沥青-水泥复合防水材料的制备及性能研究

在特殊环境深井巷道开挖和修复过程中,由于巷道围岩极其破碎,围岩松动破碎范围大,直接影响井下安全和高效生产,需要灌浆加固。将快硬硫铝酸盐水泥进行改性,通过一定的复合工艺将它与改性的沥青进行复合。在聚合物乳液和硫铝酸盐水泥组成与其流变性能、力学性能及凝结时间关系研究的基础上,系统研究沥青乳液的掺入对其力学性能的影响,制备出沥青-水泥复合灌浆材料。此材料具有低水灰比、高流动性、柔韧性好、适当变形、界面粘结力强度高,早强、高强、凝结时间短以及环保、生产成本低等优良性能。应用于某些对流动性和凝结时间有较高要求的工程上,可扩大工程选材的范围,并实现裂缝修补灌浆材料绿色环保高性能化。

水泥-乳化沥青复合路面材料的研究

传统的以水泥处置乳化沥青混合料所得到的路面材料（Ｃ－ＥＴＭ）的刚度高，疲劳性能差，路用使用性能不尽人意．本工作以复合材料结构为突破点，提出了将乳化（橡胶）沥青预裹粗集料分散于水泥砂浆基体当中的三相复合材料模型，并通过粗集料表面预裹乳化（橡胶）沥青工艺成功地实现了该种复合材料结构，得到了乳化（橡胶）沥青水泥混凝土路面材料（ＲＡＣＣ）．经过近千根试件的室内试验、试验路验证和微观力学分析，表明ＲＡＣＣ解决了Ｃ－ＥＴＭ存在的问题，是一种具有较好使用性能的复合路面材料．

水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料在裂缝处理中的应用研究

将一种水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料用于某工程裂缝的封闭和处理施工中,效果良好,达到了预期的裂缝封闭目的。总结了整个施工工艺流程,分析了材料选择、化学灌浆、裂缝封闭、工艺方法等的协同关系,为同类型的裂缝封闭处理施工提供了可供借鉴的工程应用参考。

基于沥青铣刨料的公路面层用水泥基复合材料性能研究

为合理循环利用返修沥青路面生成的沥青铣刨料,以沥青铣刨料为集料制备了公路面层用水泥基复合材料,并对其性能进行了测试表征,结果发现,沥青铣刨料并不会影响水泥基复合材料抗压强度;随着沥青铣刨料掺入量增加,水泥基复合材料抗折强度增大,初裂强度先快速下降再趋向于平缓,极限拉伸强度未明显变化,拉伸应力显著提高,基体断裂韧度有所降低;增稠剂对水泥基复合材料基体强度影响较小,但增稠剂掺入量需合理控制;沥青铣刨料粒径范围增大趋势下,水泥基复合材料抗压强度与抗折强度均明显提高,初裂强度整体下降,拉伸性能有所衰减。

复合式薄层沥青-水泥混凝土路面结构设计与评价

为更好地发挥薄层沥青-水泥混凝土复合路面的性能优点,以某地高速公路工程实践为例,分析了多雨、湿热等条件下薄层沥青-水泥混凝土复合路面的主要设计思路,并探究复合路面设计的难点,包括沥青混凝土加铺层性能、复合层间黏结、结构耐久性等。提出三种复合路面结构方案并设计实验比较方案优劣,从结构抗剪强度、层间黏结强度、高温稳定性以及路面结构承载力等方面评价方案应用效果,最终选择方案三作为工程设计方案,并将方案三中所用改性沥青混凝土罩面层调整为SMA-13改性沥青混凝土,以进一步强化路面结构抗剪切性能。

乳化沥青水泥复合材料压力灌浆技术的应用

针对潭耒(湘潭—耒阳)高速公路出现的路面脱空、唧水、唧泥、翻浆等病害,采用由阳离子乳化沥青、水泥、保护助剂组成的乳化沥青水泥复合材料进行灌浆处治,分析了乳化沥青水泥复合材料灌浆机理,说明了灌浆施工工艺。该工程处治结果表明,该材料用于路面脱空、唧泥、唧水等病害处治可取得明显效果。

0-3型压电陶瓷-硫铝酸盐水泥复合材料的压电性能

采用压制成型法,以快硬硫铝酸盐水泥为基体制备了水泥基压电复合材料。分析讨论了极化工艺条件和PZT含量对水泥基压电复合材料压电性的影响。结果表明,较高的极化电场强度和较长的极化时间均有利于压电性能的提高,但当极化电场强度和极化时间达到4.0kV/mm和45min后,压电应变常数d33趋于稳定;随着PZT含量的增加,硫铝酸盐水泥基压电复合材料的压电应变常数d33、压电电压常数g33和机电耦合系数KP、Kt均显著增大。当PZT质量分数达到85%时,KP和Kt可达28.54%和28.19%。

