水泥基材料隐身性能改性试验与数值模拟

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非规则水泥颗粒水化和孔隙结构表征的数值模拟

图 2 三维特征向量生成的包含不同体素数量非规则水泥颗粒 Fig. 2 A circular particle containing different number of voxelses generated by a three-dimensional feature vector
通过比较生成的图形可以看出，采用不同的特征向量生长得到的颗粒形状不同。对同一特征向量生长得到的具有不同面积/体积的颗粒可以看到，虽然颗粒含有的像素/体素数量差别较大，但总体形状仍具有良好的相似性，只是局部形状产生了差异。
University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, Jiangsu, China)

Abstract: In order to describe and reconstruct the true irregular particle morphology of cement particles and clarify the hydration process, microstructure evolution and mechanical property development of cement-based materials, an irregular particle reconstruction method was proposed by a discrete method and a central growth model based on a cellular automata theory. A cement particle shape data-base was established. The irregular cement particles were introduced into the CEMHYD3D model, and an irregular basis hydration model was constructed. The effect of particle shape on the hydration process and pore characteristic parameters were analyzed. The reliability and accuracy of the hydration model after the introduction of irregular cement particles were verified. The total porosity and pore size range of the non-spherical-based model are smaller than those of the spherical-based model, while the specific surface area with various pores of the non-spherical-based model is greater than that of the spherical-base model.

纳米材料改性水泥基材料的研究应用进展

米ＳｉＯ、ＣａＣＯ，、ＴｉＯ、Ａ１Ｏ等几种纳米材料在水泥基材料中的应用情况，结果表明：纳米材料可以有效的改善水泥
砂浆混凝土的力学性能、降低孔隙率、促进其水化、提高耐久性能。并总结了纳米材料的改性机理和当前存在的一
些急需解决的问题，提出了一些可行性建议。
第７期
王立国等：纳米材料改性水泥基材料的研究应用进展
Hale Waihona Puke ２１２９测试凝胶的比表面积大约为１８０ｍ ·ｇ～，经推算ｃ—ｓ—Ｈ凝胶的平均尺寸在１０ｎｍ左右，由此可知水泥硬化浆体实际上是由ｃ—ｓ—Ｈ凝胶为主凝聚而成的初级纳米材料Ｊ，因此，利用纳米材料对水泥基材料进行纳米改性具有良好的基础。从上世纪９Ｏ年代开始，有专家和学者开始将纳米材料添加到水泥砂浆和混凝土中，从纳米尺度对水泥砂浆和混凝土进行纳米改性研究。纳米材料加入到水泥砂浆和混凝土之后，不仅可以填充水泥颗粒间空隙，还可以促进水泥的水化，改善水泥石与骨料的界面结构，使得水泥混凝土的强度、抗渗性以及耐久性都得到了改善Ｊ。因此研究纳米材料对水泥基材料的改性作用已引起国内外许多学者的研究兴趣。本文总结和归纳了几种常见的纳米材料在水泥基材料中应用、现状和发展趋势。
士丘
纳米材料是指颗粒尺寸在１～１００ｎｍ的超细颗粒 … ，介于块状物体与原子、分子之间的固体颗粒。纳米材料因具有颗粒尺寸小、比表面积大和极高的表面能，从而使得纳米材料具有许多不同于其他材料的特殊性质，如：尺寸效应、表面效应、体积效应、宏观量子隧道效应Ｊ，这些特性使纳米材料在更多领域（包括水泥基材料）有着广泛的应用前景。

超材料在隐身领域的研究及应用进展

*
在这种情况下，人们提出了超材料的概念，它不仅包括介电常数和磁导率同时为负的左手材料，也包括介电常数或者磁导率单独小于 1 以及单独小于 0 的特殊材［2 ］料。由于其具备的独特的电磁特性，有关超材料的。制备和应用研究工作成为当前的热点近几年来，超材料在隐身领域的研究也受到了广［35 ］。由于超材料可实现与以前常规材料截泛的关注然不同的折射，因此人们对隐身的研究注意力也从单纯的吸波研究扩展到了控制电磁波的绕射从而达到隐身的目的。下面将从几个方面介绍当前基于超材料的隐身研究进展。
{
图 3 Schurig 提出的隐身圆柱 Fig 3 Metamaterial electromagnetic cloak by Schurig Cai 等［11］提出了二维 TM 波弱依据同样的理论，化隐身斗篷，并且根据有效介质理论设计了一种在光［12 ］波段的隐身斗篷。 Huang 等则设计了另一种二维 TM 波弱化隐身斗篷，考虑到这种隐身斗篷没有磁共，振其不同方向的各向异性是由均匀物质交替构成的Ｒuan 等［13］为了避同心层状结构来控制的。2007 年，免在坐标变换时设计的斗篷参数具有奇异性，采用了一种近似理想情况的模型进行求解。他们通过在理想斗篷的基础上引入一个趋于零的微小扰动，系统地研究了近似理想情况与理想情况之间散射系数的变化关［14 ］系。Yan 等则进一步证明，若采用简化材料参数的方法，使用均匀各向同性材料设计的隐身斗篷并不能实现完美的隐身效果。 Jiang 为了克服上述斗篷参数存在奇异性的缺点，［15 ］等利用线坐标变换代替点坐标变换，研究了无奇点的隐身斗篷。他们发现，在椭圆柱坐标系统中利用坐标变换的方法可以将要隐身的物体压缩为一条线段，当椭圆的焦距较小时，椭圆斗篷即简化为圆形斗篷。这种设计的优点在于隐身斗篷的各个参数没有奇点，［16 ］并且参数的变化范围较小。 Leonhardt 等则在 2009 年利用非欧几何空间中的坐标变换方法，首先建立一个曲线的非欧几何空间，然后将该空间映射成物理空间，这样可实现宽带隐形，并且不要求材料具有奇异。性Ｒahm 等［17］在 2008 年提出了基于光学变换理论，

