微膠囊自修復(fù)水泥基材料微觀結(jié)構(gòu)??

為了促進(jìn)外摻mgo混凝土的推廣應(yīng)用,以壓汞法和掃描電鏡為檢測(cè)手段,對(duì)壓蒸后的外摻mgo水泥基材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究.研究結(jié)果表明,無論是哪種水泥基材料,摻入適量mgo后試件的孔隙結(jié)構(gòu)均有所改善.但當(dāng)mgo摻量超過極限摻量后,試件的孔隙結(jié)構(gòu)劣化,微觀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋.mgo水泥砂漿試件中摻入粉煤灰后孔隙結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化,微觀結(jié)構(gòu)更加致密.粉煤灰的摻入不會(huì)改變mgo水泥基材料的膨脹變形規(guī)律,mgo摻量超過極限摻量后,結(jié)構(gòu)仍然會(huì)因?yàn)閙go膨脹過大而破壞.

為開辟建筑垃圾廢磚再生利用新途徑,將建筑垃圾廢磚磨細(xì)成粉,即建筑垃圾磚粉(cwbp),與其他工業(yè)廢渣復(fù)合形成建筑垃圾復(fù)合粉體材料(cwcpm).借助xrd,dsc-tg,sem及mip微觀測(cè)試手段,研究了cwbp與cwcpm對(duì)水泥基材料水化產(chǎn)物數(shù)量、微觀形貌及其孔結(jié)構(gòu)的影響.研究結(jié)果表明:cwbp顆粒級(jí)配及形貌較差,活性較低;cwcpm可充分發(fā)揮各組成材料間的疊加效應(yīng),粒徑較小的顆?？商畛溆谒囝w粒間,有利于膠凝體系形成緊密堆積結(jié)構(gòu);cwcpm的二次水化反應(yīng)降低了取向性較強(qiáng)、穩(wěn)定性較差的ca(oh)2含量,改善了水泥基材料內(nèi)部微觀形貌,細(xì)化了混凝土孔結(jié)構(gòu),可有效改善混凝土孔徑分布.

針對(duì)高分子材料的自修復(fù),選取雙環(huán)戊二烯(dcpd)作為芯材,采用三聚氰胺-尿素-甲醛樹脂為壁材,對(duì)其進(jìn)行微膠囊化包裹。通過激光粒度分析儀、光學(xué)—攝影顯微鏡、微機(jī)差熱天平和傅里葉變換紅外光譜儀對(duì)微膠囊的粒徑分布、表面形貌、熱性能和化學(xué)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了表征。討論了芯材投料量、乳化劑用量以及乳化速率對(duì)微膠囊物性的影響。結(jié)果表明:所得微膠囊的平均粒徑和囊芯含量可以通過選擇不同工藝參數(shù)得到控制,其囊芯含量最高約90wt.%,體積平均粒徑為50~70μm。

簡介了微膠囊材料的性能特點(diǎn)及制備方法,分析了微膠囊材料在涂料行業(yè)特別是特種功能型涂料領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用,指出了微膠囊材料在涂料行業(yè)中廣泛的應(yīng)用前景。

基于中國建筑及材料行業(yè)的飛速發(fā)展,結(jié)構(gòu)用自修復(fù)水泥基構(gòu)件必將成為未來行業(yè)的研究及發(fā)展趨勢(shì)。本文擬對(duì)原有水泥基建筑構(gòu)件進(jìn)行整體創(chuàng)新設(shè)計(jì),通過對(duì)水泥基建筑構(gòu)件中的損傷部位進(jìn)行修復(fù),提高建筑結(jié)構(gòu)性能,阻止建筑構(gòu)件內(nèi)部裂紋擴(kuò)展。本文主要講述了國內(nèi)外自修復(fù)混凝土的研究現(xiàn)狀、不足之處以及自修復(fù)水泥基建筑構(gòu)件的發(fā)展前景。

