水泥-沥青复合材料界面微结构特征和力学性能研究方法综述

水泥-沥青复合材料(Asphalt-Cement Composite Material,ACCM)是由水泥与沥青复合制成的一种具有强承载能力和抗变形能力的新型复合材料,其在长期荷载与高温条件下具有优异的稳定性与耐久性,具有绿色、环保及经济效益高的优点,被广泛应用于公路、桥梁与铁路工程。前期大量研究表明:界面过渡区(Interface Transition Zone,ITZ)对复合材料的力学性能、耐久性能等起着十分重要的作用,水泥-沥青界面过渡区是复合材料损伤、断裂最先发生的区域。研究对水泥与沥青复合材料界面调控与宏观力学性能提升理论进行了系统性综述,总结了水泥基材料与沥青基材料ITZ形成机制与理论,对比探讨了ITZ微结构特征表征方法及评价指标,探究了ITZ宏-微观力学性能的研究思路、试验方法及适用范围,以期为水泥-沥青ITZ微结构特征、宏-微观力学性能的研究提供借鉴作用。

水泥乳化沥青复合材料粘弹性能的依时性研究

为研究水泥乳化沥青复合胶凝材料粘弹性能随时间的变化规律,采用动态剪切流变仪对不同配比复合胶凝材料在不同养护龄期时的60℃复数模量和相位角进行频率扫描试验。分析结果表明:水泥乳化沥青复合胶凝材料的粘弹性具有显著的依时性。沥青与水泥质量比(A/C)较低的复合胶凝材料强度发展过程明显快于高A/C比的复合胶凝材料,且以2d内的增长幅度最大。两种低A/C比的复合胶凝材料相位角随频率增大而显著增大,且养护龄期越长,这种增长趋势越明显。综合比较可知,低A/C比时,复合胶凝材料的复数模量和相位角均有显著的变化,增强了低频时的弹性特征和高频时的粘性特征,即材料在高、低温时具备更好的粘弹性表现。

国产环氧沥青复合材料的性能与工程应用

该文通过对环氧沥青复合材料的系统研究,阐述了环氧沥青材料强度的形成机理及其施工工艺和特性,论述了环氧沥青的力学性能,并介绍了其工程应用情况。

水泥乳化沥青复合材料粘弹性能及微观作用机理研究进展

水泥乳化沥青复合材料兼具水泥和乳化沥青胶结料的优良性能,作为一种复合胶结材料可使水泥乳化沥青混凝土成为道路铺面材料选择之一.从水泥乳化沥青复合材料的粘弹性能和微观作用机理两方面概括了水泥乳化沥青复合材料的研究进展,综述了采用不同仪器方法和不同水泥乳化沥青沥青质量比(C/A)的水泥乳化沥青复合材料的粘弹性能研究情况以及水泥乳化沥青复合材料粘弹性能的模拟表征方法,并概述了水泥乳化沥青复合材料的微观结构和两者相互作用的研究进展.最后,总结了当前水泥乳化沥青复合材料及其混凝土研究中存在的不足,并提出了相应的改善措施和未来研究方向.

基于改进Burgers模型的橡胶沥青复合材料非线性黏弹塑性分析

橡胶沥青复合材料作为一种重要工程建筑材料,其蠕变特性与应力、温度和时间等各种参数有着密切相关的影响.为了深入探讨橡胶沥青复合材料的蠕变性能,本文进行了等温不同应力及等应力不同温度条件下的蠕变实验.将黏塑性元件和经典Burgers模型串联,得到改进的Burgers模型.假定模型中待定参数是与温度、应力相关的函数,从而推导出考虑温度与应力效应的改进的Burgers模型.将实验数据和改进的Burgers模型进行拟合,得到模型的待定材料参数.从而通过橡胶沥青复合材料改进Burgers模型来预测该类材料在不同温度或不同应力水平下的长期蠕变行为.利用蠕变柔量与松弛模量的换算关系,推导出改进的Burgers模型松弛模量表达式.再利用WLF方程得到该材料松弛模量主曲线,为橡胶沥青复合材料在不同温度条件下应力松弛的性能分析提供参考依据.

纳米沥青复合材料的性能验证

聚合物基纳米复合材料由于其独特的力学、热学、阻隔、光、电、磁等性能．已经吸引了学术界和工业界相当大的兴趣。将纳米复合技术应用到弹性体改性沥青中．有望提高改性沥青的综合性能。美国人Eidt等利用纳米复合技术制备了高性能的沥青／弹性体／层状硅酸盐纳米复合材料．为改性沥青的应用指出了一个新的方向。

水泥乳化沥青复合材料特征及其混合料性能研究

水泥和沥青是很多工程中主要的施工材料,其质量对整个工程的质量有着很重要的影响,水泥乳化沥青复合材料作为水泥和乳化沥青的混合材料,两者之间混合料的性能和质量与两者的比例有很大的关系,不同比例所产生的混合料的强度,韧性,抗压力都是不同的,针对水泥乳化沥青复合材料特征和混合料的性能进行分析研究,以供参考。

