微胶囊自修复水泥基材料微观结构  

为了促进外掺mgo混凝土的推广应用,以压汞法和扫描电镜为检测手段,对压蒸后的外掺mgo水泥基材料的微观结构进行研究.研究结果表明,无论是哪种水泥基材料,掺入适量mgo后试件的孔隙结构均有所改善.但当mgo掺量超过极限掺量后,试件的孔隙结构劣化,微观结构出现裂纹.mgo水泥砂浆试件中掺入粉煤灰后孔隙结构得以优化,微观结构更加致密.粉煤灰的掺入不会改变mgo水泥基材料的膨胀变形规律,mgo掺量超过极限掺量后,结构仍然会因为mgo膨胀过大而破坏.

为开辟建筑垃圾废砖再生利用新途径,将建筑垃圾废砖磨细成粉,即建筑垃圾砖粉(cwbp),与其他工业废渣复合形成建筑垃圾复合粉体材料(cwcpm).借助xrd,dsc-tg,sem及mip微观测试手段,研究了cwbp与cwcpm对水泥基材料水化产物数量、微观形貌及其孔结构的影响.研究结果表明:cwbp颗粒级配及形貌较差,活性较低;cwcpm可充分发挥各组成材料间的叠加效应,粒径较小的颗粒可填充于水泥颗粒间,有利于胶凝体系形成紧密堆积结构;cwcpm的二次水化反应降低了取向性较强、稳定性较差的ca(oh)2含量,改善了水泥基材料内部微观形貌,细化了混凝土孔结构,可有效改善混凝土孔径分布.

针对高分子材料的自修复,选取双环戊二烯(dcpd)作为芯材,采用三聚氰胺-尿素-甲醛树脂为壁材,对其进行微胶囊化包裹。通过激光粒度分析仪、光学—摄影显微镜、微机差热天平和傅里叶变换红外光谱仪对微胶囊的粒径分布、表面形貌、热性能和化学结构等进行了表征。讨论了芯材投料量、乳化剂用量以及乳化速率对微胶囊物性的影响。结果表明:所得微胶囊的平均粒径和囊芯含量可以通过选择不同工艺参数得到控制,其囊芯含量最高约90wt.%,体积平均粒径为50~70μm。

简介了微胶囊材料的性能特点及制备方法,分析了微胶囊材料在涂料行业特别是特种功能型涂料领域内的应用,指出了微胶囊材料在涂料行业中广泛的应用前景。

基于中国建筑及材料行业的飞速发展,结构用自修复水泥基构件必将成为未来行业的研究及发展趋势。本文拟对原有水泥基建筑构件进行整体创新设计,通过对水泥基建筑构件中的损伤部位进行修复,提高建筑结构性能,阻止建筑构件内部裂纹扩展。本文主要讲述了国内外自修复混凝土的研究现状、不足之处以及自修复水泥基建筑构件的发展前景。

为了克服胶结充填成本高,解决尾矿、赤泥大量堆存而危害环境的问题,实验制备出以赤泥为主要胶凝组分的全尾砂胶结充填材料.该充填料试块在强度上优于用水泥制备的全尾砂胶结充填料试块,抗压强度达到r28=7mpa,满足矿山充填要求.所配制的充填料有良好的流动性、保水性好、不泌水且成本大大低于水泥胶结充填材料.利用x射线衍射(xrd)和扫描电镜(sem)对该充填材料的水化产物和微观结构进行了研究.结果表明,原料中的矿物相经水化反应后生成了大量的钙矾石和结晶程度低的复杂凝胶,它们交织在一起使体系结构致密,具有较好的力学性能.

超细水泥是一种小粒径水泥,其具有良好的渗透性和超快硬性能而被广泛用于油井和建筑行业。本文根据超细水泥基材料的特性概述了其应用现状。

如何对固-液相变材料进行有效的封装,是阻碍其规模化应用的主要难点之一。微胶囊技术以其独特的优势,近年来得到国内外专家的广泛关注。介绍了可作为芯材的相变材料及相应的壁材、两种典型的微胶囊制备工艺,重点总结了微胶囊的表征方法,同时讨论了国内外微胶囊相变材料在建筑节能领域中的应用现状、存在的问题以及发展前景。

采用1∶1的比例将相变微胶囊材料与涂料进行混合,在两个尺寸和布置一样的房间开展了对比试验,结果表明:经过2~3mm相变微胶囊涂料粉刷,房间的温度振幅降低了5~6℃,通过对某一日最高温度时段的电量监测表明,房间的空调启动时间大大减小,节能约26%。

综述了相变微胶囊材料的相变机理、制备方法及其在建筑领域的应用.物理法设备简单、成本低,适于大规模连续生产;化学法产率高,易于工业化生产;物理化学法通过改变物质的物理条件,使成膜材料从溶液中聚沉出来形成微胶囊.相变微胶囊材料生产技术已取得了一些技术突破,但需要在降低生产成本,优化生产工艺,选择或制备储能性能更高的原料,开发适用更多应用性能的新型相变微胶囊材料等方面进行深入研究,使相变微胶囊材料得到更大的应用和发展.

为了获得水泥基材料真实的微结构特征,采用反复压汞法来消除墨水瓶效应的影响.针对不同的工况,研究了水泥细度对水泥石微结构的影响.实验结果表明:由具有不同细度水泥制成的水泥石在第1次进汞时,其压汞曲线上均存在与毛细孔和凝胶孔相对应的2个峰值.反复压汞时,毛细孔峰高下降,孔径和峰宽变大;而凝胶孔仅峰高下降,峰值与峰宽变化不大.对于比表面积为1.19和1.78m2/g的水泥制成的水泥石,反复压汞法可以有效表征其孔结构参数,有效孔隙率为65%～80%;而对于比表面积为1.95和2.24m2/g的水泥制成的水泥石,采用反复压汞法不能得到水泥石的有效孔隙率.水泥比表面积较小时,可以运用二次或多次压汞的方法将有效孔隙和墨水瓶效应孔隙区分开来;毛细孔和凝胶孔中均存在墨水瓶效应.