為了克服膠結(jié)充填成本高,解決尾礦、赤泥大量堆存而危害環(huán)境的問題,實(shí)驗(yàn)制備出以赤泥為主要膠凝組分的全尾砂膠結(jié)充填材料.該充填料試塊在強(qiáng)度上優(yōu)于用水泥制備的全尾砂膠結(jié)充填料試塊,抗壓強(qiáng)度達(dá)到r28=7mpa,滿足礦山充填要求.所配制的充填料有良好的流動(dòng)性、保水性好、不泌水且成本大大低于水泥膠結(jié)充填材料.利用x射線衍射(xrd)和掃描電鏡(sem)對(duì)該充填材料的水化產(chǎn)物和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究.結(jié)果表明,原料中的礦物相經(jīng)水化反應(yīng)后生成了大量的鈣礬石和結(jié)晶程度低的復(fù)雜凝膠,它們交織在一起使體系結(jié)構(gòu)致密,具有較好的力學(xué)性能.

超細(xì)水泥是一種小粒徑水泥,其具有良好的滲透性和超快硬性能而被廣泛用于油井和建筑行業(yè)。本文根據(jù)超細(xì)水泥基材料的特性概述了其應(yīng)用現(xiàn)狀。

如何對(duì)固-液相變材料進(jìn)行有效的封裝,是阻礙其規(guī)模化應(yīng)用的主要難點(diǎn)之一。微膠囊技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),近年來得到國內(nèi)外專家的廣泛關(guān)注。介紹了可作為芯材的相變材料及相應(yīng)的壁材、兩種典型的微膠囊制備工藝,重點(diǎn)總結(jié)了微膠囊的表征方法,同時(shí)討論了國內(nèi)外微膠囊相變材料在建筑節(jié)能領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀、存在的問題以及發(fā)展前景。

采用1∶1的比例將相變微膠囊材料與涂料進(jìn)行混合,在兩個(gè)尺寸和布置一樣的房間開展了對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果表明:經(jīng)過2~3mm相變微膠囊涂料粉刷,房間的溫度振幅降低了5~6℃,通過對(duì)某一日最高溫度時(shí)段的電量監(jiān)測(cè)表明,房間的空調(diào)啟動(dòng)時(shí)間大大減小,節(jié)能約26%。

綜述了相變微膠囊材料的相變機(jī)理、制備方法及其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用.物理法設(shè)備簡單、成本低,適于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn);化學(xué)法產(chǎn)率高,易于工業(yè)化生產(chǎn);物理化學(xué)法通過改變物質(zhì)的物理?xiàng)l件,使成膜材料從溶液中聚沉出來形成微膠囊.相變微膠囊材料生產(chǎn)技術(shù)已取得了一些技術(shù)突破,但需要在降低生產(chǎn)成本,優(yōu)化生產(chǎn)工藝,選擇或制備儲(chǔ)能性能更高的原料,開發(fā)適用更多應(yīng)用性能的新型相變微膠囊材料等方面進(jìn)行深入研究,使相變微膠囊材料得到更大的應(yīng)用和發(fā)展.

為了獲得水泥基材料真實(shí)的微結(jié)構(gòu)特征,采用反復(fù)壓汞法來消除墨水瓶效應(yīng)的影響.針對(duì)不同的工況,研究了水泥細(xì)度對(duì)水泥石微結(jié)構(gòu)的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:由具有不同細(xì)度水泥制成的水泥石在第1次進(jìn)汞時(shí),其壓汞曲線上均存在與毛細(xì)孔和凝膠孔相對(duì)應(yīng)的2個(gè)峰值.反復(fù)壓汞時(shí),毛細(xì)孔峰高下降,孔徑和峰寬變大;而凝膠孔僅峰高下降,峰值與峰寬變化不大.對(duì)于比表面積為1.19和1.78m2/g的水泥制成的水泥石,反復(fù)壓汞法可以有效表征其孔結(jié)構(gòu)參數(shù),有效孔隙率為65%～80%;而對(duì)于比表面積為1.95和2.24m2/g的水泥制成的水泥石,采用反復(fù)壓汞法不能得到水泥石的有效孔隙率.水泥比表面積較小時(shí),可以運(yùn)用二次或多次壓汞的方法將有效孔隙和墨水瓶效應(yīng)孔隙區(qū)分開來;毛細(xì)孔和凝膠孔中均存在墨水瓶效應(yīng).

