分散劑對(duì)碳纖維水泥砂漿力學(xué)性能影響

制作9組、共81個(gè)無(wú)分散劑納米碳黑砂漿(cbm)和有分散劑納米碳黑砂漿(cbdm)試件,探討分散劑以及納米碳黑的摻量對(duì)水泥砂漿的力學(xué)性能、吸水率及壓敏性能的影響。結(jié)果表明,與素砂漿相比cbm的吸水率明顯降低,抗壓和抗折強(qiáng)度明顯提高;其中摻量為2%時(shí),其抗壓強(qiáng)度較素砂漿提高了8.94%,抗折強(qiáng)度提高了38.88%。而摻入分散劑的cbdm的力學(xué)性能普遍降低,吸水率普遍增大,壓敏性能也隨之降低。造成這些現(xiàn)象的原因可能是由于分散劑導(dǎo)致砂漿的孔隙率增大。

碳纖維水泥砂漿是一種日益受到重視的新型復(fù)合材料。與普通水泥砂漿相比,碳纖維水泥砂漿不僅在力學(xué)性能上有顯著的提高,而且具有一定的導(dǎo)電能力。本文在一系列試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)碳纖維水泥砂漿的力學(xué)與電性能及其影響因素進(jìn)行了研究

為了研究碳纖維摻量對(duì)水泥砂漿力學(xué)性能的影響,對(duì)不同摻量下水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度與劈裂抗拉強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試.試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著碳纖維質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的增加,水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度都有不同程度的提高.當(dāng)碳纖維摻量達(dá)到0.6％時(shí)抗壓強(qiáng)度最大;達(dá)到0.8％時(shí)劈裂抗拉強(qiáng)度最大.

目前,對(duì)于碳纖維水泥基復(fù)合材料在常溫下的壓敏性能,國(guó)內(nèi)外做了大量的研究工作。由于我國(guó)的一些地區(qū)冬季氣溫較低,日平均氣溫在0℃以下,在這種低溫環(huán)境下,探索碳纖維水泥基復(fù)合材料的低溫壓敏性能有重要意義。本次試驗(yàn)擬研究碳纖維水泥砂漿在0℃以下的壓敏性能,比較其與常溫下壓敏性能的異同,為今后在土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

采用"六步"成型工藝制備了短切碳纖維水泥砂漿試件,利用nrl反射率測(cè)試系統(tǒng),研究了碳纖維摻量、水灰比和高效減水劑等因素在8～18ghz頻率段對(duì)碳纖維水泥砂漿電磁反射性能的影響。結(jié)果表明,未摻碳纖維的水泥砂漿對(duì)電磁波最大吸收峰值為-29.3db,當(dāng)碳纖維摻量由0.2%增加到1.0%時(shí),碳纖維水泥砂漿的電磁波反射性能逐漸增強(qiáng),碳纖維摻量為0.6%時(shí),出現(xiàn)拐點(diǎn)且反射率均>-10.0db。相同條件下,水灰比0.6時(shí),在高頻階段主要表現(xiàn)吸波性;摻入高效減水劑時(shí),在不同頻段的反射率均>-8.0db;與萘系高效減水劑和未摻高效減水劑時(shí)相比,摻入聚羧酸系高效減水劑時(shí),碳纖維水泥砂漿對(duì)電磁波主要呈現(xiàn)反射性。

研究了碳纖維水泥砂漿在干燥和潮濕狀態(tài)下的電導(dǎo)率和電熱溫升.試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)碳纖維摻量為0.3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)時(shí),碳纖維水泥砂漿導(dǎo)電主要以水化離子導(dǎo)電為主,其在潮濕狀態(tài)下的電導(dǎo)率和電熱溫升均較干燥狀態(tài)的大;當(dāng)碳纖維摻量由0.3%增加到0.7%時(shí),碳纖維間距離減小,碳纖維水泥砂漿導(dǎo)電逐漸由以水化離子導(dǎo)電為主過渡到以碳纖維隧道效應(yīng)導(dǎo)電為主,故其在潮濕狀態(tài)下的電熱溫升較干燥狀態(tài)的小,但電導(dǎo)率仍較干燥狀態(tài)的大;當(dāng)碳纖維摻量從0.7%增大到1.0%時(shí),碳纖維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)形成,碳纖維水泥砂漿導(dǎo)電以碳纖維接觸導(dǎo)電為主,水化離子導(dǎo)電相對(duì)可以忽略不計(jì),因此其在潮濕狀態(tài)下的電導(dǎo)率和電熱溫升均較干燥狀態(tài)下的小.

