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硅灰对水泥基材料水化及微观结构影响的模拟研究

硅灰因其较小的粒径、较高的火山灰活性而被广泛应用于超高性能混凝土中。为便于硅灰的运输和存储,通常需对其进行压实处理,这将导致硅灰团聚现象的发生,从而影响水泥基材料的水化过程及微观结构发展。实际情况下,硅灰的团聚较难控制,因此目前硅灰对水泥基材料结构与性能的影响机制仍不清楚。为考虑水泥熟料的四种矿物组成、水化过程的不同阶段以及火山灰反应,本文基于计算机模型μic建立了水泥水化微观结构模型及水泥-硅灰水化微观结构模型,并以此研究硅灰团聚粒径、掺量及水胶比对水泥基材料水化及微观结构发展的影响。新建模型中,水泥四相均参与水化反应,硅灰被视作由活性二氧化硅和惰性材料所组成的球形颗粒,其在水化过程中主要发挥物理填充作用及火山灰效应。利用新建模型对水泥水化过程进行模拟,将模拟所得水化程度、氢氧化钙含量以及孔隙率等数据与纯水泥体系及水泥硅灰混合体系的实验结果对比,初步确定所建模型的适用性与准确性。基于所建立的数值模型,对不同水胶比下水泥-硅灰体  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

苏州科技大学
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海水腐蚀对改性碳纳米管水泥基材料性能的影响

海洋建设工程混凝土耐久性问题越来越突出,这使得耐久性问题成为了一个重要的研究方向。海水中的氯离子极具穿透能力,会通过混凝土的毛细孔进入混凝土内部到达钢筋表面使钢筋发生锈蚀。如果能阻止氯离子进入到混凝土的内部,或者控制氯离子侵入量的话就可以提高混凝土耐久性。碳纳米管能够通过填充水泥基材料的孔隙来提高水泥的密实度;当混凝土结构发生破坏时,掺入其中的碳纳米管形成桥联起到微配筋作用,有效抑制裂缝的形成和发展。因此,当水泥基材料中引入一定量的碳纳米管可以提高材料的耐久性。相较于普通碳纳米管,改性碳纳米管不仅各项力学性能较好,而且分散性较好。本文通过等离子体处理得到改性碳纳米管,将改性碳纳米管掺入水泥砂浆中后测得试件的抗折、抗压强度,对比分析掺入改性碳纳米管后对水泥基材料力学性能的影响。通过干湿交替循环对水泥砂浆试件进行腐蚀,分析在模拟海水腐蚀的条件下,掺入改性碳纳米管对试件性能影响。用SEM扫描电子显微镜进行辅助分析。通过观测掺入改性碳纳...  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

济南大学
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聚合物-硫铝酸盐水泥基防腐涂层的制备及性能研究

水泥混凝土是海洋工程建设不可替代的关键材料,但严酷的海洋环境极易造成其性能劣化和结构失效,对海洋工程的安全性和服役寿命造成严重影响。涂层防护是提高混凝土耐久性的简单且有效的方法之一。研制高性能混凝土表面防护涂层具有重要意义。聚合物水泥基涂层作为有潜力的防腐材料,兼顾了水泥材料耐久性好以及聚合物高弹高韧的特点,并具有与混凝土基体相容性好等优点。然而,面对严酷的海洋环境,传统聚合物水泥基涂层的服役性能仍不能令人满意,亟需从组成及结构方面进行创新设计,阐明其构效关系。本论文以有机硅改性聚丙烯酸酯乳液(硅丙乳液,SPA)和硫铝酸盐水泥(SAC)作为主要有机无机组分,制备具有良好耐腐蚀性和耐候性的高性能聚合物水泥基涂层。首先,探究了硅丙乳液的制备及其与硫铝酸盐水泥相容性的调控;其次,研究了聚合物-硫铝酸盐水泥基涂层的组成设计,并在此基础上通过聚丙烯纤维和氧化石墨烯进一步强化其防腐性能;最后分析了聚合物-硫铝酸盐水泥基涂层与常规防腐涂层在混...  (本文共94页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东农业大学
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水泥基材料微观孔隙分形特征与抗压强度关系的试验研究