水泥乳化沥青复合材料特征及其混合料性能研究

为了系统研究水泥乳化沥青比例(C/A)对复合材料特征和水泥乳化沥青混凝土性能的影响,采用动态剪切流变仪、扫描电镜和力学试验等研究手段对不同C/A时水泥乳化沥青复合材料黏弹性能、微观结构以及其混合料的力学性能进行对比研究。结果表明:水泥乳化沥青复合材料的黏弹性能和微观结构随C/A的变化趋势具有一致性,且在C/A为0.8时,复数模量达到乳化沥青的2.5倍,但相位角接近;同时,水泥与乳化沥青在复合材料体系中形成了一种相互贯穿、多点接触的均质空间网络结构。水泥乳化沥青混合料的抗压强度和抗变形能力较乳化沥青混合料而言有明显提升,且水泥乳化沥青混合料的马歇尔稳定度和抗压强度随C/A的增加而增大、随油石比的增加而降低;在3种油石比和C/A中,以油石比为5%、C/A为1.0的水泥乳化沥青混合料的间接拉伸强度最高。

路面用PZT/沥青压电复合材料的制备及性能

以锆钛酸铅PZT-5H为压电相,沥青为基体,采用热压成型法制备0-3型PZT/沥青压电复合材料.分析了此复合材料的制备工艺、极化条件及PZT的体积分数对压电应变常数d33的影响,测试了其介电性能,并完成了动态荷载作用下压电响应的测试.结果表明:优化的制备工艺为成型压应力10MPa,成型时间3min;最佳的极化条件是极化电场强度为3kV/mm,极化时间为10min,极化温度为50℃;PZT的最佳体积分数为75%;沥青基压电复合材料的相对介电常数εr及压电应变常数d33分别为32.95和53.7pC/N,荷载响应稳态输出电压为7.2V,其储存的能量为259.2μJ.

多孔集料沥青基复合材料的隔热功能

为有效减轻车辙深度,掺加多孔玄武岩集料和粉煤灰漂珠,采用"三步"成型工艺制备沥青基复合材料,测试其路用性能,利用光照法研究其隔热功能,并借助扫描电镜(SEM)分析沥青胶浆与集料界面微观结构。结果表明,掺加多孔集料后复合材料路用性能满足相关要求;随粉煤灰漂珠和多孔玄武岩集料体积分数增加,抗压强度、动稳定度和浸水残留稳定度等路用性能先下降后升高;多孔玄武岩集料有利于抗滑性能提高。多孔集料有效阻止热量传递;照射时间为120min时,多孔集料与普通集料复合材料的中部和底部温度差分别达到13和16℃。与普通集料复合材料相比,多孔集料复合材料胶浆与集料界面区结构致密,沥青胶浆较好地粘附于多孔集料表面,空隙等缺陷较少,阻隔热量传递,降低内部温度。

沥青基炭/炭复合材料的弯曲断裂特征

以 1KPAN基高强度炭纤维为增强体、以调制中温煤沥青为基体前躯体 ,采用压力浸渍 炭化工艺制备出了不同密度二维沥青基炭 炭复合材料。经过对复合材料试样进行的弯曲试验表明 ,其弯曲断裂特征与材料密度具有密切的联系。根据弯曲强度 -位移曲线 ,高密度复合材料表现为脆性断裂 ,而低密度复合材料表现为韧性断裂。从弯曲断面的SEM图片来看 ,脆性断裂时的断面比较平整 ,韧性断裂时断面上有大量炭纤维拔出。炭 炭复合材料的断裂破坏过程实质上就是基体裂纹在材料内的扩展过程 ,其扩展的途径与界面结合状况有关。裂纹沿界面的扩展将引起基体与纤维的脱粘 ,脱粘又导致纤维与基体之间的相对滑动 ,这种相对滑动将吸收相当一部分能量 ,从而可以延缓材料的断裂过程 。

焦炭颗粒的平均细度对沥青基炭复合材料性能的影响

采用新型模压半炭化成型工艺制备出高密度、低成本的焦炭颗粒增强沥青基炭复合材料。研究了焦炭颗粒的平均细度对焦炭颗粒增强沥青基炭复合材料的密度和抗压强度的影响趋势,并从数学上分析了密度对抗压强度的影响规律。结果表明:沥青基炭复合材料的密度和抗压强度随焦炭颗粒平均细度的增大而增加。在本试验条件下,当沥青焦的平均细度由44.2目增加到206.3目,沥青基炭复合材料的密度和抗压强度可从1.28 g/cm3和10.1MPa增加到1.77 g/cm3和55.0MPa。