用于红外和雷达波隐身的水泥基复合材料

用于红外和雷达波隐身的水泥基复合材料马超;解帅;王永超;冀志江;吴子豪;王静【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2024(38)5【摘要】红外和雷达波隐身主要是通过降低目标的红外辐射信号和雷达回波信号来提高目标的隐蔽性。

将相变材料与炭黑封装为相变单元,并将其与膨胀珍珠岩-磁粉/水泥复合材料结合,研制出一种兼具红外和雷达波隐身的双功能水泥基复合材料,对其吸波性能和热性能进行试验与仿真研究。

结果表明:炭黑对相变材料相变温度的影响较小,潜热仅降低了约1.9%;500次冷热循环后,相变材料的潜热留存率为78.3%,循环稳定性较好。

相变单元和膨胀珍珠岩均可以提高水泥基复合材料的吸波能力,且反射损耗在-5~-15 dB可调。

相变单元通过吸收大量热量来降低目标外表面温度,削弱红外辐射。

相变材料的加入会增加水泥基复合材料的热导率,但相变材料高储热密度和珍珠岩低热导率的共同作用使得水泥基复合材料的隔热效应更加显著,从而降低目标的红外辐射信号。

仿真结果表明:磁损耗仅出现在水泥基体中,相变单元通过电阻损耗来影响水泥基复合材料的吸波性能。

热量传递在相变单元处受阻,传导热通量在相变单元边缘处的传输过程出现弯曲。

当相变材料相变完成后,热量趋于均匀分布。

因此,水泥基复合材料可通过损耗电磁波来降低雷达回波信号,通过相变材料吸收目标的热量来降低红外辐射,从而实现不同复杂环境下建筑材料的红外和雷达波等多波段隐身。

【总页数】9页(P22-30)【作者】马超;解帅;王永超;冀志江;吴子豪;王静【作者单位】中国建筑材料科学研究总院有限公司【正文语种】中文【中图分类】TU59【相关文献】1.用于电磁波吸收的碳纳米管水泥基复合材料2.红外隐身涂层及对雷达吸波性能的影响3.新型红外/雷达兼容隐身复合材料的设计4.红外隐身涂层的制备及其与雷达吸波涂料的兼容性研究5.具有雷达波隐身功能的红外窗口的研制因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

【国家自然科学基金】_隐身材料_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

2008年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
53 54 55 56 57 58 59 60 61 62
全波仿真光学性能低红外发射率优化设计介质体机翼剖面二氧化钛丙烯酸 rcs修正 pho1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49
科研热词推荐指数频率选择表面 1 雷达罩 1 隐身斗篷 1 隐身性能 1 近红外隐身 1 超介质 1 谱线强度比 1 蒙脱土 1 耐腐蚀性能 1 线变换 1 红外发射率 1 等离子体柱 1 磁场积分法 1 相变材料 1 电磁散射 1 电磁学 1 电磁场仿真 1 涂层 1 水泥基材料 1 椭圆柱 1 材料参数 1 本构参数张量 1 改性材料 1 弓形法测试试验 1 应用 1 外隐身斗篷 1 声隐身 1 声学超材料 1 坐标变换 1 圆柱斗篷 1 固定磁场 1 固化 1 吸波 1 叶绿素铜 1 力学特性 1 制备方法 1 光谱反射曲线 1 光学方法 1 储能 1 傅立叶变换红外光谱 1 介质阻挡放电 1 主动控制 1 tikhonov正则化 1 stealth performance 1 modified materials 1 metamaterials, invisibility cloak, 1 coordinate tra measuring test by arch method 1 electro-magnetic field emulation. 1 cement-based material 1

隐身材料微波隐身特性评估方法

－３０
期
化学分析计量
ＣＨＥＭＩＣＡＬＡＮＡＩＳＩＳＡＮＤＭＥＴＥＲＡＧＥ
Ｖｏ１．２３，ＮＯ．５Ｓｅｐｔ．２０１４
ｄｏｉ：１０．３９６９／］．ｉｓｓｎ．１００８－６１４５．２０１４．０５．０４１
隐身材料微波隐身特性评估方法
段长生，刘玉波。刘云松，郝欣甜，张雨，张军英，姜维维，林帅，荀其宁
（１．国防科技工业２３１１二级计量站，哈尔滨１５００４６；２．内蒙航天动力机械测试所，呼和浩特０１００７６；
（１．２３１１ＳｅｃｏｎｄａｒｙＭｅｔｒｏｌｏｇｙＳｔａｔｉｏｎｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｙｆｏｒＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｃｅ，Ｈａｒｂｉｎ１５００４６，Ｃｈｉｎａ；
文献标识码：Ａ文章编号：１００８－６１４５（２０１４）０５－０１３０－０５
中图分类号：０６５２．７
ＭｅｔｈｏｄｓｔｏＴｅｓｔＭｉｃｒｏｗａｖｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆＳｔｅａｌｔｈｙＭａｔｅｒｉａｌｓ
ｐｒｏｂｅｍｅｔｈｏｄ，ｒｅｓｏｎａｎｔｃａｖｉｔｙｍｅｔｈｏｄ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｒｅｌｆｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｆｒｅｅｓｐａｃｅｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆ

