摘要：先进碳基纳米材料在水泥基材料领域的渗透突破了传统水泥基材料的性能使用局限,是未来高性能水泥基复合材料研究的热门领域。然而,虽然目前关于纳米增强水泥基复合材料水化、微观、力学等性能的研究相对较多,但是针对长期耐久性能,特别是对影响钢筋锈蚀的主要因素氯盐侵蚀方面的研究相对较少,且缺少一定的深度与广度。纳米增强水泥基材料抗氯盐侵蚀性能主要体现在两个方面:一是孔隙层面,通过密实孔隙降低整体孔隙率,增加纳微观毛细孔比例,从而降低外界氯离子侵入迁移速率;二是固化层面,通过孔隙固液交界处水泥水化产物氯离子置换固化作用,吸附并降低孔隙溶液中自由氯离子含量。它们的最终目的都是在结构服役寿命内保证钢筋表面侵入的自由氯离子浓度处于锈蚀临界浓度之下,降低锈蚀风险及维护成本。深入明晰纳米增强水泥基复合材料抗氯离子迁移和固化性能及机理,对建立有效预测模型,指导并推动高抗蚀纳米增强水泥基复合材料设计、制备及应用具有重要意义。本文总结了近年来纳米增强水泥基复合材料抗氯盐侵蚀性能的研究进展,对比分析了不同维度、不同制备手段、不同化学组成等各类纳米材料分别对抗氯离子迁移性能和氯离子固化性能的影响效果及机制,同时对未来纳米增强高抗蚀水泥基复合材料的发展及应用进行了展望。

摘要：氧化石墨烯(GO)作为石墨烯(G)的衍生物有着与石墨烯相类似的力学性能和导热性能等优异性能,并且其亲水性官能团使其相比于石墨烯来说更容易在水中分散从而更容易与水泥基相结合。大量研究已表明GO掺入水泥基中不但可以增强水泥基的力学性能和耐久性能还可以增强水泥基的电磁屏蔽性能、导热性能等性能,为多功能型、智能型混凝土的开发提供了可能。以GO复掺其他功能纤维材料在水泥基中的应用为中心,简述了GO的性能特点、结构特质从而表明GO在水泥基材料中应用的广度和范围,并重点综述了GO的分散性研究和GO复掺纤维水泥基的工作性能、水化过程、力学性能、耐久性能、功能性能的研究,并对未来GO复掺纤维水泥基材料研究的方向进行了展望。

摘要：掺入钢纤维可以改善水泥基复合材料的抗拉性能及韧性,通过主拉应力分布设计钢纤维方向及掺量,实现钢纤维数字化分布,能充分发挥钢纤维在基体中的增强作用。本文以方凳为研究对象,通过数值模拟建立了拉应力大小、方向和钢纤维分布的关系,确定了方凳中钢纤维的数字化分布,并进行了方凳控制截面受力性能分析。在方凳面板跨中截面处,数字化分布钢纤维分布数量分别比定向、随机分布钢纤维提高了187%、514%,钢纤维合力分别提高了276%、888%;在侧板上端正截面处,数字化分布钢纤维分布数量分别比定向、随机分布钢纤维提高了113%、355%,钢纤维合力分别提高了218%、775%。结果表明,与定向、随机分布钢纤维相比,数字化分布钢纤维增强作用明显提高,方凳面板跨中截面及侧板上端正截面处的钢纤维数量更多,钢纤维合力更高。

摘要：废弃陶瓷作为一种固体废弃物,质地坚硬,主要化学组成为SiO_(2)和Al_(2)O_(3)。这些特点使废弃陶瓷经简单的物理处理后具有部分替代天然砂石骨料和作为掺合料的潜力。将废弃陶瓷应用于水泥基复合材料的生产中,可缓解天然砂石过度开采、水泥生产过程的高能耗与污染及废弃陶瓷堆积所造成环境污染等问题。本文首先分析了各类废弃陶瓷的物理化学性质;而后从废弃陶瓷在水泥基复合材料中的不同应用形式方面入手,综合评述了废弃陶瓷粗、细骨料及废弃陶瓷粉对水泥基复合材料基本力学性能影响,揭示了废弃陶瓷对水泥基复合材料力学性能的影响机制;最后,讨论并给出了废弃陶瓷在水泥基复合材料中,尤其在绿色超高性能混凝土和高力学保持性能的耐高温混凝土,进一步应用和研究的建议。

摘要：为了使工程用水泥基复合材料(ECC)更好地应用于实际工程中,进行了ECC粉煤灰掺量优化研究。通过立方体抗压试验、四点弯曲正交试验分析了水胶比、砂胶比、粉煤灰取代率和矿粉取代率对ECC抗压性能和抗弯性能的影响,最终通过抗压强度和弯曲韧性指数综合性能设计了以优化粉煤灰为基础的较优的配合比。结果表明,粉煤灰掺量对材料抗压强度影响较小,对材料抗弯韧性指数影响较大;ECC在受弯载荷作用下不同组别的应变硬化能力差异显著,组别5和组别7裂缝数量较多,分别为25条和27条,其弯曲韧性指数也较高,分别为9.46和10.00;结合抗压强度、延性和耗能能力等因素确定ECC最佳配合比为水胶比0.30,胶砂比0.36,水泥∶粉煤灰∶矿粉=0.30∶0.55∶0.15,纤维体积率为2%,减水剂掺量为胶凝材料质量的0.2%。