乳化沥青水泥复合材料压力灌浆技术的应用

乳化沥青在道路工程中的应用是非常常见的,而水泥则是水泥混凝土材料的重要组成材料,是道路工程必不可少的工程材料,水泥的刚性加之乳化沥青的柔性,再辅之一定的灌浆技术,必将会有较大的应用前景。目前的研究主要是在水泥材料中添加乳化沥青形成乳化沥青水泥复合材料,来改变它的某些性能,已出现了较多有价值的研究成果及工程应用。

超高韧性水泥基复合材料单轴受压应力-应变全曲线试验测定与分析

对13组共273个试件进行抗压试验,研究超高韧性水泥基复合材料的抗压性能,测得材料的抗压强度、弹性模量、泊松比以及棱柱体单轴抗压应力-应变全曲线,并与相应基体的抗压性能进行对比分析。根据试验结果得出不同尺寸立方体抗压强度的关系、立方体抗压强度与棱柱体抗压强度的关系、弹性模量和抗压强度的关系。根据实测棱柱体抗压应力-应变全曲线,针对构件的正截面承载力计算和结构的非线性分析,分别提出相应的计算模型。研究成果可为超高韧性水泥基复合材料在实际工程中的应用提供材性依据和理论模型。

向家坝水电站挠曲核部破碎带水泥-环氧树脂复合灌浆试验研究

向家坝水电站坝址岩性岩相多变,地质条件非常复杂,坝右岸存在挠曲核部破碎带,对大坝的渗透稳定非常不利。现场施工发现水泥灌浆难以对坝基存在的挠曲核部破碎带进行有效处理,为解决挠曲核部破碎带地质缺陷,长江科学院在右岸二期基坑高程257 m平台进行了水泥-环氧树脂复合灌浆试验。灌后检查显示:透水率由复合灌浆前的平均透水率3.05 Lu降为0.075 Lu,做全压力为2.265 MPa的疲劳压水试验,经72 h透水率为0 Lu;水力破坏坡降比灌前提高了11.54倍;灌浆后平均波速比灌前提高16.8%。试验结果表明:湿磨细水泥-环氧树脂同孔复合灌浆的工艺是可行的,CW510环氧树脂灌浆材料能够浸润和渗透到挠曲核部破碎带不良地质体中,试验中所获得的工艺参数可以在向家坝水电站挠曲核部破碎处理中推广应用,并可为其他水工建筑物基础处理借鉴。

1-3型水泥基压电复合材料的制备及性能

采用切割-浇注法,以硫铝酸盐水泥为基体,制备了1-3型水泥基压电复合材料。详细阐述了1-3型水泥基压电复合材料的制备过程;研究了0.375Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.375PbTiO3-0.25PbZrO3压电陶瓷柱的宽厚比w/t对1-3型水泥基压电复合材料的压电性能、介电性能和声阻抗的影响。结果表明:压电陶瓷柱的宽厚比w/t对1-3型水泥基压电复合材料性能有很大影响,随着w/t的增加,其压电应变常数d33、机电耦合系数Kp与Kt、机械品质因数Qm、介电常数rε和介电损耗tanδ均随着w/t的增加而减小,而压电电压常数g33值几乎不受w/t的影响。在压电陶瓷体积分数仅为22.72%的条件下,调节压电陶瓷柱的宽厚比w/t至0.130,可使复合材料的声阻抗与混凝土的声阻抗十分接近,从而有效地解决了智能材料在土木工程中的声阻抗相容性问题。

0-3型水泥基压电机敏复合材料的制备和性能

智能结构体系正逐渐被引入土木工程领域 ,它对于解决土木工程结构的安全性、耐久性、灵活性以及自适应性课题提供了更强的支持 .在智能结构中较为突出的问题是机敏材料与母体结构材料的相容性 .由于土木工程中主要结构材料———混凝土的特性 ,在其它智能结构中具有良好相容性的机敏材料 ,在混凝土智能结构中有可能存在相容性问题 .针对这一情况 ,提出以水泥基材料作为压电机敏复合材料的基体 ,期望解决机敏材料与混凝土结构材料之间的相容性问题 .研究结果显示 :0 -3型水泥基压电机敏复合材料在制备上是可行的 .而形成的0 -3型水泥基压电机敏复合材料内部结构均匀 ,压电性能优于同条件下聚合物基压电复合材料的性能 ,而极化电压却大大降低 。