纳米SiO2改性聚合物水泥基材料性能试验研究

收稿日期：2020-09-16基金项目：国家自然科学基金资助项目（51868044），National Natural Science Foundation of China （51868044）；硅酸盐建筑材料国家重点实验室（武汉理工大学）开放基金资助项目（SYSJJ2018-20），Open-ended Fund of State Key Laboratory of Silicate Building Materials （Wuhan U -niversity of Technology ）（SYSJJ2018-20）；兰州理工大学红柳一流学科建设计划资助项目，Hongliu First-class Discipline Construction Pro -gram of Lanzhou University of Technology作者简介：李刊（1985—），女，甘肃兰州人，兰州理工大学博士研究生†通信联系人，E-mail ：*********************第48卷第11期2021年11月湖南大学学报（自然科学版）Journal of Hunan University （Natural Sciences ）Vol.48，No.11Nov.2021DOI ：10.16339/ki.hdxbzkb.2021.11.015文章编号：1674—2974（2021）11—0150—10纳米SiO 2改性聚合物水泥基材料性能试验研究李刊1，魏智强2，乔宏霞1，3†，路承功1，乔国斌1，郭健1（1.兰州理工大学土木工程学院，甘肃兰州730050；2.兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，甘肃兰州730050；3.兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心，甘肃兰州730050）摘要：利用纳米SiO 2（Nano-SiO 2，NS ）可以促进聚合物水泥基材料水化，提升其力学性能、改变其水化产物微观形貌及界面过渡区（Interface Transition Zone ，ITZ ）性能等特点，采用电液式压力试验机、水泥胶砂干缩比长仪、X 射线衍射技术（X-ray Diffraction ，XRD ）、扫描电镜（Scanning Electron Microscope ，SEM ）、X 射线能谱仪（Energy Dispersive Spectrometer ，EDS ）及显微硬度试验等各种宏观与微观测试手段相结合的方法对NS 改性聚合物水泥基材料的力学性能、干缩性能、水化产物微观形貌与组成及ITZ 相关性能进行研究.结果表明：掺加NS 后，大大提高了聚合物水泥砂浆的力学性能，尤其对早期强度提高更为明显.随着NS 的掺入，聚合物水泥砂浆干缩率增大，在早期干缩现象更加明显；NS 加入改变了聚合物水泥基材料水化产物的数量及C-S-H 凝胶微观形貌及组成，促进了聚合物水泥基材料的水化并且降低了C-S-H 凝胶的钙硅比.对于ITZ 性能，NS 掺入使得聚合物水泥硬化浆体-骨料ITZ 形貌变得更加致密，减少了ITZ 明显的裂缝和孔洞，并且ITZ 水化产物丰富密集，C-S-H 凝胶明显增多，显微硬度升高.关键词：纳米二氧化硅；聚合物水泥基材料；微观结构；界面过渡区；抗压强度；干缩性能中图分类号：TU528文献标志码：AExperimental Study on Property of Polymer CementBased Composite Modified by Nano-SiO 2LI Kan 1，WEI Zhiqiang 2，QIAO Hongxia 1，3†，LU Chenggong 1，QIAO Guobin 1，GUO Jian 1（1.School of Civil Engineering ，Lanzhou University of Technology ，Lanzhou 730050，China ；2.State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Non-ferrous Metals ，Lanzhou University of Technology ，Lanzhou 730050，China ；3.Western Center of Disaster Mitigation in Civil Engineering of Ministry of Education ，Lanzhou University of Technology ，Lanzhou 730050，China ）Abstract ：The utilization of Nano-SiO 2（NS ）in polymer cement based composite can promote its hydration rate,. All Rights Reserved.李刊等：纳米SiO2改性聚合物水泥基材料性能试验研究与普通水泥基材料相比，聚合物水泥基材料具有强度高、变形性能好、粘结性能好、防水性能及耐久性能好等优点，被广泛应用于结构修补领域.但是，目前聚合物对水泥基材料的改性仍存在局限性，研究发现，聚合物掺入水泥基材料虽然能明显改善胶凝材料的抗折性能，但会明显延缓水泥的凝结硬化并降低复合胶凝材料的早期抗压强度，使得体系水化速率大大减弱[1-2]，这在一定程度上限制了聚合物水泥基材料的广泛应用.纳米材料是指粒径为1~100nm，颗粒极小，比表面积巨大的一种与传统材料具有不同性质的新型材料.研究发现，将纳米材料引入水泥基材料中，可以在一定程度上改善其力学性能、耐久性能及微观结构[3-11].纳米SiO2（Nano-SiO2，NS）因同时具备微细颗粒特性以及极大的火山灰活性，逐渐成为现今纳米改性水泥基复合材料中应用最为广泛的纳米颗粒[12-13].目前将纳米材料引入聚合物水泥基材料的研究较少，仅有部分学者研究发现，将NS引入聚合物水泥基材料，可以大大弥补聚合物对水泥基材料带来的部分负面影响，如杨潮军[14]和王茹等[15]研究发现NS的掺入能够提高聚合物/水泥复合胶凝材料的早期水化速率，缩短凝结时间，促进聚合物在复合胶凝体系中的成膜，改善孔隙结构，但对后期水化放热影响不大.综上所述，为了深入了解纳米材料的加入对聚合物水泥基材料性能的影响，本次试验采用气相NS 作为改性剂，制备纳米改性聚合物水泥基材料，研究NS对聚合物水泥砂浆干缩性能、力学性能影响的演变规律，以及其对砂浆水化产物微观形貌、结构组成和对净浆-骨料ITZ（Interface Transition Zone）相关性能的影响，深入研究NS对聚合物水泥基材料的影响机制，以期为纳米聚合物水泥基材料在修补领域的工程应用提供参考.1原材料与试验方法1.1原材料试验采用宁夏赛马水泥有限公司生产的PO·52.5级普通硅酸盐水泥；细骨料为ISO标准砂；粗骨料为级配5~10mm石灰岩碎石；粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；减水剂为粉剂聚羧酸粉剂减水剂；消泡剂为有机硅消泡剂；聚合物为Vin-napas5010N（乙烯酯/乙烯共聚胶粉）可再分散乳胶粉（Ethylene Vinyl Acetate，胶粉，简称EVA胶粉）；NS为气相白色蓬松粉末，其基本性能见表1，透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，TEM）微观结构图如图1所示，粉煤灰成分分析如表2所示，水泥技术指标如表3所示.