目的研究碳纖維水泥砂漿梁加載和卸載過程的力學(xué)及電學(xué)性能,為其應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)(如建筑、橋梁、大壩等)的無(wú)損自診斷檢測(cè)預(yù)警、車重及車速的測(cè)量等領(lǐng)域提供參考依據(jù).方法設(shè)計(jì)了5組碳纖維水泥砂漿簡(jiǎn)支梁,每組3根梁,各組碳纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%,對(duì)梁施加了兩個(gè)集中荷載,觀測(cè)在加載及卸載過程中所產(chǎn)生電流、電壓的情況.結(jié)果梁受力產(chǎn)生的電壓值與所受荷載值具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系.荷載反向時(shí),電壓方向同時(shí)發(fā)生改變,當(dāng)首次或突然施加荷載時(shí),電壓變化非常明顯.隨著碳纖維摻入量的增加,力電效應(yīng)隨之減弱.結(jié)論碳纖維水泥砂漿梁的力電效應(yīng)是確實(shí)存在且可以測(cè)得的,當(dāng)勻速加載、突然加載、勻速卸載、突然卸載時(shí),均有電流產(chǎn)生,且加載時(shí)產(chǎn)生的電流與卸載時(shí)產(chǎn)生的電流方向相反.

通過對(duì)素砂漿、碳纖維砂漿和混雜纖維砂漿的力學(xué)性能和電機(jī)敏性能的對(duì)比,認(rèn)為纖維的混雜具有一定的經(jīng)濟(jì)效益,有利于碳纖維水泥砂漿作為機(jī)敏材料的推廣應(yīng)用

以有機(jī)聚丙烯纖維為對(duì)比,進(jìn)行了無(wú)機(jī)玄武巖纖維水泥砂漿的抗壓、抗折、抗拉伸及抗彎系列力學(xué)性能試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明:在最佳摻量下,玄武巖纖維水泥砂漿的各種力學(xué)性能優(yōu)于聚丙烯纖維水泥砂漿;玄武巖纖維對(duì)水泥漿體早期具有顯著的增強(qiáng)作用,但降低了水泥砂漿的28d強(qiáng)度;摻入玄武巖纖維可以增加砂漿的韌性,對(duì)砂漿的抗拉強(qiáng)度改善起到了一定作用;玄武巖纖維對(duì)砂漿的抗彎破壞強(qiáng)度改善不顯著,但明顯增大了相同荷載下試件的撓度。

以聚丙烯纖維和玄武巖纖維混雜,進(jìn)行了混雜纖維增強(qiáng)水泥砂漿的抗壓、抗折及抗彎性能的試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明,混雜纖維并不能顯著提高基體的抗壓強(qiáng)度,但在總體積摻率為0.15%,bf∶pp(體積比)=1∶1時(shí),混雜纖維提高了水泥砂漿28d的抗折強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度,較單摻纖維的水泥砂漿表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì);由于聚丙烯纖維和玄武巖纖維在基體中發(fā)揮不同的作用,使得混雜纖維在提高基體強(qiáng)度的同時(shí),也改善了水泥砂漿的彎曲韌性。

通過力學(xué)試驗(yàn),研究不同玻璃纖維摻量和質(zhì)量比相同的玻璃纖維水泥砂漿試件的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、泊松比等力學(xué)性能,結(jié)果表明玻璃纖維摻入量影響水泥砂漿的力學(xué)性能,且玻璃纖維的最優(yōu)摻入量為2‰,可為玻璃纖維水泥砂漿的推廣使用提供參考。

對(duì)碳纖維水泥砂漿梁的電熱效應(yīng)及其所引起的熱力變形進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,得到了梁的升溫規(guī)律和變形發(fā)展規(guī)律,找出了梁的上下表面穩(wěn)定溫差及最大變形與輸入功率的關(guān)系,從而為梁的變形調(diào)節(jié)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù).

聚合物干粉對(duì)水泥砂漿力學(xué)性能的影響

采用hpmc(羥丙基甲基纖維素)分散碳纖維,利用四電極法研究了內(nèi)摻cccw(水泥基滲透結(jié)晶防水材料)的碳纖維石墨水泥砂漿試樣水化期間和固化后的導(dǎo)電特性及在壓縮循環(huán)荷載作用下的壓阻特性。結(jié)果表明:隨著固化齡期的增加,碳纖維石墨砂漿試樣的電阻值逐漸增加,并且逐步趨于穩(wěn)定。石墨摻入量越大,試樣電阻達(dá)到穩(wěn)定值所需的養(yǎng)護(hù)時(shí)間越短,試樣的體積電阻率隨石墨摻量的增加而下降。此外,在循環(huán)荷載作用下,石墨摻量為水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)的25%時(shí),碳纖維石墨砂漿試樣的體積電阻率與壓應(yīng)力之間呈現(xiàn)良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,電阻值在應(yīng)力加載時(shí)幾乎以線性下降,而卸載時(shí)增加。羥丙基甲基纖維素(hpmc)可以代替羧甲基纖維素(cmc)分散短切碳纖維以提高材料的耐霉性。