短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料的力学性能

利用模压半炭化成型工艺在大气环境下制备出了短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料(简称SCFRC)。研究了短切炭纤维的体积分数对SCFRC材料的体积密度和力学性能的影响规律。借助光学显微镜和扫描电镜对其微观组织和断口形貌进行了观察,分析了短切炭纤维对SCFRC材料的增强机制。结果表明,当短切炭纤维的体积分数由0%增大到11.8%时,SCFRC材料的力学性能随之呈线性增加;短切炭纤维增强SCFRC材料的机制主要有裂纹偏转效应、桥联效应以及脱粘和拔出效应。

硅/天然石墨/沥青炭复合材料的合成及其电化学性能

以纳米硅(Si)、天然石墨(NG)和高软化点沥青为前驱体,通过球磨和裂解制备了具有壳核结构的硅/天然石墨/沥青炭(Si-NG/PC)复合材料。考察了球磨时间、球磨速率和物料比等因素对制备材料的组成、结构及其作为锂离子电池阳极电化学性能的影响。结果表明:最佳球磨速率为300 r/min,最适宜的球磨时间为21 h。所制Si-NG/PC复合材料的循环性能随PC含量的增加而提高,但其比容量却随PC含量的增加迅速降低,PC的最佳质量分数为30%。同时,Si-NG/PC复合材料的比容量随Si含量的增加而增大,为获得好的循环性能,纳米Si质量分数应低于35%。在优化条件下制备的Si-NG/PC复合材料在50个循环中表现出高的比容量和优异的循环性能。

沥青基炭复合材料新型制备工艺的特征研究

高温模压工艺是由模压成型工艺演绎而来的一种快速成型技术,但在制备沥青基炭复合材料时,该工艺明显存在着装备投资大、模压压力低和工艺实用性差的不足.为此,提出了一种新型的沥青基炭复合材料的制备工艺,即模压半炭化成型工艺(简称MSCT工艺) .为了验证MSCT工艺的突出优点,分别利用MSCT工艺和模压工艺制备了沥青基炭复合材料,并就其组织结构、体积密度和力学性能进行了研究.结果表明:MSCT工艺制备的沥青基炭复合材料的微观组织比模压工艺制备的要致密的多,从而使前者的体积密度( 1 .77g/cm3 )和抗压强度( 32 .5 MPa)分别比后者提高了2 8.3%和1 44 .4% .

沥青基炭复合材料的制备及力学各向异性性质的探讨

采用新型的模压半炭化成型工艺在大气环境下制备出了高密度、低成本的焦炭颗粒增强沥青基炭复合材料(CRPCC)。研究了焦炭颗粒的种类对CRPCC材料的力学各向异性性质的影响。结果表明:由于沥青焦Ⅰ的颗粒形状系条状或棒状,故用其制备的CRPCC材料的力学性能具有明显的各向异性,且各向异性系数高达25%;而沥青焦Ⅱ和冶金焦的颗粒形状为多角形或准球形,故用它们制备的CRPCC材料基本上都是各向同性的。

模压压力对焦炭颗粒增强沥青基炭复合材料性能的影响(英文)

采用普通液压机和新型高效的模压半炭化成型工艺,在大气环境下制备出了高密度、低成本的焦炭颗粒增强沥青基炭复合材料。研究了模压压力对焦炭颗粒增强沥青基炭复合材料的体积密度和抗压强度的影响趋势,并探讨了复合材料的体积密度与抗压强度之间的相互关系。结果表明,增大模压压力,沥青基炭复合材料的体积密度和抗压强度随之明显增加;继续增大模压压力,体积密度仍然呈上升趋势,但抗压强度却突然下降;沥青基炭复合材料的体积密度越高,其抗压强度未必也就越大。

短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料的组织特征

利用新型、高效的模压半炭化成型工艺,在大气环境下制备出了短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料制品,并借助光学显微镜和扫描电镜对其微观组织和断口形貌进行了观察。通过分析,解释了短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料中炭纤维损伤的形成机制,提出了作为增强体相的短切炭纤维和焦炭颗粒与基体炭之间独特的界面结构模型。研究还表明:复合材料中明显存在着基体相和颗粒相。基体相的显微结构不仅呈层片状,而且层片状的结构好像数层桔子皮,将颗粒相包裹起来,这种"桔皮包裹"式的结构与炭纤维表面的POG结构基本相似。

沥青基碳/碳复合材料的弯曲破坏分析

沥青基碳 /碳复合材料试件的弯曲试验表明 ,其弯曲断裂特征与材料密度有着密切联系。本文分析讨论了沥青基碳

沥青基C/C复合材料的致密规律

对采用液相浸渍 -碳化工艺、在不同碳化压力条件下 (0 .1MPa、40MPa、80MPa和 10 0MPa)制备的 2D沥青基C/C复合材料的致密规律进行了研究 ,发现制件密度与浸渍 -碳化工艺循环次数联系 ,并提出了复合材料密度变化规律的数学表达式 ,该表达式可以用来对复合材料制件的密度进行预测 。