石墨烯水泥砂浆抗碳化试验及预测模型分析

将两种不同尺寸的石墨烯(Peeling graphene, PG)料浆进行分散,制备出石墨烯水泥砂浆,通过快速碳化法对不同龄期的石墨烯水泥砂浆进行碳化试验,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及X射线能谱(EDS)等测试手段观察石墨烯水泥基材料的组成以及水化产物的微观形貌。试验结果表明,碳化龄期为56 d时,大尺寸石墨烯(PG1)和小尺寸石墨烯(PG2)水泥砂浆试件的碳化深度分别为3.7 mm、5.5 mm,相比空白组分别降低了58.4%、38.2%。使用R语言中的lm函数,建立了不同碳化时间时三种水泥砂浆试件的碳化深度非线性回归预测模型,研究碳化时间与碳化深度的关系,结果表明,模拟结果与试验实测值吻合度高。

硅灰协同分散石墨烯对水泥基材料性能的影响

为提高石墨烯在水及水泥浆体中的分散效果,充分发挥石墨烯对水泥基材料的增强改性作用,研究了硅灰协同分散石墨烯对水泥基材料水化过程、工作性能、力学性能及水化产物微观结构的影响。并通过扫描电镜(SEM)、粒度分析、红外光谱(IR)、拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、X射线能谱分析(EDS)等微观表征手段研究其作用机理。结果表明:硅灰可以起到楔子的作用穿插到石墨烯层间,可以消耗水泥基材料中的Ca^(2+)、减小Ca^(2+)对石墨烯分散的负面影响效应,所以硅灰协同分散提高了石墨烯在水中及水泥浆体中的分散效果,降低了水泥的流动度,缩短了凝结时间,加速了水泥水化反应,优化了水泥基材料微观结构,提高了水泥基材料的力学性能,尤其是28 d抗折强度,水泥水化产物的种类未发生变化。

蔗渣纤维对水泥基复合材料性能的影响

为缓解废弃蔗渣带来的环境压力,甘蔗渣纤维作为增强材料被应用于水泥基复合材料。本研究分析了0.5%NaOH溶液、4%NaOH溶液和角质化三种预处理方法对蔗渣纤维质量损失和吸水性能的影响,以及1%、2%、3%、4%的蔗渣纤维掺入量对复合材料干密度、吸水性能和力学性能的影响。结果表明:4%NaOH处理后的蔗渣纤维质量损失率最大,吸水率最低;蔗渣纤维的掺入降低了复合材料的干密度,增大了复合材料的吸水率,而复合材料的力学强度随着蔗渣纤维掺量的提高先增加后减小;经碱处理后,蔗渣纤维的增强效果得到进一步提高,改善了纤维与基体的界面结构,水泥基复合材料的物理力学性能均得到提高。

“四度”融合育人模式下的土木工程材料课程思政建设

文章立足于专业人才培养目标,坚持立德树人为本、学生为中心的教学理念,从科学合理提升课程思政教育的广度、深度、温度和力度的标准出发,建立了“四度”融合的育人模式。通过深度挖掘提炼土木工程材料课程教学内容中所蕴含的思想政治教育元素,在建设线上和线下课程思政教学资源、创新课堂教学模式与教学方法、深化思政元素的融入设计、强化思政的价值引领、构建多元化课程思政考核评价体系等方面开展了课程思政建设,实现了土木工程材料专业课程教育与思政教育的有机结合、深度融合,取得了润物无声的课程育人效果。

纳米SiO_2在不同分散条件下对水泥基材料微观结构、性能的影响

采用手工搅拌、高速研磨搅拌以及高速研磨搅拌加超声波震荡这3种方法对纳米SiO2进行分散处理,研究了不同处理方式下纳米SiO2对水泥浆体性能的影响.用扫描电镜(SEM)观测了浆体微观结构,并采用紫外-可见分光光度法测定了在不同分散方法下纳米SiO2的分散程度.结果表明,采用后2种方法处理的纳米SiO2分散程度更高,可大幅提高水泥砂浆的抗压、抗折强度,使砂浆水化产物结构均匀,更密实.