研究了不同的碳纖維分散對(duì)水泥基材料力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明,采用恒溫水浴預(yù)分散后的碳纖維能夠顯著提高碳纖維水泥基材料的抗折強(qiáng)度和拉壓比性能,但對(duì)抗壓強(qiáng)度影響不明顯。

采用54個(gè)3種尺寸的幾何相似碳纖維水泥砂漿試樣,在給定電壓下測(cè)試柱體電極間的電流;測(cè)試軸向應(yīng)變下電阻率和柱體的極限荷載,分析給定應(yīng)力下試件的靈敏度系數(shù),計(jì)算軸壓下柱體的抗壓強(qiáng)度。研究表明:碳纖維水泥砂漿棱柱體具有壓敏特性,可以利用電阻變化率來(lái)監(jiān)控構(gòu)件的自損傷;碳纖維水泥砂漿棱柱體的電阻率隨著試件尺寸的增大而減小,即試樣的電阻率存在尺寸效應(yīng)現(xiàn)象;碳纖維水泥砂漿棱柱體試件在單向加載作用下試樣的靈敏度系數(shù)隨尺寸的增大而增大;抗壓強(qiáng)度隨著試件幾何尺寸的增加而降低,可以用bazant的尺寸效應(yīng)律來(lái)擬合。

高性能混凝土外加劑對(duì)水泥砂漿力學(xué)性能的影響 作者：程朝霞，張自新，胡志超，楊健輝 作者單位：程朝霞(河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院,河南焦作454000／重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,重慶400045)， 張自新,胡志超(中平能化建工集團(tuán)建井三處,河南平頂山,467000)，楊健輝(河南理工大學(xué)土木工程學(xué) 院,河南焦作,454000) 刊名： 河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版 英文刊名：journalofhenanpolytechnicuniversity 年，卷(期)：2011,30(6) 參考文獻(xiàn)(9條) 1.程朝霞;張圣福;王興國(guó)外加劑及其交互作用對(duì)水泥膠砂試件抗壓強(qiáng)度的影響[期刊論文]-河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) 2011(02) 2.崔國(guó)慶混凝土外加劑國(guó)標(biāo)實(shí)施中應(yīng)注意的幾個(gè)新問題[期刊論文]-混凝土2010(01) 3.蔣林華;徐輝東;儲(chǔ)

采用混合水平正交表研究了新型外加劑對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響.通過摻加不同因子及水平數(shù)的新型外加劑成型了16組水泥砂漿試件,測(cè)試了3d和28d齡期的強(qiáng)度,采用正交設(shè)計(jì)中的方差分析、試驗(yàn)誤差等方法分析表明,高性能混凝土外加劑并不是性能最好的外加劑,不減少用水量的情況下,用高性能混凝土外加劑替代同等質(zhì)量水泥后,外加劑對(duì)強(qiáng)度的影響并不是顯著因素.摻量較少的情況下,對(duì)混凝土強(qiáng)度的提高不明顯,摻量過大,會(huì)造成緩凝.摻加聚羧酸減水劑提高強(qiáng)度,高性能混凝土外加劑和減水劑之間存在交互作用.

聚合物改性水泥砂漿力學(xué)性能

以廢舊聚苯顆粒等體積取代水泥砂漿中的砂子,研究了廢舊聚苯顆粒摻量對(duì)水泥砂漿靜力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,隨聚苯顆粒摻量增加,砂漿流動(dòng)度先增加后下降,砂漿試樣7d、28d抗折抗壓強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì),3d抗折強(qiáng)度先增加后下降,抗壓強(qiáng)度下降緩慢;砂漿試樣3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度與密度存在線性關(guān)系,且線性關(guān)系都比較顯著。

本文采取適宜的工藝將鋼纖維分布在砂漿梁中和軸以下受拉區(qū)域內(nèi),研究局部鋪設(shè)增韌鋼纖維砂漿的力學(xué)行為。試驗(yàn)結(jié)果表明,恒定水膠比下,局部鋪設(shè)鋼纖維砂漿抗彎強(qiáng)度隨著鋼纖維體積摻量的增加而增大;鋼纖維砂漿韌性指數(shù)隨體積摻量的增加而增大。局部鋪設(shè)增韌鋼纖維砂漿抗彎強(qiáng)度隨水膠比增大而降低;韌性指數(shù)隨水膠比增大而減小。局部鋪設(shè)鋼纖維更能發(fā)揮增強(qiáng)增韌的效果。

分析了摻入改性聚丙烯纖維砂漿抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、抗收縮、抗凍融等力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果,并討論了試驗(yàn)結(jié)果的作用機(jī)理。