摘要：由高韧性水泥基复合材料铺设的混凝土路面在长期的风吹日晒下逐渐老化,且界面结合强度不够,容易出现剥落或开裂,导致路面损坏。为了提高混凝土路面的抗老化性能,设计聚合物改性高韧性水泥基复合材料混凝土路面抗老化性能试验研究。以南方水泥厂生产的硅酸盐水泥和HY-3硫铝酸盐水泥作为高韧性水泥基材料,制备水泥基复合材料,以醋酸乙烯-乙烯乳液(VAE)为聚合物改进材料,对水泥基复合材料改性,对聚合物改性高韧性水泥基复合材料建造的混凝土路面进行抗老化性能测试。测试结果表明,随着聚合物含量的增加,老化后混凝土路面相位角逐渐下降,抗车辙因子和复合剪切模量呈现出增大-减小的趋势,混凝土路面的疲劳强度和延度逐渐下降。随着温度的升高,老化后混凝土路面的相位角逐渐减小,聚合物对混凝土路面高温性能的改善效果越来越差,混凝土路面的复合剪切模量逐渐减小,聚合物对老化后混凝土路面疲劳性能的提高效果逐渐上升。

摘要：为缓解水泥基复合材料服役过程中易出现收缩、开裂等体积稳定性不足问题,文章基于纤维增韧和内养护补水的复合增强作用,采用非接触式自收缩仪和平板开裂法对不同高吸水性树脂(SAP)替代率(0.2%~0.4%)、玄武岩纤维(0.1%~0.3%)条件下的水泥基复合材料基本力学、收缩和抗裂性能进行分析。结果表明,SAP的掺入对降低早期收缩效果显著,但也将增加后期的力学性能损失,纤维对收缩的贡献仅为5.2%,但可显著增强力学性能;与基准组相比,具有复合增强效应的水泥基复合材料可最大程度将收缩率减少46.9%,抗压强度提升20.1%,抗折强度提高31.5%,SAP的减缩效果比玄武岩纤维高12.9%;SAP和纤维的掺入对减少裂缝面积、裂缝条数具有显著效果;0.25%纤维与0.2%SAP组合下,产生的相对抗裂指数为94.7%~98.7%,同时可将裂缝面积和条数降低92.7%、90%。研究结果对提高水泥基材料的抗裂性能具有重要参考价值。

摘要：为研究碳酸钙晶须掺量对聚乙烯纤维增强水泥基复合材料(PE-ECC)力学性能及微观结构的影响,设计了4组不同碳酸钙晶须掺量的PE-ECC试件,对其进行抗压性能试验、抗拉性能试验、三点弯曲断裂性能试验,并使用XRD、SEM、NMR技术对其微观结构进行研究。结果表明,碳酸钙晶须对PE-ECC有增强增韧作用,随着碳酸钙晶须掺量增加,这种增强增韧作用呈先增大后减小的趋势,当碳酸钙晶须掺量为1%(体积分数)时,PE-ECC的抗压性能、拉伸性能、断裂性能提升最佳。适量的碳酸钙晶须能填充基体,减少少害孔及多害孔数量,改善孔隙结构。

摘要：为研究短切玄武岩纤维增强水泥基复合材料的力学性能,设计并完成了84个抗压试件,72个抗折试件以及140个抗拉试件的基础性能试验,研究了水灰比、纤维掺量、纤维长度以及表面耐碱涂层处理对短切玄武岩纤维增强水泥基复合材料基础力学性能的影响。结果表明:短切玄武岩纤维掺入可以有效提升水泥基复合材料韧性,将抗折和抗拉下的脆性断裂破坏改善为延性裂纹扩展破坏。复合材料抗压强度随短切玄武岩纤维掺量增大和长度降低而降低,纤维长度12 mm且体积掺量2%的试验组28 d抗压强度下降了28.8%;此外短切玄武岩纤维掺入可以显著提升水泥基复合材料的抗折强度以及抗拉强度,纤维长度较小时低掺量对复合材料抗折强度和抗拉强度提升更显著,纤维长度较大时则高掺量更显著,掺入2%体积掺量的12 mm纤维和0.5%体积掺量的6 mm纤维的28 d复合材料抗折强度分别提升了97.6%和41.4%、抗拉强度分别提升了200.7%和230%。

摘要：为了探明氧化石墨烯(GO)对水泥基复合材料徐变的调控机制,采用徐变加载架对不同GO掺量水泥胶砂的徐变进行了测试,并从水泥基复合材料的水化和微观结构入手,采用SEM、XRD、FTIR等研究了GO对水泥胶砂徐变的影响,并对调控机制进行了解释。结果表明:GO可以调节水泥基复合材料水化产物的形状与聚集态,降低宏观徐变。当GO掺量(与水泥质量比)大于0.02%时,水泥胶砂的徐变大幅度降低。GO的掺入促进了水化硅酸钙(CSH)对水分子的吸附与扩散,增加了内部CSH含量,使水化产物的结构更加致密。GO与CSH形成的氢键可提升二者之间的黏结力,并增强水分子在CSH-GO片层间的吸附,从而实现了对水泥胶砂徐变的调控。研究成果对于实现按终端用途进行水泥基复合材料设计具有重要的理论价值,并有望在预应力混凝土结构中得到应用。