.issn.1672-4011.2021.01.001The action mechanism and research status of nano-materials modified cement-based grouting materialsOUYANG Zebin,YANG Ping（School of Civil Engineering,Tongji University,Shanghai200092,China）Abstract:Due to the complexity of engineering geological conditions,grouting materials need to meet the requirements of quick setting,early strength,dispersion-resistance and good durability.Nanomaterials can improve the mechanical properties,dispersion-resistance and durability of cement-based grouting materials,providing a new direction for the development of grouting materials.In this paper,the action mechanism and research status of nano-materials modified cement-based grouting materials are summarized and analyzed,and it is pointed out that the research results of model test and numerical simulation on grouting parameters should be related to engineering practice,and the grouting materials more in line with specific engineering requirements should be developed,so as to provide guidance for grouting practice.Key words:nanomaterials；grouting；action mechanism；research statuso前言随着我国基础建设的不断推进,越来越多的工程项目面临复杂的工程地质条件，易发生突涌水等地质灾害，造成人员伤亡和经济损失。

聚合物水泥砂浆的研究

聚合物水泥砂浆的研究作者：李玉函来源：《商情》2015年第30期【摘要】把聚合物用于改性水泥砂浆，在世界上已有很长的一段历史。

与普通的水泥砂浆相比，聚合物水泥砂浆具有很多优良的性能。

本文对聚合物改性砂浆的改性机理、改性砂浆性能以及改性砂浆的应用情况作详细介绍。

【关键词】聚合物，砂浆，改性，性能，应用1、前言早在1923年，英国人Gresson就把聚合物应用于路面材料而获得专利。

到1924出版了关于现代聚合物改性材料的正式的文献。

从那时起，近70年来世界各国出现了大量的关于聚合物用于改性水泥砂浆和混凝土的研究，而且对聚合物用于水泥基材料的兴趣也越来越来大。

在这一领域里研究开发走在世界前列的国家有日本、美国、前苏联、德国等。

如日本对新型高性能聚合物混凝土复合材料的研究开发应用已有40年的历史，并已为此制定了部分标准（JlS6203）；德国交通部筑路局对用于桥面的混凝土修补而附加的技术协议和规范（zTVSIB90）特别制定了聚合物改性砂浆（混凝土）供货的技术条件和检验规范（TLBEPCC，TPCC），我国在这一方面的研究起步较晚，还是近十几年发展起来的。