聚苯颗粒轻质混凝土砌块的物理力学性能研究

聚苯颗粒轻质混凝土砌块以聚苯乙烯颗粒为粗骨料,以水泥为主要胶凝材料,同时掺加工业废渣如粉煤灰、矿粉及减水剂、激发剂、改性剂等外加剂;为了提高聚苯颗粒与胶凝材料的界面结合力,对聚苯颗粒进行表面改性,并采用造壳方法形成聚苯颗粒复合母料。试验表明:聚苯颗粒轻质混凝土砌块具有较低的表观密度,其抗压强度也能满足国家标准自承重轻质混凝土砌块的要求。

不同长度及直径的剑麻纤维对自密实轻骨料混凝土力学性能的影响

为研究不同长度及直径的剑麻纤维对C40自密实轻骨料混凝土工作性能和力学性能的影响,通过对混凝土的坍落扩展度,T_(500),抗压强度及劈裂抗拉强度进行试验后发现:剑麻纤维长度和直径的变化对自密实轻骨料混凝土的抗压强度提高幅度很小,均在4.6%之内;随着剑麻纤维长度增加,抗拉强度均有较明显的提高,并呈现先升后降的规律;随着剑麻纤维直径增大,抗拉强度均有较大的增长,并呈现逐渐增大的趋势;随着剑麻纤维长度增加或直径减小,表观密度和坍落扩展度均减小,T_(500)均增大,但均满足国家标准要求;当剑麻纤维长度为10 mm,直径为304μm,掺量为2 kg/m^3时,对自密实轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度提高的效果最好,最大可达到44%.

自密实轻骨料混凝土的配合比设计研究

选用普通硅酸盐水泥、陶粒、河砂、粉煤灰、硅灰等原材料,采用绝对体积法,研究了水胶比、轻骨料体积掺量、矿物掺合料用量对自密实轻骨料混凝土性能的影响,确定了SCLC40、SCLC50强度等级的自密实轻骨料混凝土配合比。结果表明:当轻骨料体积掺量为42%、Ⅰ级粉煤灰掺量为20%、硅灰掺量为10%(SCLC50)时,SCLC的自密实性能和表观密度最佳。

剑麻纤维增强自密实轻骨料混凝土力学性能的研究

在C40自密实轻骨料混凝土中掺加剑麻纤维,用于提高自密实轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度及抗裂性。研究了剑麻纤维的长度及掺量对自密实轻骨料混凝土抗压、劈裂抗拉强度的影响。结果表明,剑麻纤维对提高自密实轻骨料混凝土抗压强度的贡献不大,甚至降低7 d抗压强度,但对劈裂抗拉强度有大幅提高作用。剑麻纤维长度为10 mm、掺量为3 kg/m^3时,自密实轻骨料混凝土的28 d劈裂抗拉强度较基准混凝土提高54.2%。

分散方法对纳米SiO_2增强水泥基材料性能的影响

在水泥基材料中掺加纳米SiO2已有一定研究,但由于采用普通的搅拌方法纳米材料在水中不易分散,其增强水泥基材料的性能不明显。采用高速研磨搅拌、高速研磨搅拌+超声波分散等方法对纳米SiO2进行分散,纳米SiO2掺量为水泥质量的0.5%、1%,试验结果表明,采用上述分散方法试块抗压、抗折强度均明显提高。

不同强度等级再生混凝土抗折性能的研究

为研究不同强度等级再生混凝土的抗折性能,设计了C30,C40,C50三个强度等级的再生混凝土,并对其抗折强度、抗压强度进行试验研究.试验结果表明:同一强度等级,再生混凝土可以达到甚至超过普通混凝土的抗折强度,再生混凝土的抗折强度与立方体抗压强度比值与普通混凝土接近;随着混凝土强度等级的升高,其抗折强度与立方体抗压强度的比值逐渐减小.