表1NS基本性能Tab.1Basic properties of Nano-SiO2w SiO/%外观平均尺寸/nm比表面积/（m2·g-1）≥99.5白色粉末20±5250±30enhance its mechanical property,change its microstructure of hydration products and improve its performance of inter-face transition zone(ITZ).Hence,mechanical properties,drying shrinkage property,microstructure and composition ofhydration products and ITZ related performance of polymer cement based composite modified by various dosages of NSwere studied by adopting the combination of macro and micro methods,including electro-hydraulic pressure testingmachine,cement mortar comparator,X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscope(SEM)and X-ray energyspectrometer(EDS).The test results reveal that NS can enhance the strength of the polymer cement mortar(PCM),es-pecially at the early age.With the incorporation of NS,the dry shrinkage rate of PCM increases,which is also moresignificantly pronounced at the early age.It can be seen from XRD and SEM results that the degree of polymer cementbased composite hydration is accelerated because of mixing NS.Pozzolanic reaction of NS can alter the number,mi-crostructure and composition of hydration products of polymer cement based composite,and reduce the Ca/Si atomicfraction ratio of C-S-H gel.ITZ between polymer cement hardened paste and aggregate is improved due to the reac-tion of NS with Ca(OH)2rapidly,resulting in a more compact structure without obvious cracks and holes.It tends to bean increased micro-hardness in ITZ as a result of the dense hydration products and the generation of more C-S-H gel.Key words：nano-SiO2；polymer cement based composite；microstructure；ITZ（Interface Transition Zone）；com-pressive strength；drying shrinkage第11期151 . All Rights Reserved.1.3试件制备及试验方法1）NS 改性聚合物水泥基材料样品成型步骤如下：按配合比称量各种材料后，将NS 加入掺有高效减水剂和消泡剂的拌和水中，倒入高速搅拌机中搅拌1~2min ，然后将拌和水移至数控超声波清洗器中，用超声波分散15min.把水泥、石英砂、聚合物、粉煤灰倒入砂浆搅拌机中，干拌1min 后，然后把剩余用水与上述制备好的NS 悬浊液一同加入搅拌机中，慢速搅拌2min 后快速搅拌2min ，直至材料变成流动性能极佳的浆体，通过调整减水剂的用量，保证各组砂浆流动度相近，流动度控制在160~180mm.除此之外，界面过渡区SEM （Scanning Electron Mi -croscope ）及EDS （Energy Dispersive Spectrometer ）测试试样和界面过渡区显微硬度试验试样采用和上述水泥砂浆相同配合比的净浆和粗骨料制成，胶凝材料与粗骨料质量比为3∶1.所采用水泥净浆其配合比与砂浆配合比一样，仅调整减水剂用量，保证各组配比净浆流动度也在160~180mm 之间.2）强度测试：将上述砂浆制备好后，依据GB/T17671—1999《水泥胶砂强度检验方法》[16]进行成型、养护及测试.试件尺寸为40mm ×40mm ×160mm ，在温度为（20±1）℃，相对湿度不低于95%的标准条件下进行养护，测试砂浆3d 、7d 、28d 强度.3）干缩测试：参考JC /T 603—2004《水泥胶砂干缩试验方法》[17]中所述水泥胶砂干缩试验方法.分别测试各组样品1d 、3d 、7d 、14d 、28d 、56d 、90d 、120d 及150d 的干缩率.4）XRD 测试：水化物相测试的各组样品均为3d 龄期的净浆试样，将净浆试件破碎后用无水乙醇浸泡48h ，终止水化，并在60℃真空干燥箱中烘干.研磨净浆试样至颗粒粒径在80μm 以下，用于XRD 测试.采用德国BRUKER ，AXS 公司型号为D8AD -VANCE 的X 射线粉末衍射仪进行XRD 测试.5）SEM 及EDS 测试：SEM 及EDS 试样制备时，将砂浆及净浆-骨料复合试件养护至3d 龄期并破碎，取其中1cm ×1cm ×1cm 左右的块体，放入无水乙醇中终止水化48h ，试件断面不作任何处理.采用50nm图1纳米SiO 2TEM 图Fig.1TEM image of nano-SiO 2表2粉煤灰成分分析Tab.2Composition analysis of fly ash%w SiOw Fe Ow Al Ow CaO w MgO w SOw 碱烧失量60.007.5721.02 5.461.390.361.112.69表3水泥技术指标Tab.3Technical indicators of cement强度等级安定性抗压强抗折强凝结时3d28d 3d 28d 初凝终凝52.5合格33.558.76.28.41662291.2试验配合比本次试验设计水胶比为0.3，胶砂比1∶1.5，聚灰比（聚合物与胶凝材料的质量比）固定为4%，粉煤灰以10%等质量代替水泥，NS 分别以0%、1%、2%、3%的取代率等质量代替水泥，共配制1种聚合物水泥砂浆（PM ）和3种不同NS 掺量的改性聚合物水泥砂浆（NSM1、NSM2、NSM3），砂浆配合比及性能如表4所示，与此对应的聚合物水泥净浆及NS 改性聚合物水泥净浆的样品编号分别为PP 、NSP1、NSP2、NSP3.表4砂浆配合比Tab.4Mix proportions of mortar编号水泥/g水/g砂/g 粉煤灰/g NS/%EVA/%减水剂/%消泡剂/%流动度/mmPM 72024012008040.150.1180NSM1712240120080140.2750.1170NSM2704240120080240.450.1160NSM3696240120080340.80.1160湖南大学学报（自然科学版）2021年152. All Rights Reserved.