1990年在上海举行了第6届国际聚合物混凝土会议，大大地加速了我国在这一方面研究与应用的进步。

2聚合物水泥砂浆的改性机理聚合物改性砂浆的研究之所以如此大的进展，就是因为这种材料通过改性具有许多优异的性能。

了解其改性机理对研究和开发这类材料尤其重要。

众所周知·水泥砂浆作为一种复合材料，骨料和水泥基之间的界面过渡区是材料的薄弱环节。

在界面过渡区，水灰比高、孔隙率大、氢氧化钙和钙矾石多，晶粒粗大、氢氧化钙晶体取向生长。

要改善水泥基材料的性能，就必须改善界面过渡区的结构和性质。

聚合物对水泥砂浆的改性作用，其实质也是改善材料的界面过渡区，从而使材料获得别的材料所不具有的性能。

（1）聚合物具有减水的效果。

其表现在配制具有相同流动度的砂浆时，掺有聚合物的砂浆的水灰比要低于普通砂浆的水灰比。

碳酸钙晶须混杂聚乙烯纤维增强水泥基复合材料力学性能研究　

第43卷第1期2024年1月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.1January,2024碳酸钙晶须混杂聚乙烯纤维增强水泥基复合材料力学性能研究陈月顺,汤成宇(湖北工业大学土木建筑与环境学院,武汉㊀434000)摘要:为研究碳酸钙晶须掺量对聚乙烯纤维增强水泥基复合材料(PE-ECC)力学性能及微观结构的影响,设计了4组不同碳酸钙晶须掺量的PE-ECC 试件,对其进行抗压性能试验㊁抗拉性能试验㊁三点弯曲断裂性能试验,并使用XRD㊁SEM㊁NMR 技术对其微观结构进行研究㊂结果表明,碳酸钙晶须对PE-ECC 有增强增韧作用,随着碳酸钙晶须掺量增加,这种增强增韧作用呈先增大后减小的趋势,当碳酸钙晶须掺量为1%(体积分数)时,PE-ECC 的抗压性能㊁拉伸性能㊁断裂性能提升最佳㊂适量的碳酸钙晶须能填充基体,减少少害孔及多害孔数量,改善孔隙结构㊂关键词:水泥基复合材料;碳酸钙晶须;PE 纤维;拉伸性能;断裂性能;微观结构中图分类号:TU528㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)01-0016-11Mechanical Properties of Calcium Carbonate Whisker Hybrid Polyethylene Fiber Reinforced Cement-Based CompositeCHEN Yueshun ,TANG Chengyu(School of Civil Engineering,Architecture and Environment,Hubei University of Technology,Wuhan 434000,China)Abstract :In order to study the influence of calcium carbonate whisker with different content on the mechanical properties and microstructure of polyethylene fiber reinforced cement-based composite(PE-ECC),four groups of PE-ECC specimens with different content of calcium carbonate whisker were designed,and the compressive properties,tensile properties and three-point bending fracture properties were tested on them.The microstructure was studied by XRD,SEM and NMR.The results show that calcium carbonate whisker can strengthen and toughen PE-ECC.With the increase of calcium carbonate whisker content,the strengthening and toughening effects first increase and then decrease.When the content of calcium carbonate whisker is 1%(volume fraction),the compressive properties,tensile properties and fracture properties of PE-ECC are improved best.Appropriate amount of calcium carbonate whisker can fill the matrix,reduce the number of less and more damaged pores,and improve pore structure.Key words :cement-based composite;calcium carbonate whisker;PE fiber;tensile property;fracture property;microstructure 收稿日期:2023-07-21;修订日期:2023-09-21作者简介:陈月顺(1975 ),男,博士,教授㊂主要从事高性能混凝土方面的研究㊂E-mail:yueshunchen@通信作者:汤成宇,硕士研究生㊂E-mail:tcy177********@0㊀引㊀言为了提升普通混凝土的抗拉强度和韧性,国内外研究者以微观力学模型和断裂力学机制为理论基础设计出一种新型纤维增强水泥基复合材料(polyethylene fiber reinforced cement-based composite,PE-ECC)㊂PE-ECC 具有应变硬化及多缝开裂的特性[1-3],抗拉强度介于3~7MPa,极限拉伸应变值约为3%[4],为普通混凝土的200~300倍㊂混凝土材料的多尺度结构特征限制了单一纤维对混凝土材料的增强效果[5],国内外学者对采用不同尺寸纤维抑制裂纹扩展㊁提高混凝土材料韧性㊁增强混凝土材料性能等进行了一系列的研究,研究结果表明混掺不同尺寸纤维能够增强混凝土材料的抗压性能[6]㊁拉伸性能[7-8]㊁抗弯性能[9]㊁抗裂性㊀第1期陈月顺等:碳酸钙晶须混杂聚乙烯纤维增强水泥基复合材料力学性能研究17能[10-12]等㊂碳酸钙晶须是一种生产简单㊁成本低廉㊁绿色环保的微米级纤维材料,且无需复杂的分散方法就能对水泥基材料产生积极作用[13],具有良好的工程意义㊂目前,国内外已有研究[14-16]表明碳酸钙晶须的掺入对纤维增强水泥基复合材料的性能有一定的提升作用,为进一步探究碳酸钙晶须掺量对聚乙烯纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响规律,本文选用碳酸钙晶须和PE纤维作为水泥基材料的掺合物,对不同碳酸钙晶须(calcium carbonate whisker,CW)掺量下PE-ECC的拉伸性能进行研究;基于断裂力学理论及双K断裂准则,通过三点弯曲切口梁断裂试验对不同碳酸钙晶须掺量下PE-ECC试件的断裂性能进行研究;并且使用XRD㊁SEM㊁NMR技术分析不同碳酸钙晶须掺量试件的微观形貌及孔隙结构,为碳酸钙晶须增强PE-ECC在实际工程中的应用提供参考㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料及配合比本试验胶凝材料采用海螺牌P㊃O42.5普通硅酸盐水泥,武汉阳逻电厂生产的Ⅰ级粉煤灰;细骨料采用规格为70~110目(140~210μm)的超细砂,最大粒径约为0.21mm;减水剂采用上海三瑞公司生产的聚羧酸高效粉体减水剂;拌合水为武汉自来水;试验采用的纤维为上海同延建筑科技有限公司生产的PE纤维和灵寿县矿产品加工厂生产的碳酸钙晶须,PE纤维及碳酸钙晶须的物理性能指标见表1㊂PE纤维掺量固定为总体积的1.5%,碳酸钙晶须掺量为总体积的0%㊁1%㊁2%㊁3%㊂本试验固定水胶比为0.3,砂胶比为0.36,配合比见表2㊂表1㊀聚乙烯纤维及碳酸钙晶须性能指标Table1㊀Performance indexes of polyethylene fiber and calcium carbonate whiskerFiber type Density/(g㊃cm-3)Length/mm Diameter/μm Tensile strength/GPa Elastic modulus/GPa PE0.9718.0025.0 2.8110~120CW 2.690.01~0.030.5~1.0 3.0~6.0410~710表2㊀试验配合比Table2㊀Experimental mix proportionSpecimen Mix proportion/(kg㊃m-3)Sand Cement Fly ash Water HRWR PE CW CW0474.4593.0711.6391.4 4.019.00 CW1474.4593.0711.6391.4 4.019.026.9 CW2474.4593.0711.6391.4 4.019.053.8 CW3474.4593.0711.6391.4 4.019.080.71.2㊀试件制备与试验方法本试验中试件制备采取后掺法,即先加入胶凝材料㊁碳酸钙晶须和骨料并搅拌均匀,随后倒入水和外加剂再次搅拌,搅拌过程中加入纤维㊂抗压试验采用70.7mmˑ70.7mmˑ70.7mm立方体试块㊂单轴拉伸试验采用哑铃型试件,尺寸如图1所示㊂断裂试验采用三点弯曲切口梁试件,试件尺寸为400mmˑ100mmˑ100mm,跨度S为300mm,预制裂缝高度α0为40mm,荷载为P,几何尺寸如图2所示㊂核磁共振试验中试件采用特制模具进行浇筑,SEM及XRD试样采用切割或研磨试件角部获取㊂试件浇筑完成后放入温度为(20ʃ1)ħ㊁相对湿度大于96%的标准养护室养护28d,养护完成后进行抗压㊁拉伸㊁三点弯曲切口梁断裂试验及微观结构试验㊂参照‘建筑砂浆基本性能试验方法标准“(JGJ/T70 2009),采用DYE-2000S型微机伺服压力试验机进行抗压强度试验,加载速率为1.5kN/s㊂参照‘高延性纤维增强水泥基复合材料力学性能试验方法“(JC/T2461 2018),采用WDW-100C型微机控制电子万能试验机进行单轴拉伸强度试验,通过位移控制方式进行加载,加载速率为0.4mm/min㊂单轴拉伸强度试验中采用引伸计测试试件单轴拉伸过程中的变形㊂参照‘水工混凝土断裂试验规程(附条文说明)“(DL/T5332 