0-3型压电陶瓷/硫铝酸盐水泥复合材料的介电性能和压电性能

用压制成型法,以水泥为基体,铌镁锆钛酸铅(leadmagnesiumniobateleadzirconateleadtitanate,PMN)陶瓷颗粒为功能体制备了水泥基压电复合材料。分析讨论了复合材料的压电性能和介电性能。研究了水泥水化龄期对复合材料压电性能的影响,并对其机理进行了初探。结果表明:随着PMN含量的增加,压电复合材料的压电应变常数d33和介电常数均增大;不像压电陶瓷或压电复合材料的压电性能随时间的延长而减弱,水泥基压电复合材料的压电性则是随着水泥水化龄期的延长而增加,当到达一定龄期后,压电性能趋于稳定。

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。

磷酸钙骨水泥/聚乳酸-聚羟基乙酸生物复合材料的实验研究

目的探讨磷酸钙骨水泥(CPC)/聚乳酸-聚羟基乙酸(PLGA)生物复合材料的理化性能,为临床应用提供理论依据。方法制备了CPC-PLGA复合材料,测定其抗压强度,通过X射线衍射(XRD)分析固化产物的物相组成、扫描电镜(SEM)观察其微观结构,并与单一的CPC材料进行对照。结果CPC-30vol%PLGA复合材料的抗压强度比单一的CPC材料提高了1倍多;与单一CPC材料相比,复合材料中CPC的固化产物羟基磷灰石晶体的聚集形态发生了改变,颗粒排列更加紧密。结论PLGA的加入可以提高CPC的抗压强度,对CPC的固化反应无不利影响,该复合材料在整形外科、骨外科及牙科领域具有较好应用前景。

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。

碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料流变性能的研究

采用R/S-SST流变仪测定了不同配方的碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料浆液静置不同时间的流变曲线。探讨了硅酸钠溶液模数和浓度、矿渣及缓凝剂掺量对浆液流变性能的影响。结果表明:碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料为宾汉姆流体,随硅酸钠溶液浓度增大、模数减小、矿渣掺量增加,浆液的屈服值和塑性粘度增大;掺加缓凝剂后,浆液的流变性能显著改善。

仿生高韧水泥基复合材料制备技术及增韧机理

为了提升混凝土基体的韧性,基于贝壳珍珠层独特“砖-泥”结构,采用水泥石与有机聚合物制备出具有仿生“砖-桥-泥”结构的高韧水泥基复合材料.通过三点弯曲试验、扫描电子显微镜及有限元模拟方法研究了仿生水泥基材料的抗折强度、韧性及增韧机理.结果表明,相较于传统水泥的脆性断裂模式,仿生水泥基材料表现出明显的延性断裂特征,包括峰后曲线渐进下降、跨中挠度大幅增加等.基于有机聚合物的多尺度桥接-伸展效应,仿生水泥基材料内部呈现明显的裂纹偏转及分支现象,体现了仿生“砖-桥-泥”结构的内外协同增韧机制.仿生水泥基材料能够在保证95%抗折强度的基础上,将水泥基体的韧性提高179.45%,可为解决混凝土增韧降脆问题提供新的技术路径.

碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料模拟灌浆试验研究

通过对碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料进行实验室模拟灌浆试验研究,获得实验室条件下灌浆工艺参数是:灌浆压力2.0～6.0MPa,保压3～5min;灌浆材料的优选参数是:硅酸钠溶液模数1.6,浓度35%,最优质量配比为:m(碳酸盐矿粉)∶m(矿渣粉)∶m(硅酸钠溶液)∶m[缓凝剂(固体)]=1∶0.43∶1.14∶0.0193,其灌注的砂柱体28d强度为8.7MPa,抗渗性能良好。

水泥乳化沥青复合胶凝材料动态力学性能

研究了不同水泥含量(C/A为0.8、1.0和1.2)的水泥乳化沥青复合胶凝材料(CECM)7d龄期的动态力学性能.采用动态剪切流变仪,对不同复合材料分别在40℃~80℃、0.0159Hz^15.9Hz环境下进行温度扫描试验和频率扫描试验,获得了不同温度和频率下复数模量和相位角的变化规律,以及不同温度时的疲劳性能指标.基于时-温等效原理建立了50℃时不同复合材料的相位角主曲线.结果表明:随着温度的升高,复数模量显著减小,相位角线性增加,粘性特征增强.与矿粉相比,水泥的加入明显地改变了复合材料的粘弹性比例.CECM在相对低频区域具有较好的抗变形能力,且C/A越大,抗变形能力越强,但疲劳性能指标随之降低.相位角主曲线表明在广泛的荷载频率范围内CECM仍具有优异的动态力学性能.研究结果为水泥乳化沥青复合胶凝材料设计和优化提供了参考.