美国FEI公司型号为Quanta450FEG场发射扫描电子显微镜及英国牛津公司型号为AztecX-Max80电制冷X射线能谱仪进行样品SEM及EDS测试.6）显微硬度测试：采用山东烟台华银试验仪器有限公司生产的显微硬度计，测试系统测试样品不同区域的维氏硬度.显微硬度试验试样采用切割机在试件正中间切取1段厚度为15mm左右的试样，然后打磨抛光.测试时的荷载为0.9807N，加载时间15s.2结果与分析2.1NS对聚合物水泥砂浆力学性能的影响由图2（a）可知，掺加NS的各组砂浆试样，较PM砂浆试样抗压强度在各个龄期均有一定幅度的提升.当NS掺量为2%时，砂浆抗压强度达到最大，3 d、7d以及28d龄期抗压强度分别为57.5MPa、67.1 MPa和72.4MPa，较PM试样分别提高12.7%、13.9%以及10.0%，掺加NS的各组砂浆试样7d龄期抗压强度提高率最大.砂浆试样强度的提高主要是由于NS的火山灰活性和物理填充效应，NS具有高的早期火山灰活性，7d内能与水泥水化产物Ca（OH）2反应，生成更多的粘结力强、比表面积大的水化硅酸钙，有效细化了Ca（OH）2晶粒，反应放出热量，促进了水泥水化反应的进行[18]，弥补了聚合物加入延缓水泥水化、降低水泥水化速率的效应.除此之外，未水化的NS填充于水泥颗粒及水化产物的空隙之间，起到微集料填充的作用，从而提高聚合物水泥砂浆的抗压强度.而28d龄期，相比于早龄期，NSM各组试样较PM试样抗压强度提高率降低，说明NS加入后，聚合物水泥砂浆早期抗压强度提高率大于后期，由抗压强度数据可知，NSM2试样较PM试样强度提高了10.0%，与早期强度提高率相差并非很大，在聚合物水泥砂浆中掺入NS，虽然NS的活性在早期发挥更加明显，但由于聚合物的存在在早期对水泥水化的抑制更加明显，而在后期这种作用会显著减弱，尽管后期NS发挥作用并不明显，但是强度提高率并没有显著低于早期.其次，当NS掺量为3%时，各个龄期强度相比NSM2组均略有下降，这可能是由于本次试验水胶比偏低，过多的NS掺量，可能会导致NS颗粒在体系中分散性有所降低，NS颗粒会发生团聚现象，限制了NS颗粒水化活性的有效发挥，同时颗粒分散不均匀及团聚也可能影响了砂浆的流动性，不利于砂浆的密实成型，可能造成砂浆内部有大的孔隙，从而影响砂浆强度[19].图2（b）结果表明，不同掺量的NS对聚合物水泥砂浆的抗折强度影响规律与抗压强度基本一致，当NS掺量为2%时，各个龄期砂浆抗折强度均达到最大，分别为11.0MPa、12.3MPa及13.1MPa，较PM 试样在3d、7d以及28d龄期时分别提高12.2%和17.1%、15.9%，并且与抗压强度发展规律一样，掺加NS的各组砂浆试样7d抗折强度提高率最大.除此之外，NSM各组砂浆抗折强度增幅较抗压强度明显.当NS掺量为3%时，相比于NSM2组，在各个龄期时抗折强度亦降低.90807060504030201003728PM NSM1NSM2NSM351555657.559.165.667.365.165.86972.471龄期/d（a）抗压强度161412108642PM NSM1NSM2NSM39.810.51110.810.511.111.712.311.311.713.112.63728龄期/d（b）抗折强度图2不同NS掺量砂浆试样力学性能Fig.2Mechanical properties of mortar sampleswith different NS contents2.2NS对聚合物水泥砂浆干缩性能的影响聚合物水泥基材料作为一种修补材料，其收缩性能直接影响到修补界面的粘结性能.本次试验测试了PM试样和NSM各组砂浆试样的干燥收缩性能.由图3可知，PM试样的干缩率在各个龄期均小于NSM各组试样，说明掺加NS后，试样干缩率增李刊等：纳米SiO2改性聚合物水泥基材料性能试验研究第11期153 . All Rights Reserved.大.此外，随着龄期的增加，各组水泥砂浆的干缩率也逐渐增大.在早期，7d 内各组试样干缩率增长迅速；7~14d 和14~28d 这种趋势逐渐变缓，但干缩率增长仍然较快；28~56d 龄期时，干缩率增加的趋势进一步变缓，56d 以后干缩率增长十分缓慢，基本变化不大.以NSM3组试样为例，其14d 干缩率为0.13%，是28d 龄期干缩率的79.8%，而NSM2组试样14d 龄期干缩率占28d 龄期干缩率的81.0%.说明掺加NS 的聚合物水泥砂浆在早期干缩现象更为突出.由图3还可以看出，随着NS 掺量的增加，试件干缩率逐渐增加，NS 掺量为3%时，各个龄期干缩率最大.14d 和28d 干缩率与不掺加NS 的PM 砂浆试样相比，分别增大了57.6%和22.5%.0.250.200.150.100.050-2020406080100120140160PMNSM2NSM1NSM3龄期/d 图3不同NS 掺量砂浆试样干缩率与龄期的关系Fig.3Relationship between dry shrinkage and age of mortar samples with different NS contents研究表明[20]毛细管张力学说可以用来解释混凝土的干燥收缩机理，混凝土内部存在着大量含有自由水的毛细孔，这些毛细孔中的水分子是水化反应未消耗的多余水分，大多数研究认为混凝土的干燥收缩是其凝结硬化后，由于其内部毛细孔内自由水蒸发，导致水泥石内毛细孔壁受压后收缩而引起的水泥石整体收缩.如图4所示[14]，当混凝土表面与内部的温度和相对湿度存在差异时，混凝土内部被大量水分子填充的毛细孔水分会逐渐损失，毛细孔中的液面逐渐降低，在相邻凝胶之间形成了一个气液弯月面，当混凝土表层的水分蒸发速度较快，内部的水分逐渐向外迁移而来不及补充时，在气-液界面的外表面，即在混凝土毛细孔的气象表面产生了毛细管负压ΔP ，为了保持平衡，则会产生与弯月面张力相反的力作用于弯月面.在这对力的作用下，凝胶颗粒间的距离被拉近，宏观上就会表现为混凝土产生了干燥收缩.掺入NS 后，一方面，NS 的微填充效应与极高的火山灰活性能迅速地与水泥水化产物Ca （OH ）2发生火山灰反应，生成大量的C-S-H 凝胶，其填充效应会密实孔隙，减少了聚合物水泥硬化浆体内部的毛细孔，同时减少了弯月面的数量，试样干缩率会减小；另一方面，NS 具有较强的吸水性，能吸收毛细孔中的自由水，一定程度地降低硬化浆体内部的湿度，NS 掺入后进一步促进水泥水化，放出大量水化热，导致硬化浆体内部温度升高，降低了其内部的湿度，毛细孔中自由水蒸发，导致毛细管中弯月面受力增大，从而增大了毛细孔压力，试样干缩率增大[18，21-22].从本次试验结果来看，NS 掺入，试样干缩率始终是增大的，这是因为NS 的加入导致试样内部毛细孔压力的增大而宏观表现为干缩率增大，是影响干缩率的主导因素，并且纳米材料的这种效应在早期更加明显，故干缩率在早期更大一些.干燥作用蒸发气液弯月面凝胶颗粒泌水干燥作用凝胶颗粒ΔP毛细孔水图4毛细孔中气液弯月面的形成过程Fig.4Formation of the meniscus of gasand liquid in capillary pore2.3NS 改性聚合物水泥净浆物相表征图5为PP 试样和NSP 各组试样在标准养护3d 条件下的水化产物XRD 图.各组复合胶凝材料试样中均主要含有四种晶体物相，分别为C 2S 、C 3S 、Ca （OH ）2及AFt ，其中C 2S 和C 3S 为水泥未水化熟料矿物，在水泥水化的过程中为主要反应物质，Ca （OH ）2和AFt 为水化反应的生成物。