2005),采用CBT1105-D型微机控制电子试验18㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷压力机进行三点弯曲切口梁断裂试验,通过位移控制方式进行加载,加载速率为0.1mm/min㊂三点弯曲切口梁断裂试验前在跨中预制裂缝尖端两侧对称布置4枚应变片,并通过应变采集仪采集实时应变以测定起裂荷载㊂试验过程中利用试验机内置传感器采集荷载及跨中挠度,采用夹式引伸计采集跨中预制裂缝张开口位移㊂使用Hitachi S-4800型扫描电子显微镜对试件进行SEM分析㊂采用Bruker D8ADVANCE型X射线衍射仪进行XRD测试㊂采用MicroM12-025VR型核磁共振分析仪进行孔隙测试㊂图1㊀哑铃型试件(单位:mm) Fig.1㊀Dumbbell specimen(unit:mm)图2㊀试件构造及尺寸(单位:mm)Fig.2㊀Structure and dimension of specimen(unit:mm) 2㊀结果与讨论2.1㊀抗压性能各试验组抗压强度如图3所示㊂混掺PE纤维和碳酸钙晶须的试件抗压强度均高于单掺PE纤维的试件㊂随着碳酸钙晶须掺量的增加,试件的抗压强度呈先增大后减小的趋势,CW1㊁CW2㊁CW3组试件的抗压强度较未掺碳酸钙晶须的CW0组试件分别提升了11.3%㊁7.8%㊁1.7%㊂综上所述,碳酸钙晶须能提升PE-ECC试件的抗压强度,在碳酸钙晶须掺量为1%时这种提升效果最明显㊂在试件受压应力时,碳酸钙晶须吸附粘结周围基体,使其能承受更多的压应力㊂由于碳酸钙晶须自身高强高弹模的特点,在试件受压过程中碳酸钙晶须能吸收部分外部荷载传递的能力,从而降低基体的受损程度[17]㊂2.2㊀拉伸性能图4为各组试件的代表性拉伸应力-应变曲线,各组试件拉伸性能特征参数如表3所示㊂图3㊀不同碳酸钙晶须掺量试件的抗压强度Fig.3㊀Compressive strength of specimens with different calcium carbonate whiskercontent 图4㊀不同碳酸钙晶须掺量试件的拉伸应力-应变曲线Fig.4㊀Tensile stress-strain curves of specimens withdifferent calcium carbonate whisker content从图4及表3可以看出,掺入碳酸钙晶须后试件的初裂应力㊁峰值应力㊁极限应变及拉伸韧性都出现了不同程度的提升㊂掺入1%碳酸钙晶须后,CW1的初裂应力较CW0提升了55.5%,峰值应力提升了11.7%;掺入2%和3%碳酸钙晶须的试件CW2和CW3的初裂应力分别提升了50.5%㊁39.3%,峰值应力分第1期陈月顺等:碳酸钙晶须混杂聚乙烯纤维增强水泥基复合材料力学性能研究19㊀别提升了7.8%㊁4.5%㊂CW1的极限拉伸应变相比于CW0提升了55.8%,拉伸韧性提升了99.6%;CW2㊁CW3的极限拉伸应变相比于CW0分别提升了22.2%㊁5.1%,拉伸韧性分别提升了39.3%㊁19.5%㊂不难发现,碳酸钙晶须对试件拉伸初裂应力的提升效果相对于峰值应力更加明显,这是因为适量碳酸钙晶须对基体缺陷的填充作用㊁对微观裂缝的桥联作用和对微裂纹的偏转作用共同提升了试件在荷载作用下的初裂强度㊂但由于碳酸钙晶须自身微米级尺寸的限制,当裂缝扩展延伸至一定程度时,碳酸钙晶须延缓㊁限制裂缝的作用减弱㊂试件多缝开裂模式如图5所示,CW1裂缝数量明显增多,裂缝宽度和裂缝间距减小,表现出更稳定的应变硬化行为㊂表3㊀试件的拉伸性能特征参数Table 3㊀Characteristic parameters of tensile properties of specimensSpecimen σcrack /MPa σpeak /MPa εtu /%K t /(N㊃mm㊃mm -3)n w /mm d /mm CW00.99 3.32 5.5413.90100.27 5.27CW1 1.54 3.718.6327.75260.16 2.09CW2 1.49 3.58 6.7719.37160.21 3.34CW3 1.38 3.47 5.8216.62120.24 4.41㊀㊀注:σcrack 为初裂应力;σpeak 为峰值应力;εtu 为极限拉伸应变,对应拉伸应力-应变曲线中最后一次下降段起点的应变;n 为试样引伸计标距内出现的裂纹数量;w 为平均裂缝宽度,w =50mm ˑεtu /n ;d 为平均裂缝间距,d =50mm ˑ(1+εtu )/n ;K t 为拉伸韧性,采用极限应变前应力-应变曲线下包裹的面积作为试件拉伸韧性评价指标㊂2.3㊀断裂性能2.3.1㊀破坏形态未掺碳酸钙晶须的试件CW0与掺入碳酸钙晶须的试件CW1㊁CW2及CW3的断裂形态相似,都表现出明显的多缝开裂行为㊂加载初期,随着跨中挠度增长,荷载不断增加,预制裂缝的开口位移逐渐增大,预制裂缝尖端的纤维与基体开始发生脱粘,第一条微裂缝出现;随着荷载继续增加,纤维与基体之间发生滑移,微裂缝缓慢扩展延伸,并且预制裂缝尖端处不断出现新的微裂缝;继续加载,裂缝向上曲折延伸,主裂缝开始形成并扩展,试件变形较大,在此过程中可听到纤维被拉断的声音;最后随着荷载增加,越来越多的纤维被拉断或拔出,主裂缝逐渐延伸至试件截面上边缘,此时试件仍然能承担一部分的荷载且未出现普通混凝土的脆断现象,表现出裂而不断的形态㊂2.3.2㊀荷载-应变曲线在加载过程中,试件开裂前预制裂缝尖端两侧的混凝土拉应力不断增大,拉应变呈增长趋势㊂当拉应变达到极限拉应变时,预制裂缝尖端的混凝土由于应力集中而开裂,此时,拉应变不再增加而荷载继续增大㊂开裂后,预制裂缝尖端的混凝土不再承担拉应力,尖端两侧的混凝土拉应力和拉应变减小,应变片回缩[18-19],如图6所示㊂基于此原则,将荷载应变曲线上出现明显回缩的点对应的荷载作为起裂荷载P