分散劑對碳纖維水泥砂漿力學性能影響

制作9組、共81個無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水泥砂漿的力學性能、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,抗壓和抗折強度明顯提高;其中摻量為2%時,其抗壓強度較素砂漿提高了8.94%,抗折強度提高了38.88%。而摻入分散劑的cbdm的力學性能普遍降低,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合材料。與普通水泥砂漿相比,碳纖維水泥砂漿不僅在力學性能上有顯著的提高,而且具有一定的導電能力。本文在一系列試驗的基礎(chǔ)上,對碳纖維水泥砂漿的力學與電性能及其影響因素進行了研究

為了研究碳纖維摻量對水泥砂漿力學性能的影響,對不同摻量下水泥砂漿的抗壓強度與劈裂抗拉強度進行了測試.試驗結(jié)果表明,隨著碳纖維質(zhì)量百分數(shù)的增加,水泥砂漿的抗壓強度和劈裂抗拉強度都有不同程度的提高.當碳纖維摻量達到0.6％時抗壓強度最大;達到0.8％時劈裂抗拉強度最大.

目前,對于碳纖維水泥基復合材料在常溫下的壓敏性能,國內(nèi)外做了大量的研究工作。由于我國的一些地區(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合材料的低溫壓敏性能有重要意義。本次試驗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)測的應用打下基礎(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電磁波最大吸收峰值為-29.3db,當碳纖維摻量由0.2%增加到1.0%時,碳纖維水泥砂漿的電磁波反射性能逐漸增強,碳纖維摻量為0.6%時,出現(xiàn)拐點且反射率均>-10.0db。相同條件下,水灰比0.6時,在高頻階段主要表現(xiàn)吸波性;摻入高效減水劑時,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相比,摻入聚羧酸系高效減水劑時,碳纖維水泥砂漿對電磁波主要呈現(xiàn)反射性。

研究了碳纖維水泥砂漿在干燥和潮濕狀態(tài)下的電導率和電熱溫升.試驗結(jié)果表明:當碳纖維摻量為0.3%(質(zhì)量分數(shù),下同)時,碳纖維水泥砂漿導電主要以水化離子導電為主,其在潮濕狀態(tài)下的電導率和電熱溫升均較干燥狀態(tài)的大;當碳纖維摻量由0.3%增加到0.7%時,碳纖維間距離減小,碳纖維水泥砂漿導電逐漸由以水化離子導電為主過渡到以碳纖維隧道效應導電為主,故其在潮濕狀態(tài)下的電熱溫升較干燥狀態(tài)的小,但電導率仍較干燥狀態(tài)的大;當碳纖維摻量從0.7%增大到1.0%時,碳纖維導電網(wǎng)絡(luò)形成,碳纖維水泥砂漿導電以碳纖維接觸導電為主,水化離子導電相對可以忽略不計,因此其在潮濕狀態(tài)下的電導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及電學性能,為其應用于混凝土結(jié)構(gòu)(如建筑、橋梁、大壩等)的無損自診斷檢測預警、車重及車速的測量等領(lǐng)域提供參考依據(jù).方法設(shè)計了5組碳纖維水泥砂漿簡支梁,每組3根梁,各組碳纖維質(zhì)量分數(shù)分別為0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%,對梁施加了兩個集中荷載,觀測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應的關(guān)系.荷載反向時,電壓方向同時發(fā)生改變,當首次或突然施加荷載時,電壓變化非常明顯.隨著碳纖維摻入量的增加,力電效應隨之減弱.結(jié)論碳纖維水泥砂漿梁的力電效應是確實存在且可以測得的,當勻速加載、突然加載、勻速卸載、突然卸載時,均有電流產(chǎn)生,且加載時產(chǎn)生的電流與卸載時產(chǎn)生的電流方向相反.