為揭示膠粉的摻入對(duì)水泥基材料力學(xué)性能及抗?jié)B性、抗凍性的影響,文章采用量化的xrd(x射線衍射分析)及壓汞試驗(yàn)法,研究不同膠粉摻量對(duì)水泥水化及水泥基材料微觀孔結(jié)構(gòu)的影響。通過分析了不同膠粉摻量下樣品中各物相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及樣品孔徑的分布范圍及其在總孔隙中的占比,量化研究膠粉改性水泥基材料的水泥水化情況及孔結(jié)構(gòu)分布。研究結(jié)果表明:隨著膠粉摻量的增加,樣品中硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣及鐵鋁酸四鈣呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì),而鈣釩石、氫氧化鈣及無定形物則呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì),說明膠粉抑制了水泥的水化;直徑為0~50nm的孔徑數(shù)量呈現(xiàn)減少的趨勢(shì),而大于1000nm孔徑則呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì),說明膠粉的摻入改善了水泥基材料的抗凍性能而降低了力學(xué)強(qiáng)度。

將自密實(shí)混凝土技術(shù)應(yīng)用于自修復(fù)混凝土中,并采用正交試驗(yàn)方法,分析玻璃膠囊?guī)缀螀?shù)和體積摻量對(duì)自密實(shí)混凝土力學(xué)性能的影響,比較各因素對(duì)其強(qiáng)度影響的大小關(guān)系,揭示了玻璃膠囊?guī)缀螀?shù)和摻量對(duì)自密實(shí)混凝土強(qiáng)度的影響規(guī)律,選取了幾何參數(shù)和摻量最佳組合的玻璃膠囊.

采用熔體流動(dòng)速率儀考察了溫度、載荷以及微膠囊紅磷含量對(duì)聚丙烯/微膠囊紅磷(pp/mrp)復(fù)合體系熔體密度和流動(dòng)性能的影響。結(jié)果表明:在實(shí)驗(yàn)條件下,pp/mrp復(fù)合體系熔體密度隨溫度升高而降低,隨載荷的增大而提高,隨mrp含量的增加而呈增大的趨勢(shì)。pp/mrp復(fù)合體系熔體的表觀剪切應(yīng)力與剪切速率基本符合冪律方程,熔體為假塑性流體,并且隨著溫度的升高,熔體黏度降低,假塑性增強(qiáng);隨著mrp含量的增加,熔體的黏度提高,假塑性增強(qiáng)。pp/mrp復(fù)合體系熔體的表觀剪切黏度對(duì)溫度的依賴性符合arrhenius關(guān)系。

由于高吸水性固體顆粒吸水后體積會(huì)增加幾十倍乃至更大,所以以它為芯材制備微膠囊有一定的難度。本實(shí)驗(yàn)就是以高吸水性固體顆粒為芯材,選擇合適的壁材來制備微膠囊。實(shí)驗(yàn)以流化床噴涂法(現(xiàn)今已被廣泛應(yīng)用)制備油田堵漏劑微膠囊,結(jié)果證實(shí)了壁材的可適用性。此外還探討了壁材的流量、壓縮空氣的流量、噴嘴高度及顆粒大小對(duì)微膠囊壁厚及表面形態(tài)的影響。確定了微膠囊制備的最佳工藝條件為:壁材流量q=122mlh-1,壓縮空氣流量q=0.76m3h-1,噴嘴高度h=11.5cm,芯材粒徑為dp=0.454mm,在此條件下的最佳壁厚度為:190~200mm。

主要從不同減水劑、不同水泥類型兩個(gè)方面對(duì)灌漿料試樣放大10000倍的微觀結(jié)構(gòu)圖像進(jìn)行對(duì)比分析,并結(jié)合宏觀試驗(yàn)現(xiàn)象,分析了硫鋁酸鹽水泥基灌漿料強(qiáng)度高于普通硅酸鹽水泥基灌漿料強(qiáng)度的內(nèi)在反應(yīng)機(jī)理。