ini ㊂各试件的起裂荷载见表4㊂图5㊀哑铃型拉伸试件的多缝开裂模式Fig.5㊀Multi-crack cracking mode of dumbbell tensilespecimens 图6㊀不同碳酸钙晶须掺量试件的荷载-应变曲线Fig.6㊀Load-strain curves of specimens with different calcium carbonate whisker content20㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷由图6及表4不难发现,随着碳酸钙晶须的增加,起裂荷载呈先增大后减小的趋势,但较不掺碳酸钙晶须的试件均有所提升㊂CW1㊁CW2和CW3的开裂荷载较CW0分别提高了170.5%㊁111.7%㊁55.5%㊂碳酸钙晶须掺量为1%时,试件的开裂荷载提升显著㊂这是由于适量的碳酸钙晶须在水泥基体内部起到了填充作用,改善了孔隙结构,增加了基体密实度,使基体对PE 纤维的握裹力提高㊂在开裂前,碳酸钙晶须与PE 纤维协同作用抑制了裂纹产生,并且由于碳酸钙晶须长径比较大,桥联作用下还改善了C-S-H 凝胶与细骨料的界面过渡区强度[20-21]㊂但掺入过多的碳酸钙晶须后,浇筑时浆体流动性变差,碳酸钙晶须在浆体中难以分散,互相连接形成网状,孔隙增多,基体中的不良界面增多,碳酸钙晶须难以完全发挥其对起裂荷载的提升作用㊂2.3.3㊀荷载-挠度曲线图7㊀不同碳酸钙晶须掺量试件的荷载-挠度曲线Fig.7㊀Load-deflection curves of specimens with different calcium carbonate whisker content 图7为各试件的荷载-挠度曲线㊂由图7可见,各试件的破坏过程分为4个阶段:正常工作阶段(Ⅰ)㊁多缝开裂阶段(Ⅱ)㊁主裂缝形成并扩展阶段(Ⅲ)㊁失稳破坏阶段(Ⅳ)㊂在正常工作阶段中,试件处于弹性阶段;随着荷载增加,预制裂缝尖端处混凝土开裂,荷载突然下降,进入多缝开裂阶段,纤维发挥桥联作用,抑制裂缝扩展使裂缝快速稳定在较细水平,荷载不断增加,裂缝不断出现,裂缝处的纤维继续发挥桥联作用,在曲线上表现为多处曲折,呈现锯齿状;裂缝处与基体紧密粘结的纤维所提供的桥联应力不足以使基体继续开裂,则进入主裂缝形成并扩展阶段,原有裂缝宽度开始增长,直至某一条裂缝扩展迅速,形成主裂缝;主裂缝不断扩展直至试件进入失稳破坏阶段,此时在荷载挠度曲线上表现为挠度不断增加而荷载下降㊂在正常工作阶段,掺入碳酸钙晶须的试件CW1㊁CW2㊁CW3挠度随荷载增长的速度均低于未掺碳酸钙晶须的试件CW0,在荷载-挠度曲线中表现为曲线初始部分斜率均大于CW0,这说明掺入碳酸钙晶须对开裂前试件的刚度有一定的提升效果㊂从图9中不难看出,CW1的多缝开裂阶段持续时间明显长于CW0,掺入适量的碳酸钙晶须能使多缝开裂阶段更加稳定㊁饱满,一方面是由于碳酸钙晶须在微裂纹尺度上发挥桥联基体㊁偏转裂纹的作用,另一方面由于碳酸钙对于基体的改善作用使基体与PE 纤维的粘结更加紧密,PE 纤维在细裂纹尺度上发挥桥联作用,两者协同工作提供了更多桥接应力㊂碳酸钙晶须掺入后,纤维桥接应力提升,试件能承受更多的荷载㊂各组试件的断裂力学参数如表4所示㊂由表4可知,CW1的失稳荷载较CW0提升了153.9%,CW2㊁CW3的失稳荷载较CW0也分别提升了102.8%㊁62.1%㊂表4㊀试件的断裂力学参数Table 4㊀Fracture parameters of specimensSpecimen P ini /kN P max /kN K ini IC /(MPa㊃m 1/2)K un IC /(MPa㊃m 1/2)a c /mm G f /(kN㊃m -1)D u /m -1CW0 2.21 3.910.46 2.2769.97.40 1.89CW1 5.989.93 1.169.8579.125.66 2.58CW2 4.687.930.927.3778.318.34 2.31CW3 3.43 6.340.68 5.5975.713.28 2.09㊀㊀注:P ini 为起裂荷载,P max 为失稳荷载,K ini IC 为起裂韧度,K un IC 为失稳韧度,a c 为有效裂缝长度,G f 为断裂能,D u 为延性指数㊂2.3.4㊀断裂韧度基于徐世烺等提出的双K 断裂模型[22]采用断裂韧度作为评价试件断裂性能的指标,双K 断裂模型中的断裂韧度包含起裂韧度K ini IC 和失稳韧度K un IC ,这两个断裂韧度能较好地表征试件断裂破坏过程中裂缝的发展状态,具体为:当断裂韧度K IC <K ini IC 时,裂缝处于稳定状态;当K IC =K ini IC 时,裂缝处于开始扩展状态;当K ini IC <K IC <K un IC 时,裂缝处于稳定扩展状态;当K IC =K un IC 时,裂缝处于临界失稳状态;当K IC >K un IC 时,裂缝处于失稳扩展状态㊂参考‘水工混凝土断裂试验规程(附条文说明)“(DL /T 5332 2005)中关于双K 断裂韧度的计算方法,第1期陈月顺等:碳酸钙晶须混杂聚乙烯纤维增强水泥基复合材料力学性能研究21㊀其计算公式如下Kini IC =1.5ˑP ini +mg 2ˑ10-2()ˑ10-3ˑS ˑa 1/20th 2f (α)(1)其中,f (α)=1.99-α(1-α)(2.15-3.93α+2.7α2)(1+2α)(1-α)3/2(2)α=a 0h (3)K un IC =1.5ˑP max +mg 2ˑ10-2()ˑ10-3ˑS ˑa 1/2c th 2f (αc )(4)其中,f (αc )=1.99-αc (1-αc )(2.15-3.93αc +2.7α2c )(1+2αc )(1-αc )3/2(5)αc =a c h (6)a c =πh 2arctan tEV max 32.6P max -0.1135()1/2(7)E =1tc i 3.70+32.60tan 2πa 02h ()[](8)c i =V P (9)式中:K ini IC 为起裂韧度,MPa㊃m 1/2;P ini 为起裂荷载,kN;S 为加载装置中两支座间的跨度,m;a 0为预制裂缝长度,m;t 为试件厚度,m;h 为试件高度,m;K un IC 为失稳韧度,MPa㊃m1/2;P max 为失稳荷载,kN;P 为荷载,MPa;m 为试件在两支座间的质量,kg;g 为重力加速度,取9.81m/s 2;a c 为有效裂缝长度,m;E 为计算弹性模量,GPa;V max 为预制裂缝开口位移临界值,μm;c i 为试件初始柔度,取开裂前弹性阶段任一时刻的荷载与开口位移的比值,μm/kN㊂根据上述公式计算出的试件断裂参数如表4及图8所示,试件的起裂韧度及失稳韧度随碳酸钙晶须掺量的增大而表现出明显的先增大后减小趋势,当碳酸钙晶须掺量为1%时,起裂韧度及失稳韧度的提升效果显著,较对照组CW0分别提升了1.52倍㊁3.34倍㊂这反映了碳酸钙晶须具有抑制裂纹扩展的能力,试件的断裂性能增强显著㊂碳酸钙晶须对断裂性能的增强作用主要体现在以下两个方面:一方面碳酸钙晶须的掺入填充了水泥基体内的缺陷,改善了水泥基体的孔隙分布,增强了水泥基体密实性,提升了纤维-基体界面的粘结性能,使试件起裂荷载提升㊂此外,碳酸钙晶须与水泥基体的结合非常牢固,碳酸钙晶须很难被拔出,通常是与水泥基体一起被拔出或拉断,而这种拔出或拔断机制吸收了部分能量,使得试件开裂需要更多的能量,最终表现为起裂韧度提升㊂另一方面,在开裂后,当裂纹处于微观尺度时,碳酸钙晶须可以通过偏转微裂纹㊁桥联微裂纹等方式延缓微观裂纹向宏观裂纹的发展,另外碳酸钙晶须还能增强基体内部微裂纹源,使多缝开裂行为更加稳定,从而延长多缝开裂阶段的持续时间,提升失稳荷载,最终表现为失稳韧度的提升㊂2.3.5㊀其他断裂参数断裂能G f 是混凝土非线性断裂理论中描述混凝土材料断裂性能的主要参数,可以用材料断裂全过程中消耗于试件断裂区的能量与其韧带面积的比值表示[23-24]㊂加载过程后期荷载-挠度曲线下降段尾部非常平缓,如图9所示,测得荷载降至零需要大量时间,为了节省时间以及消除试件尺寸效应对断裂能计算产生的影响,采用文献[23]提出的修正方法计算断裂能[25]㊂计算公式如式(10)所示㊂G f =ʏδ㊀00P (δ)d δ+12mgδ0+ʏɕδ0aδb d δt ˑ(h -a 0)(10)22㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷式中:P 为荷载,kN;δ0为荷载-挠度曲线中的最大挠度,mm;a 和b 为根据荷载-挠度曲线尾部拟合得到的幂函数拟合参数㊂图8㊀不同碳酸钙晶须掺量试件的断裂韧度Fig.8㊀Fracture toughness of specimens with different calcium carbonate whiskercontent 图9㊀CW1的荷载-挠度曲线Fig.9㊀Load-deflection curve of CW1㊀另外,采用延性指数D u 作为材料抵抗变形能力的评价指标[26],材料抵抗变形能力越强,其延性指数越高㊂其计算公式如下D u =G f P max (11)各试件计算出的断裂能及延性指数结果如图10及表4所示㊂由图10不难看出,掺入不同掺量碳酸钙晶须对试件的断裂能都有不同程度的增强效果,其中掺量为1%的试件CW1断裂能较对照组CW0提升了2.47倍,CW2㊁CW3较CW0分别提升了1.48倍和0.79倍㊂这主要归因于碳酸钙晶须提升了试件承受荷载的能力以及延长了试件断裂过程中的多缝开裂阶段㊂此外,从图10中还能看出,掺入碳酸钙晶须后试件的延性指数也有小幅度的提升,CW1㊁CW2㊁CW3的延性指数较对照组CW0分别提升了36.5%㊁22.2%㊁10.6%,说明碳酸钙晶须增强了试件抵抗变形的能力,这主要是由于碳酸钙晶须能够通过桥联㊁偏转裂纹以及晶须拔出消耗能量等微观作用机制使基体中产生更多的微裂源[27],增加微裂纹数量,增强裂缝稳定扩展的能力,从而改善其延性㊂有效裂缝长度a c 为混凝土材料在断裂过程中发生失稳破坏时,混凝土材料不可恢复变形的临界裂缝长度㊂基于线性渐进叠加假定,有效裂缝由等效弹性自由裂缝和等效弹性虚拟裂缝扩展组成,徐世烺等[28-29]提出了有效裂缝长度的经验公式,如式(7)所示,计算结果如图11及表4所示㊂由图11可见,掺入碳酸钙晶须后,各试件的有效裂缝长度整体有所提升,但随着碳酸钙晶须掺量增加,提升效果逐渐减弱㊂其中碳酸钙晶须掺量为1%时试件的有效裂缝长度提升效果最明显,较CW0提升了13.1%㊂图10㊀不同碳酸钙晶须掺量试件的断裂能及延性指数Fig.10㊀Fracture