光催化水泥基复合材料研究进展

光催化水泥基复合材料研究进展贺晓宇【摘要】随着社会经济的快速发展，空气污染日益严重，作为半导体材料的纳米TiO2可以在光的作用下降解尾气，因而在各个行业得到了广泛应用。

在道路材料方面，国内外学者不断尝试制备光催化材料，以降解汽车尾气中的氮氧化物。

为了了解目前纳米TiO2水泥基复合材料的研究进展，在查阅国内外文献的基础上，综述了纳米TiO2在光催化水泥基复合材料中的引入方式、对其力学性能的影响和影响光催化性能的因素等。

分析结果表明，目前，在实际工作中，仍然存在研究不全面、光催化试验不规范等问题。

【期刊名称】《科技与创新》【年(卷),期】2017(000)015【总页数】3页(P134-136)【关键词】光催化;水泥基复合材料;纳米TiO2;材料性能【作者】贺晓宇【作者单位】[1]中交一公局第二工程有限公司,江苏苏州215011【正文语种】中文【中图分类】TB333.21972年，Fujishima和Honda[1]研究发现TiO2可以在光照作用下作为催化剂将水分解生成氢气，此后光催化技术迅速成为研究的热点。

Hashimoto[2]经过深入研究后发现，TiO2可以吸收短波光辐射，价带电子产生跃迁，形成空穴电子对，并与O2和H2O在表面上发生光化学反应，生成超氧阴离子自由基和羟基自由基，其强氧化性可将多种有机污染物氧化降解成环境友好的CO2、H2O和HNO3等无机酸产物，价格低廉且性能稳定，因而在生态环保方面具有非常大的潜力。

为了缓解我国日益严重的空气污染问题[3]，一些科研工作者尝试将TiO2的光催化性能引入到水泥混凝土中，得到具有光催化性能的水泥基复合材料。

目前，这项工作取得了一定的进展。

本文在研究国内外相关文献的基础上，对现阶段光催化水泥基复合材料的研究进展进行综述。

为了将纳米TiO2引入普通水泥混凝土中，使其具有光催化降解性能，目前主要有2种方法：①外掺法。

将纳米TiO2制备成胶体或者悬浮液，在水泥混凝土成型之后涂覆在表面上，使其表面具有光催化性能。

水泥基复合材料定义及常见种类

建筑构件，如内、外墙板、天花板等。

第二章纤维水泥基复合材料水泥基复合材料可分为水泥基和增强体两部分！目前比较热门的水泥基复合材料为：纤维水泥基复合材料。

它通常是指以水泥净浆，砂浆或者混凝土为基体，以非连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料所组成的水泥基复合材料，也叫纤维混凝土。

