【摘 要】
:
在现代社会对建筑耐久性和功能性提出更高要求的背景下,具备优异变形能力和裂缝控制能力的超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)应运而生。UHTCC在实现纤维/基体间良好协同变形能力的同时也掺入了高掺量的粉煤灰,粉煤灰早期水化缓慢的特点造成了其早期强度不高的问题。氧化石墨烯(GO)作为性能优异的纳米材料,其在影响水泥水化过程的同时也改善了浆体的微观结构;同时也有研究表明GO有利于促进粉煤灰的二次水化反应,
论文部分内容阅读
在现代社会对建筑耐久性和功能性提出更高要求的背景下,具备优异变形能力和裂缝控制能力的超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)应运而生。UHTCC在实现纤维/基体间良好协同变形能力的同时也掺入了高掺量的粉煤灰,粉煤灰早期水化缓慢的特点造成了其早期强度不高的问题。氧化石墨烯(GO)作为性能优异的纳米材料,其在影响水泥水化过程的同时也改善了浆体的微观结构;同时也有研究表明GO有利于促进粉煤灰的二次水化反应,因此GO可以提高水泥基材料全龄期的强度。鉴于上述两者的性能特点,GO和UHTCC在水化反应、力学性能上可以实现性能互补。本次研究采用GO改性UHTCC,完成的工作和成果如下:1、采取扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱和X射线衍射测试对工业级别GO进行性能表征,测得该GO含氧量为29.60%,片层间距约为0.8422nm,其表面形态呈薄纱状,并且含有羟基、羧基和环氧基等官能团。2、在0%-0.05%GO掺量范围内设计8组配合比,研究不同掺量GO分别在3d、14d、28d和56d龄期对水泥砂浆和掺有68%掺量粉煤灰砂浆抗压和抗折强度的影响。结果表明,GO的掺入提高了水泥砂浆和粉煤灰水泥砂浆的抗压、抗折强度,0.03%掺量GO对砂浆强度的提升效果最佳。综合分析来看,GO主要提高了水泥砂浆早期的强度,GO对粉煤灰水泥砂浆后期强度的影响更加明显。3、通过化学结合水含量、热重分析、X射线衍射和扫描电镜系列水化微观试验探究GO对砂浆强度的增强机理。结果表明,GO主要提高了水泥在水化早期的反应速率,GO促进了水泥浆体化学结合水和CH的生成,有利于在3d龄期形成更致密的微观结构。GO主要促进了水化后期粉煤灰的二次水化反应,随着GO的掺入,浆体化学结合水含量提高,CH含量则在水化后期呈现更快下降的趋势,并且粉煤灰颗粒在水化后期有更多水化产物粘附。另外,GO能起到细化水泥浆体和粉煤灰水泥浆体CH微晶尺寸的作用。GO对水泥和粉煤灰水化反应的影响有利于砂浆的力学强度。4、采用GO改性UHTCC,研究不同掺量GO(0-0.05%)在14d、28d和56d龄期对UHTCC抗折性能、抗压性能、二次抗压强度以及单轴拉伸性能的影响,并采用压汞仪和扫描电镜测试表征UHTCC微观性能。结果表明,0.01%掺量GO是本研究的最优掺量,UHTCC在28d龄期的抗折强度、抗压强度、初裂拉伸强度、极限拉伸强度、极限拉伸应变相比未掺GO组别分别提高了20.87%、18.18%、26.97%、31.28%和23.25%。压汞仪测试结果表明适当掺量GO改善了UHTCC的孔隙结构;扫描电镜测试在掺有0.01%掺量GO的UHTCC断面处纤维观察到更多水化产物粘附,这有利于提高纤维和基体间的粘结。
其他文献
H型钢作为一种高效型材,断面更经济,强重比也更加合理,已经被广泛运用在各类建筑中。同时与实腹式构件相比,蜂窝构件的使用,不仅使管线系统和设备可以方便通过,以此来减小楼层高度,孔洞的开设还大大减轻了结构的自重,另外,蜂窝型组合柱的使用也使得建筑物更具美感。近年来有许多学者对蜂窝梁的力学性能进行了系统的研究,但是对蜂窝柱力学性能的研究还比较少,为了弥补这方面的空白,开展了焊接H型钢蜂窝短柱轴压性能研究