水泥与高效减水剂相容性问题研究

不同的水泥和高效减水剂之间相容性差别很大 ,这是现代混凝土生产和施工中常遇到的问题。本文从不同角度分析和探讨水泥与高效减水剂相容性的问题 。

剑麻纤维增强矿粉-粉煤灰水泥基砌块力学性能的研究

通过在矿粉-粉煤灰水泥基砌块中掺入剑麻纤维,以改善水泥基体的韧性和抗裂性,提高矿粉-粉煤灰水泥基砌块的韧度和强度,研究剑麻纤维掺量及其长度对矿粉-粉煤灰水泥基砌块抗折、抗压强度的影响。

影响微波强化烧成水泥熟料的主要因素

用电炉将水泥生料预热至一定温度,然后再用微波炉加热较短时间,强化烧成了水泥熟料.影响微波强化烧成水泥熟料的主要因素有:预热温度提高,有利于熟料的强化烧成;F e2O3对强化烧成有促进作用;液相的出现使物料吸波能力极大提高.

掺剑麻纤维和聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土抗碳化性能研究

通过掺剑麻纤维、聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土的快速碳化试验,研究了不同纤维对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响。试验结果表明,随着碳化时间的增加,碳化深度逐渐增加;相同碳化时间内,掺聚丙烯纤维、剑麻纤维试块的抗碳化性能优于空白试样,抗碳化性最优的是掺聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土。

矿物掺合料对自密实轻骨料混凝土工作性能及力学性能影响的试验研究

采用绝对体积法配制自密实轻骨料混凝土(SCLC),研究不同矿物掺合料对自密实轻骨料混凝土工作性能及力学性能的影响。通过10组配合比设计表明,在单掺情况下,粉煤灰能有效提高拌合物的流动性,但会降低SCLC的早期和后期抗压强度;硅灰能够明显提高SCLC的早期和后期抗压强度,但会降低拌合物的流动性。综合流动性和抗压强度的改善效果,复掺粉煤灰和硅灰对配制自密实轻骨料混凝土效果最佳。

纳米SiO_2的分散程度对水泥基材料力学性能的影响

研究了手工搅拌、高速研磨搅拌、高速研磨搅拌+超声波的方法对纳米SiO2进行分散,并采用紫外-可见分光光度法研究了在不同分散方法下纳米SiO2的分散程度,测定了纳米SiO2水泥基材料抗折、抗压强度。试验结果表明:采用后两种方法,纳米SiO2分散程度大大增加,水泥基材料抗折、抗压强度明显提高。

EPS水泥基复合材料界面改性试验研究

采用三乙醇胺改性剂和水性环氧树脂对发泡聚苯乙烯(EPS)颗粒进行表面改性处理,通过扫描电镜(SEM)分析研究了EPS水泥基复合材料的界面改性机理.结果表明:三乙醇胺和水性环氧树脂共同作用能够有效改善EPS颗粒与胶凝材料界面间的黏结程度,并可形成整体的核壳结构,从而提高了EPS水泥基复合材料的界面性能及力学性能.

纤维增强自密实轻骨料混凝土早期抗裂性能试验

通过应力诱导平板开裂试验,研究不同掺量剑麻纤维、耐碱玻璃纤维及两者1∶1混杂纤维增强自密实轻骨料混凝土早期抗裂性能.结果表明:3种掺入方式均能有效抑制自密实轻骨料混凝土裂缝的产生与扩展,随着纤维掺量的增加,早期抗裂性能逐渐提升,当掺量达到2.0kg/m3时,可视裂缝基本消失.混杂纤维协同工作产生的阻裂效果优于单掺情况,综合考虑自密实轻骨料混凝土的力学、工作性能和早期抗裂性能,得出混杂纤维的适宜掺量为1.0kg/m3.

石墨烯及氧化石墨烯对水泥基材料水化过程及强度的影响

本工作采用超声分散方法将插层剥离法制备的石墨烯pG(Peeling graphene)及传统Hummers法制备的氧化石墨烯hGO(Hummers graphene oxide)制备成纳米片分散液,研究了两种分散液对水泥基材料凝结时间、水化产物微观结构及强度的影响。结果表明:两种纳米片分散液的掺入均能明显缩短水泥的凝结时间,减少水泥石内部的孔隙,使结构致密化,部分CH晶体呈现出由一位点向外发散的多面聚集的结构状态。pG和hGO的加入能加速水泥水化反应速率,未改变水化产物的种类,还可提高水泥基材料的力学性能,尤其是3 d抗折强度提高最为明显。掺pG的试件均比掺hGO的试件强度略高,这为成本低、尺寸可控、可批量生产的石墨烯产品在水泥基材料中的应用提供了广阔的应用前景。