在混凝土中加入纤维，可以强化、韧化水泥砂浆，提高水泥基复合材料拉伸、弯曲以及冲击强度，控制裂纹的扩展，改善失效模式和未成型时材料的流动性，是改善其性能的最有效途径。

纤维在水泥基体中至少有以下三个主要作用[2]：1，提高基体开裂的应力水平，即使水泥基体能承受更高的应力。

2，改善基体的应变能或延展性，从而增加它吸收能量的能力或提高它的韧性。

纤维对基体韧性的改善往往比较显著，甚至在它对基体的增强作用小的情况下也是如此。

3，能够阻止裂纹的扩展或改变裂纹前进的方向，减少裂纹的宽度和平均断裂空间。

对于早期的水泥基材料来说，由于纤维的存在，阻碍了骨科的离析和分层，保证了早期均匀的泌水性，从而阻止沉降裂纹的产生。

不定向分布的纤维有助于削弱砂浆或者混凝土塑性收缩及冻融时的张力，收缩的能量被分散到无数的具有高抗拉强度的纤维上，从而极为有效地增强了混凝土或砂浆的韧性，抑制了微细胞的产生和发展。

第三章纳米水泥基复合材料水泥是大众建材，用量大，人们还未充分重视使用纳米技术对其进行改性。

其实，水泥硬化浆体(水泥石)是由众多的纳米级粒子(水化硅酸钙凝胶)和众多的纳米级孔和毛细孔(结构缺陷)以及尺寸较大的结晶型水化产物(大晶体对强度和韧性都不太有利)所组成的。

借鉴当今纳米技术在陶瓷和聚合物领域内的研究和应用成果，应用纳米技术对水泥进行改性的研究，可望进一步改善水泥的微观结构，以提高其物理力学性能和耐久性。

最近，国内外许多学者利用纳米技术，用一定的纳米矿粉代替一部分普通混凝土掺合料，以提高混凝土材料的密实性，从而改善材料的性能。

其内在机理是：纳米矿粉表面能高，表面缺陷多，易与水泥石中的水化产物产生化学键合，CSH凝胶可在纳米SiO2和纳米CaCO3表面形成键合；钙矾石可在纳米Al2O3或Fe2O3和CaCO3表面生成；Ca (OH)2更多的在纳米SiO2表面形成键合，并生成CSH凝胶。

钢筋与超高韧性水泥基复合材料粘结性能在ABAQUS中的模拟

钢筋与超高韧性水泥基复合材料粘结性能在ABAQUS中的模
拟
周青山
【期刊名称】《江苏建筑》
【年(卷),期】2013(000)002
【摘要】文章采用ABAQUS有限元软件中非线性弹簧单元SPRING2对钢筋与超高韧性水泥基复合材料粘结性能进行数值模拟,得到拉拔力与滑移量曲线以及钢筋应力和粘结力沿锚固长度方向分布情况.试验与模拟结果吻合较好,证明用SPRING2单元来模拟钢筋与UHTCC间的粘结滑移是可行的.
【总页数】4页(P107-109,120)
【作者】周青山
【作者单位】东南大学土木工程学院,江苏南京210096
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.573.58
【相关文献】
1.钢筋超高韧性水泥基复合材料梁正截面破坏的仿真分析 [J], 高淑玲;吴耀泉
2.钢筋超高韧性水泥基复合材料梁的抗剪性能 [J], 张秀芳;姬仁楠
3.超高韧性水泥基复合材料与锈蚀钢筋的梁式黏结试验研究 [J], 侯利军;郭尚;周秉轩;陈达
4.超高韧性水泥基复合材料与钢筋粘结本构关系的试验研究 [J], 徐世烺;王洪昌
5.钢筋增强超高韧性水泥基复合材料梁受剪试验研究 [J], 杨忠;张文旭
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部分饱和的水泥基材料渗透系数测定方法及其试验装置[发明专利]

专利名称：部分饱和的水泥基材料渗透系数测定方法及其试验装置
专利类型：发明专利
发明人：周欣竹,丁彦文,郑建军,王家伟,叶文玮,朱敏杰,蒋智楠
申请号：CN201910914374.7
申请日：20190926
公开号：CN110542636A
公开日：
20191206
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种部分饱和的水泥基材料渗透系数测定方法，包括以下步骤：1)试件预处理；2)安装试验桶体；3)注水排气；4)双向施加等压；5)单向施加压力；6)单位时间内，计算有效水渗透量Q；7)试验结束后，先关闭增压泵，等到桶体内压力全部卸载完成后，再打开每个排气泄水阀将试验桶体的水排出，取下试件即可。

以及提供一种部分饱和的水泥基材料渗透系数测定试验装置。

本发明能够保证密封的有效性，准确控制水压力；本发明结构简单，适用性广，操作简便。

申请人：浙江工业大学
地址：310014 浙江省杭州市下城区朝晖六区潮王路18号
国籍：CN
代理机构：杭州斯可睿专利事务所有限公司
代理人：王利强
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水泥基材料气体渗透模拟研究进展