钢管混凝土充分发挥了钢和混凝土两种材料的优势。钢管可增强核心混凝土的抗压强度和延性,而核心混凝土可改变钢管的屈曲模态,延缓其局部屈曲。近年来,随着超高性能混凝土和高强钢材的发展,诞生了高强钢管超高性能混凝土这一新型结构形式。高强钢管超高性能混凝土的受力性能优异,具有承载力高、截面尺寸小、耐火性强等优点。然而,目前对其轴压性能的研究仍存在许多空白。因此,本课题采用试验测试、有限元模拟以及理论分析等方
预制节段拼装桥墩(Precast Segmental Bridge Column,简称PSBC)凭借施工效率高、对城市交通及环境影响小、自复位能力强等优点受到科研人员与设计人员的关注。PSBC在抗震设防烈度低的地区建设较多,节段接缝均为平面接缝形式。已有研究表明,平面接缝不利于节段间的剪力传递,节段间较大的剪切错动可能使得接缝处的预应力筋或耗能钢筋发生破坏。本文针对上述PSBC的不足之处,提出了一
日益成熟的隔震技术具有显著的减震效果,新编的《建筑隔震设计规范》(报批稿)对隔震结构提出了极罕遇地震动的设防要求,要求隔震结构能达到“中震不坏”、“大震可修”、“极大震不倒”的水准。但目前关于隔震技术的研究还存在以下问题:(1)震级较大的地震中可能含有脉冲成分,目前并没有引起足够的重视;(2)脉冲型地震动对隔震结构响应有不利的影响,但是研究成果还不充分;(3)针对极罕遇地震动的设防目标,现有的三水
在完成的新型装配式结构耗能节点抗震性能试验和一榀装配式框架拟静力试验的基础上,本文结合ABAQUS有限元分析软件的精细化建模和Open SEES有限元分析软件计算效率高的优点,分别建立新型金属耗能器分析模型和安装新型金属耗能器的装配式框架分析模型。通过静、动力分析方法开展针对新型金属耗能器的力学性能研究和安装新型金属耗能器的装配式框架结构抗震性能研究。研究目的在于:验证为梁端匹配的新型金属耗能器是
整体桥主梁-桥台-桩基三者浇筑为一体,在长期环境温度、车辆循环荷载作用下易产生较大的纵向变形,该变形主要通过桥台-土、桩基-土以及桥台-桩基-土三者相互作用来吸收,这其中包含较复杂的内力与变形关系。为此,本文设计并制作了桥台-H型钢桩试验模型,开展在中长期温度作用下整体式桥台-H型钢桩-土体系的拟静力试验和有限元研究,主要得到了以下结论:(1)试验表明,在中长期温度荷载作用下的桥台-桩基-土体系的
本文从碳纤维发热线电加热桥面组成材料和结构的角度出发,开展低能耗的碳纤维发热线电加热复合桥面铺装研究。对碳纤维发热线电加热桥面组成材料普通混凝土、钢纤维混凝土和陶粒混凝土进行导热性能研究;进行碳纤维发热线电加热桥面取向热诱导结构设计,并据此制作发热线电加热混凝土大板进行室外升温效果研究;建立碳纤维发热线电加热复合桥面温度场模型并验证后,进行桥面升温规律模拟分析。主要研究结论如下:钢纤维混凝土的导热
随着全球气候变暖加剧,蓝藻水华频频暴发,对水环境与人类健康造成了极大的危害。具有异质结构的g-C3N4@MOF纳米光催化材料,因具有大比表面积、稳定性好以及载流子转移效率高等特点,已逐步被应用于水处理领域。然而,由于g-C3N4@MOF的固有缺陷,若要应用其来缓解水华问题,该材料在可见光下的光催化活性仍有待提高,同时,目前对于g-C3N4@MOF的除藻效能、机理以及应用尚不明确。因此,本文利用Ag
道面滑模水泥混凝土摊铺因其高效、智能化成为未来道面建设的趋势。其中,道面滑模混凝土的易振捣密实性和形状稳定性协调问题仍存在较大的挑战。滑模混凝土施工振捣和易性依赖机械、减水剂和引气剂;抹面和立模性能依靠粘聚性能;长期性能依靠配合比参数。施工粘聚性能是成型质量的关键所在。本文结合土力学粘聚性能形成机制提出滑模混凝土施工粘聚性能测试指标及方法,以滑模混凝土施工粘聚性能为研究主题,基于新拌混凝土直剪、拉
近年来水体中砷磷污染形势愈发严峻,治理砷磷污染的需求急剧加大。基于零价铁的污染修复技术及吸附材料的研发成为解决砷磷污染问题的重要手段,被广泛研究。然而零价铁反应活性强,容易发生钝化反应,遭受腐蚀,导致其电子选择性降低,与污染物之间的反应活性受抑制。为提升零价铁反应性能,硫化改性成为新兴的研究热点。本研究以杭锦土为载体,将零价铁负载于杭锦土表面,并对其硫化改性,制备成杭锦土负载硫化零价铁(HJ@S-