energy and ductility of specimens with different calcium carbonate whiskercontent 图11㊀不同碳酸钙晶须掺量试件的有效裂缝长度Fig.11㊀Effective crack length of specimens with different calcium carbonate whisker content第1期陈月顺等:碳酸钙晶须混杂聚乙烯纤维增强水泥基复合材料力学性能研究23㊀2.4㊀XRD分析图12㊀不同碳酸钙晶须掺量试件的XRD 谱Fig.12㊀XRD patterns of specimens with different calcium carbonate whisker content 图12为各试件的XRD 谱㊂从图中可以看出不同碳酸钙晶须掺量试件的晶相物质衍射峰值有部分差异㊂其中,掺入碳酸钙晶须试件CW1的水化反应物C 3S 和C 2S 的峰值较CW0偏低,而水化生成物CH 的峰值偏高,表明掺入碳酸钙晶须后水化产物增多,水化反应程度增强,碳酸钙晶须能在一定程度上促进水化反应㊂3㊀微观结构分析3.1㊀微观形貌分析试件在不同放大倍数下的微观形貌如图13所示㊂图13(a)为未掺碳酸钙晶须的试件CW0的微观形貌,可以看到其存在部分缺陷,结构较为松散㊂图13(b)为掺入1%碳酸钙晶须的试件CW1的微观形貌,可以看到其结构紧密,碳酸钙晶须填充了基体,桥接了缺陷㊂图13(d)为掺入3%碳酸钙晶须的试件CW3的微观形貌,能观察到部分碳酸钙晶须出现了堆积现象㊂对比相近放大倍数下的图13(e)㊁(f)㊁(g)㊁(h)发现,试件CW0㊁CW1中PE 纤维分散较为均匀,掺入2%碳酸钙晶须的试件CW2中PE 纤维略有团聚,掺入3%碳酸钙晶须的试件CW3中PE 纤维团聚明显,这可能是㊀㊀㊀图13㊀试件在不同放大倍数下的微观形貌Fig.13㊀Microstructures of specimens at different magnifications24㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷因为掺入过多的碳酸钙晶须容易发生团聚,形成网状结构,导致基体屈服应力和塑性粘度增加[30],基体流动性变差㊂3.2㊀孔隙分析通过试件中氢离子的弛豫时间分布来推测孔隙的分布,假设孔隙为理想球体,弛豫时间T 2与孔径的关系式为1T 2=ρS p V(12)r =βT 2(13)式中:ρ为多孔介质的弛豫强度,μm /s;S p 为孔隙表面积,μm 2;V 为孔隙体积,μm 3;r 为孔隙半径,μm;β为换算系数,取3ρ㊂图14为通过NMR 测得的T 2谱,图中的振幅越高,代表样品孔隙中水的信号强度越强和对应半径的孔隙越多㊂从图14中可以看到,CW1和CW2的两个波峰明显低于CW0,CW3的两个波峰明显高于CW0,表明CW1㊁CW2试件中的孔隙数量少于CW0,而CW3的孔隙数量多于CW0㊂掺入适量的碳酸钙晶须能有效减少孔隙数量,但掺入过多碳酸钙晶须时,孔隙数量会增加㊂从图中还可以看到CW1㊁CW2的T 2谱曲线较CW0略微偏左,说明试件中的氢离子弛豫时间较短,弛豫速度较快,表明试件内部的小孔隙较多[31]㊂依据吴中伟院士等[32-33]提出的模型,孔结构根据孔直径分类为:孔直径小于20nm 的孔为无害孔,20~<100nm 的孔为少害孔,100~200nm 的孔为有害孔,大于200nm 的孔为多害孔㊂各试件的孔隙分布如图15所示,可见掺入碳酸钙晶须的试件CW1和CW2的各类孔均少于未掺入碳酸钙晶须的试件CW0,其中少害孔和多害孔的减少较显著;掺入过多碳酸钙晶须的试件CW3相较于CW0有害孔和多害孔无明显变化,无害孔增多,少害孔略微减少㊂这表明掺入适量的碳酸钙晶须能改善试件的孔隙结构,但掺入过多碳酸钙晶须时,这种改善作用会减弱㊂图14㊀不同碳酸钙晶须掺量试件的T 2谱Fig.14㊀T 2spectra of specimens with different calcium carbonate whiskercontent 图15㊀不同碳酸钙晶须掺量试件的孔隙分布Fig.15㊀Pore distribution of specimens with different calcium carbonate whisker content 4㊀结㊀论1)掺入适量的碳酸钙晶须能提升PE-ECC 试件的抗压强度,随着掺量增加,抗压强度呈先增大后减小的趋势㊂2)掺入碳酸钙晶须对PE-ECC 试件的拉伸性能具有增强作用,表现为试件的初裂应力㊁峰值应力㊁极限应变及拉伸韧性提升,多缝开裂的应变硬化行为更加稳定,吸收能量的能力更强㊂3)适量的碳酸钙晶须提升了PE-ECC 试件的开裂前刚度,延长了试件开裂过程中多缝开裂阶段的持续时间,试件的起裂荷载和失稳荷载随碳酸钙晶须掺量呈先增大后减小的趋势㊂碳酸钙晶须对试件的起裂韧度㊁失稳韧度㊁断裂能影响显著,能略微提升试件的延性指数及有效裂缝长度㊂当碳酸钙晶须掺量为1%时,试件的断裂性能得到了最大程度提升㊂。