水泥基材料裂縫微生物修復(fù)技術(shù)的研究與進(jìn)展

研究了微膠囊紅磷不同包覆、用量、粒徑及與其他阻燃劑的協(xié)效作用等因素對(duì)軟質(zhì)聚氯乙烯(pvc)電纜料的阻燃性能、力學(xué)性能及抑煙性能的影響。蜜胺樹脂/硼酸鋅雙層囊材包覆微膠囊紅磷在pvc中的阻燃性最好;6份的微膠囊紅磷添加量即可使材料的阻燃性能達(dá)ul94v-0級(jí)。隨著微膠囊紅磷顆粒粒徑減小,材料氧指數(shù)增大,阻燃性提高,拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率有所提高。二元體系中,微膠囊紅磷/氫氧化鋁、微膠囊紅磷/氫氧化鎂和微膠囊紅磷/硼酸鋅復(fù)配具有良好的阻燃協(xié)效作用。微膠囊紅磷/三氧化鉬、微膠囊紅磷/二茂鐵二元復(fù)合體系對(duì)pvc有明顯的抑煙作用,最大煙密度(有焰)分別下降為62.9和144.9。微膠囊紅磷/硼酸鋅二元復(fù)合體系有良好的抑煙協(xié)效作用。微膠囊紅磷/硼酸鋅/十溴聯(lián)苯醚和微膠囊紅磷/氫氧化鋁/氫氧化鎂三元復(fù)合體系有很好的阻燃和抑煙協(xié)效作用。

綜述了國內(nèi)外廢舊橡膠改性水泥基材料的現(xiàn)有研究成果。分析了廢舊橡膠改性水泥基材料未能得到廣泛應(yīng)用的原因,并指出了今后研究的方向。現(xiàn)有研究成果表明,摻入橡膠顆粒取代部分集料可以有效提高水泥基材料的抗凍性和抗?jié)B性,成倍提高混凝土的彎曲疲勞壽命,同時(shí)使抗裂性、抗沖擊性能也得到改善。此外,橡膠混凝土應(yīng)用到結(jié)構(gòu)構(gòu)件中能提高結(jié)構(gòu)的延性及耗能能力。

為探討鎳粉復(fù)合水泥基材料的壓敏性,首先研究了一次加載至破壞時(shí)不同摻量鎳粉復(fù)合水泥基材料的電阻率變化規(guī)律,然后通過在彈性階段的加載考察摻量為25%(體積分?jǐn)?shù),下同)的鎳粉復(fù)合水泥基材料壓敏性的重現(xiàn)性,最后研究了加載速率和試件偏壓對(duì)摻量25%的鎳粉復(fù)合水泥基材料壓敏性的影響。結(jié)果表明:摻量15%和20%的鎳粉復(fù)合水泥基材料不具有壓敏性。摻量25%的鎳粉復(fù)合水泥基材料一次加載至破壞,電阻率變化率最大可達(dá)40%,彈性階段電阻率變化率可達(dá)35%以上,具有良好的壓敏性;且其壓敏性基本不受加載速率和試件偏壓的影響。鎳粉是制備具有高感知靈敏度的壓敏水泥基材料的一種有效功能組分。

自修復(fù)復(fù)合材料是智能材料研究的重要方面。聚合物基體用于結(jié)構(gòu)材料時(shí),不論是宏觀還是微觀上都是容易破壞的,典型的就是沖擊破壞,微觀上卻是出現(xiàn)微裂紋。微裂紋影響材料的各種力學(xué)性能,如強(qiáng)度、剛度、尺寸穩(wěn)定性等,同時(shí)影響材料的熱性能、電性能、聲性能。自修復(fù)材料是一種智能材料,同時(shí)具有感知和激勵(lì)雙重功能。材料一旦產(chǎn)生微裂紋、缺陷,在無外界作用的情況下材料本身具有自我恢復(fù)的能力,如此可延長產(chǎn)品的使用壽命,并提升產(chǎn)品的安全性。從自修復(fù)材料的提出、修復(fù)機(jī)理、修復(fù)類型等方面進(jìn)行總結(jié)和評(píng)述。

復(fù)合水泥基材料中水泥的水化程度一直是學(xué)術(shù)界對(duì)水泥化學(xué)研究的重點(diǎn)內(nèi)容,水泥的水化程度隨著時(shí)間的變化可以將膠凝材料的水化反映肌理做出很好的反映。因此,在本文中將采取三種評(píng)定方法進(jìn)行比較研究,最終選出合適精確的方法。