孔隙结构是影响水泥砂浆和混凝土强度的主要因素,研究学者曾对强度与孔隙结构之间的关系进行过大量的试验研究。最初,孔隙度是许多研究人员确定的用于保持水泥基材料强度均匀性所需考虑的唯一因素,但随着研究的发展,发现孔径分布对强度也有显著的影响。虽有研究学者对孔结构不同表征参数与抗压强度之间的关系进行过探讨,然而,这些表征孔隙尺寸分布的参数模型目前仍然不能够精确的模拟强度和孔隙结构之间的关系。因此,许多研究者致力于通过不同的方法挖掘强度与孔径分布之间的关系。为了提高微观孔结构与强度模型的可靠性,本研究课题从水泥净浆为着手点,分析抗压强度演变规律以及微观孔结构变化特征,并由微观孔结构特征解释抗压强度的经时演变规律,建立微观孔结构表征参数(孔隙率、平均孔径、分形维数)与抗压强度之间的关系并拟合回归方程,经分析比较选取最优孔结构表征参数来更有效、准确地描述水泥基材料中微观孔结构特征与抗压强度之间的大小分布规律。此外,再通过对10种不同强度等级混...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

济南大学
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纳米SiO_2对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响研究

水泥基材料在硫酸盐环境中的耐久性备受人们关注,硫酸盐对水泥基材料的侵蚀显著降低其服役寿命。通过对水泥基材料的改性提高其抗硫酸盐侵蚀性能是人们长期关注的研究方向。通常,辅助性胶凝材料(SCMs)被用来替代部分水泥提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能,但是SCMs的低反应活性,可能会导致水泥基材料的性能发展缓慢,降低其抗硫酸盐侵蚀性能。考虑到纳米SiO_2的超高反应活性、超细颗粒和对水泥基材料性能,尤其是早期性能的影响,本文采用小掺量(1 wt.%和3 wt.%)纳米SiO_2,取代部分水泥,并和常用掺量的SCMs(硅灰(5 wt.%和10 wt.%)、粉煤灰(10 wt.%和30 wt.%)和矿粉(10 wt.%和30 wt.%))的性能进行对比分析。探究纳米SiO_2对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的作用效果和机理,以期通过本研究得到纳米SiO_2提高水泥基材料性能的可行性。本研究采用的试样初始养护7d和28d后浸泡5 wt.%Na_2...  (本文共88页) 本文目录 | 阅读全文>>

济南大学
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基于埋入式超声压电传感器的水泥基材料性能监测研究

混凝土结构是当前主要建筑结构形式之一,但在其使用周期内,受环境侵蚀、材料老化及荷载的长期效应等因素影响,会导致结构的损伤积累和抗力衰减,耐久性和安全性降低,容易引发灾难性事故。因此,对混凝土结构进行健康监测和破坏预警具有极端重要性。超声检测作为一种动态无损检测技术,能够保证结构完整性的同时对混凝土质量进行在线检测。以往的超声监测多是基于纵波,但纵波在固体、液体、气体中都能传播,当受损结构中有液体存在时监测结果的准确性大幅降低。横波靠介质的剪切弹性传播,流体不能传播横波,故能够克服纵波受液体影响这一缺点,对结构进行准确监测。且横波波速低,衰减小,用它来进行超声监测可以缩小监测盲区,增加监测距离。因此,开展横波监测技术的研究有重要的工程应用价值。基于此,本文制备了能够感知纵横波的2-2型压电复合材料传感器和感知纵波的PZT-5压电陶瓷片传感器,结合商用的横波传感器,测试制备的传感器的性能,并将传感器应用于水泥基材料的性能监测,具体研...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>