通過對素砂漿、碳纖維砂漿和混雜纖維砂漿的力學性能和電機敏性能的對比,認為纖維的混雜具有一定的經(jīng)濟效益,有利于碳纖維水泥砂漿作為機敏材料的推廣應用

以有機聚丙烯纖維為對比,進行了無機玄武巖纖維水泥砂漿的抗壓、抗折、抗拉伸及抗彎系列力學性能試驗研究。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性能優(yōu)于聚丙烯纖維水泥砂漿;玄武巖纖維對水泥漿體早期具有顯著的增強作用,但降低了水泥砂漿的28d強度;摻入玄武巖纖維可以增加砂漿的韌性,對砂漿的抗拉強度改善起到了一定作用;玄武巖纖維對砂漿的抗彎破壞強度改善不顯著,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,進行了混雜纖維增強水泥砂漿的抗壓、抗折及抗彎性能的試驗研究。研究結(jié)果表明,混雜纖維并不能顯著提高基體的抗壓強度,但在總體積摻率為0.15%,bf∶pp(體積比)=1∶1時,混雜纖維提高了水泥砂漿28d的抗折強度和抗彎強度,較單摻纖維的水泥砂漿表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢;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度的同時,也改善了水泥砂漿的彎曲韌性。

通過力學試驗,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度、彈性模量、泊松比等力學性能,結(jié)果表明玻璃纖維摻入量影響水泥砂漿的力學性能,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。

對碳纖維水泥砂漿梁的電熱效應及其所引起的熱力變形進行了實驗分析,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)提供了實驗依據(jù).

聚合物干粉對水泥砂漿力學性能的影響

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,試樣電阻達到穩(wěn)定值所需的養(yǎng)護時間越短,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)量分數(shù)的25%時,碳纖維石墨砂漿試樣的體積電阻率與壓應力之間呈現(xiàn)良好的對應關(guān)系,電阻值在應力加載時幾乎以線性下降,而卸載時增加。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水泥基材料力學性能的影響。研究結(jié)果表明,采用恒溫水浴預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度和拉壓比性能,但對抗壓強度影響不明顯。

采用54個3種尺寸的幾何相似碳纖維水泥砂漿試樣,在給定電壓下測試柱體電極間的電流;測試軸向應變下電阻率和柱體的極限荷載,分析給定應力下試件的靈敏度系數(shù),計算軸壓下柱體的抗壓強度。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;抗壓強度隨著試件幾何尺寸的增加而降低,可以用bazant的尺寸效應律來擬合。

高性能混凝土外加劑對水泥砂漿力學性能的影響 作者：程朝霞，張自新，胡志超，楊健輝 作者單位：程朝霞(河南理工大學土木工程學院,河南焦作454000／重慶大學材料科學與工程學院,重慶400045)， 張自新,胡志超(中平能化建工集團建井三處,河南平頂山,467000)，楊健輝(河南理工大學土木工程學 院,河南焦作,454000) 刊名： 河南理工大學學報：自然科學版 英文刊名：journalofhenanpolytechnicuniversity 年，卷(期)：2011,30(6) 參考文獻(9條) 1.程朝霞;張圣福;王興國外加劑及其交互作用對水泥膠砂試件抗壓強度的影響[期刊論文]-河南理工大學學報(自然科學版) 2011(02) 2.崔國慶混凝土外加劑國標實施中應注意的幾個新問題[期刊論文]-混凝土2010(01) 3.蔣林華;徐輝東;儲

采用混合水平正交表研究了新型外加劑對砂漿強度的影響.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,測試了3d和28d齡期的強度,采用正交設(shè)計中的方差分析、試驗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,外加劑對強度的影響并不是顯著因素.摻量較少的情況下,對混凝土強度的提高不明顯,摻量過大,會造成緩凝.摻加聚羧酸減水劑提高強度,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水泥砂漿靜力學性能的影響。結(jié)果表明,隨聚苯顆粒摻量增加,砂漿流動度先增加后下降,砂漿試樣7d、28d抗折抗壓強度均呈下降趨勢,3d抗折強度先增加后下降,抗壓強度下降緩慢;砂漿試樣3d、7d、28d抗壓強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行為。試驗結(jié)果表明,恒定水膠比下,局部鋪設(shè)鋼纖維砂漿抗彎強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)揮增強增韌的效果。

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