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纳米改性水泥基材料自收缩性能研究

纳米改性水泥基材料自收缩性能研究论文
本文旨在探究纳米改性水泥基材料的自收缩性能。

水泥是一种日常生活中普遍使用的建筑材料，它具有耐久性、可塑性和易加工等特点，但低导热性限制了其在建筑行业应用前景。

本文采用纳米改性技术，通过改变材料的组成，提高水泥的导热系数。

实验测试显示，改性水泥的热传导率提高了50%，并且具有良好的自收缩性能，能够根据温度变化自动调节尺寸。

此外，实验还发现，自收缩性能不仅受材料热外表面到热内表面的温度差影响，而且受保温材料的体积变形程度的影响也很大。

此外，热外表面和热内表面之间的温度差也会影响自收缩性能，当温度差越大时，自收缩能力越强。

综上所述，通过纳米改性技术改善水泥的热传导性能后，具有良好的自收缩性能，而其自收缩性能的表现受多种因素影响，根据具体情况可以采取相应的措施，以提高材料自收缩性能。

地铁用绝缘水泥基材料试验研究

地铁用绝缘水泥基材料试验研究李依芮;曾晓辉;冉宇舟;梁坤;王平【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2017(057)011【摘要】为研究地铁用水泥基材料的绝缘性,采用无电极电阻率法和四电极法作为测量手段,分析了水泥品种、有机物乳液、引气剂掺量对水泥基材料电阻率的影响.研究发现:不同水泥品种的水泥基材料电阻率有明显差别,水泥基材料电阻率与水泥矿物组成成分有关;有机物乳液的加入会提高水泥基材料电阻率;水泥基材料的电阻率受引气剂掺量的影响,随着引气剂掺量的增加其电阻率先增大后减小.【总页数】4页(P141-144)【作者】李依芮;曾晓辉;冉宇舟;梁坤;王平【作者单位】西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;高速铁路轨道工程教育部重点实验室,四川成都 610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;高速铁路轨道工程教育部重点实验室,四川成都 610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;高速铁路轨道工程教育部重点实验室,四川成都 610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都 610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;高速铁路轨道工程教育部重点实验室,四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】TU594;U214.1+5【相关文献】1.地铁站台绝缘层绝缘电阻测试方法探讨 [J], 王珩2.陶瓷绝缘地板在地铁站台屏蔽门区域绝缘中的应用探讨 [J], 屈静3.地铁站台门绝缘系统与绝缘不良成因 [J], 鲍玉梅4.环境因素对地铁钢轨扣件绝缘性能影响的试验研究 [J], 李鲲鹏; 曹晓斌; 沈豪; 徐超5.地铁场段接触网分段绝缘器与钢轨绝缘节设计位置讨论 [J], 卢海龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

激光-电涡流式水泥基材料体积变形智能测试仪的研发

激光-电涡流式水泥基材料体积变形智能测试仪的研发
马保国;温小栋;鄢佳佳;王明远;潘伟
【期刊名称】《长江科学院院报》
【年(卷),期】2007(24)3
【摘要】由于采用现有装置对水泥基材料在不同环境下的变形性能进行研究存在许多不足之处,因此开发出一种多环境下水泥基材料体积变形在线监测仪。

本仪器采用环境模拟技术,激光、电涡流测微技术及传动系统实现在多环境下,对多组试件进行非接触式变形自动化监测,并利用自行设计的模具,可带模测试,使其适合早期体积变形试验。

本仪器适用范围广(如:玻璃、陶瓷、墙体材料等)且具有测试成本低、高精度、智能化的优点。

【总页数】4页(P57-60)
【关键词】水泥基材料;环境模拟;体积变形;在线监测
【作者】马保国;温小栋;鄢佳佳;王明远;潘伟
【作者单位】武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU502.1
【相关文献】
1.电液伺服阀/电脑全自动汽车清洗机/电子元器件检测技术/彩色水泥瓦生产线/智能化电子元器件测试系统/便携式、电缆网测试仪 [J],
2.长龄期MgO混凝土自生体积变形与水泥基材料压蒸膨胀变形的关联性 [J], 陈
昌礼;陈荣妃;颜少连;雷平;李维维
3.一种多环境下水泥基材料体积变形在线监测仪的研发 [J], 马保国;温小栋;鄢佳佳;王明远;潘伟
4.基于激光无损扫描的纤维增强复合材料参数测试仪研发 [J], 李晖;吴腾飞;许卓;韩清凯
5.激光-电涡流式水泥基材料体积变形 [J], 马保国;温小栋;鄢佳佳;王明远;潘伟
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863计划新材料技术领域“纳米改性水泥基胶凝材料的制备与应用技术”课题通过技术验收

总654期第十期2018年10月
河南科技
Henan Science and Technology
863计划新材料技术领域“纳米改性水泥基胶凝材料的制备与应用技术”课题通过技术验收
近日，由中国建筑材料科学研究总院有限公司和济南大学等单位共同承担的863计划“纳米改性水泥基胶凝材料的制备与应用技术（2015AA034701）”课题通过科技部高技术中心组织的技术验收。

纳米改性可显著调控水泥基材料水化硬化特性、提高力学性能和耐久性，是进一步提升水泥基材料在严酷环境下服役寿命的重要手段。

该课题利用纳米改性组分调控了水泥基胶凝材料基体结构与性能、提升了水泥基胶凝材料表层纳米改性耐久性、增强了纤维增强胶凝材料的韧性和耐久性、开发出水泥基材料纳米改性用微纳粉及分散外加剂，建成了年产10万吨纳米改性水泥基材料用微纳粉的工业化生产线；所研制的纳米改性混凝土已在近海滩涂区地下结构、混凝土预制构件、地铁工程等严酷环境下进行了示范应用。

该课题相关成果对推动水泥基胶凝材料的高耐久和可持续化发展有重要意义。