聚合物改性水泥基材料性能和机理研究进展

3973项目子课题(2001CB610704);中国博士后科学基金(2004035489)　王茹:女,1975年生,博士,主要从事聚合物改性水泥基材料方面的研究Tel :021*********E 2mail :ruwang @聚合物改性水泥基材料性能和机理研究进展3王　茹,王培铭(同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海200092) 摘要论述了聚合物改性水泥基材料的性能和机理研究进展。

性能研究进展方面主要从聚合物改性、聚合物和外加剂复合改性以及聚合物和其他填料复合改性水泥基材料3个方面进行了讨论。

而聚合物改性机理则从聚合物改性水泥基材料的微观结构、聚合物对水泥水化的影响以及聚合物与无机胶凝相间的相互作用等方面进行了讨论。

关键词聚合物改性水泥基材料　性能　机理　微观结构　水泥水化R esearch Development of the Properties and Mechanism ofPolymer 2modif ied Cementitious MaterialsWAN G Ru ,WAN G Peiming(Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials ,Tongji University ,Shanghai 200092)Abstract The research development of the properties and polymer 2modification mechanism of polymer 2modi 2fied cementitious materials is discussed in this paper.The properties of polymer 2modified cementitious materials ,ce 2mentitious materials modified by polymer and additives ,and cementitious materials modified by polymer and fillers are discussed ,respectively ,in the first part of the paper.Then ,the research development of the polymer 2modification mechanism is discussed f rom the viewpoint of the microstructure ,cement hydration ,and the interaction between the organic and inorganic phases.K ey w ords polymer 2modified cementitious materials ,properties ,mechanism ,microstructure ,cement hydra 2tion 聚合物改性水泥基材料自1923年问世以来,得到了迅速发展。

聚合物基自润滑材料的研究现状和进展

聚合物基自润滑材料的研究现状和进展由于聚合物本身具有较低的摩擦系数,优良的机械性能及耐腐蚀性等优点,其基自润滑复合材料具有非常优异的摩擦磨损性能,正在被广泛的应用到减摩领域。

本文综述了聚醚醚酮、聚四氟乙烯及聚酰亚胺等几种高聚物的摩擦磨损特点及其应用,聚合物基自润滑复合材料开展现状。

指出目前聚合物基高性能自润滑材料的制备途径主要是通过聚合物与聚合物共混及添加纤维、晶须等来提高基体的机械强度,通过添加各类固体自润滑剂来提高摩擦性能,有效提高其综合性能。

聚合物基自润滑材料可取代传统金属材料,成为全新的一类耐摩擦磨损材料。

论文:高聚物,复合材料,自润滑材料,摩擦,磨损1、聚醚醚酮(PEEK)1.1 聚醚醚酮(PEEK)的特点聚醚醚酮(PEEK)是一种高性能热塑性高聚物,具有良好机械性能、抗化学腐蚀性和抗辐射性,显着的热稳定性和耐磨性。

它可以在无润滑、低速高载下或在液体、固体粉尘污染等恶劣环境下使用。

因而关于聚醚醚酮及其复合材料的研究越来越受到人们重视。

聚醚醚酮是一种半晶态热塑性聚合物,为了改善其机械性能,尤其是摩擦学性能,常在其中添加聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)和碳纤维(FC)等材料,也可添加颗粒增强型材料或进行特种外表处理等离子体处理等。

当聚醚醚酮及其复合材料与金属材料相互对磨时,通常在金属外表形成聚合物转移膜,其结构、成分均与原有的聚合物及复合材料不同,其性能、厚度及连续程度均对摩擦副的摩擦学性能有重大影响[4]。

1.2 对聚醚醚酮(PEEK)摩擦性能的研究章明秋等人[5,6]对聚醚醚酮(PEEK)在无润滑滑动条件下磨损产生的磨屑的形态进行研究,结果说明,聚醚醚酮(PEEK)的磨屑具有分形特征,其分形维数与载荷的关系对应于磨损率与载荷的关系,能够反映聚醚醚酮(PEEK)磨损机制的变化。

在给定的试验条件下,随着载荷的增大,聚醚醚酮(PEEK)的磨损机制从粘着磨损为主伴随着疲劳-剥层磨损,进而转变为热塑性流动磨损。