为揭示胶粉的掺入对水泥基材料力学性能及抗渗性、抗冻性的影响,文章采用量化的xrd(x射线衍射分析)及压汞试验法,研究不同胶粉掺量对水泥水化及水泥基材料微观孔结构的影响。通过分析了不同胶粉掺量下样品中各物相的质量分数及样品孔径的分布范围及其在总孔隙中的占比,量化研究胶粉改性水泥基材料的水泥水化情况及孔结构分布。研究结果表明:随着胶粉掺量的增加,样品中硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙及铁铝酸四钙呈现逐渐增加的趋势,而钙钒石、氢氧化钙及无定形物则呈现逐渐下降的趋势,说明胶粉抑制了水泥的水化;直径为0~50nm的孔径数量呈现减少的趋势,而大于1000nm孔径则呈现出增大的趋势,说明胶粉的掺入改善了水泥基材料的抗冻性能而降低了力学强度。

将自密实混凝土技术应用于自修复混凝土中,并采用正交试验方法,分析玻璃胶囊几何参数和体积掺量对自密实混凝土力学性能的影响,比较各因素对其强度影响的大小关系,揭示了玻璃胶囊几何参数和掺量对自密实混凝土强度的影响规律,选取了几何参数和掺量最佳组合的玻璃胶囊.

采用熔体流动速率仪考察了温度、载荷以及微胶囊红磷含量对聚丙烯/微胶囊红磷(pp/mrp)复合体系熔体密度和流动性能的影响。结果表明:在实验条件下,pp/mrp复合体系熔体密度随温度升高而降低,随载荷的增大而提高,随mrp含量的增加而呈增大的趋势。pp/mrp复合体系熔体的表观剪切应力与剪切速率基本符合幂律方程,熔体为假塑性流体,并且随着温度的升高,熔体黏度降低,假塑性增强;随着mrp含量的增加,熔体的黏度提高,假塑性增强。pp/mrp复合体系熔体的表观剪切黏度对温度的依赖性符合arrhenius关系。

由于高吸水性固体颗粒吸水后体积会增加几十倍乃至更大,所以以它为芯材制备微胶囊有一定的难度。本实验就是以高吸水性固体颗粒为芯材,选择合适的壁材来制备微胶囊。实验以流化床喷涂法(现今已被广泛应用)制备油田堵漏剂微胶囊,结果证实了壁材的可适用性。此外还探讨了壁材的流量、压缩空气的流量、喷嘴高度及颗粒大小对微胶囊壁厚及表面形态的影响。确定了微胶囊制备的最佳工艺条件为:壁材流量q=122mlh-1,压缩空气流量q=0.76m3h-1,喷嘴高度h=11.5cm,芯材粒径为dp=0.454mm,在此条件下的最佳壁厚度为:190~200mm。

主要从不同减水剂、不同水泥类型两个方面对灌浆料试样放大10000倍的微观结构图像进行对比分析,并结合宏观试验现象,分析了硫铝酸盐水泥基灌浆料强度高于普通硅酸盐水泥基灌浆料强度的内在反应机理。

水泥基材料裂缝微生物修复技术的研究与进展

研究了微胶囊红磷不同包覆、用量、粒径及与其他阻燃剂的协效作用等因素对软质聚氯乙烯(pvc)电缆料的阻燃性能、力学性能及抑烟性能的影响。蜜胺树脂/硼酸锌双层囊材包覆微胶囊红磷在pvc中的阻燃性最好;6份的微胶囊红磷添加量即可使材料的阻燃性能达ul94v-0级。随着微胶囊红磷颗粒粒径减小,材料氧指数增大,阻燃性提高,拉伸强度和断裂伸长率有所提高。二元体系中,微胶囊红磷/氢氧化铝、微胶囊红磷/氢氧化镁和微胶囊红磷/硼酸锌复配具有良好的阻燃协效作用。微胶囊红磷/三氧化钼、微胶囊红磷/二茂铁二元复合体系对pvc有明显的抑烟作用,最大烟密度(有焰)分别下降为62.9和144.9。微胶囊红磷/硼酸锌二元复合体系有良好的抑烟协效作用。微胶囊红磷/硼酸锌/十溴联苯醚和微胶囊红磷/氢氧化铝/氢氧化镁三元复合体系有很好的阻燃和抑烟协效作用。

综述了国内外废旧橡胶改性水泥基材料的现有研究成果。分析了废旧橡胶改性水泥基材料未能得到广泛应用的原因,并指出了今后研究的方向。现有研究成果表明,掺入橡胶颗粒取代部分集料可以有效提高水泥基材料的抗冻性和抗渗性,成倍提高混凝土的弯曲疲劳寿命,同时使抗裂性、抗冲击性能也得到改善。此外,橡胶混凝土应用到结构构件中能提高结构的延性及耗能能力。

为探讨镍粉复合水泥基材料的压敏性,首先研究了一次加载至破坏时不同掺量镍粉复合水泥基材料的电阻率变化规律,然后通过在弹性阶段的加载考察掺量为25%(体积分数,下同)的镍粉复合水泥基材料压敏性的重现性,最后研究了加载速率和试件偏压对掺量25%的镍粉复合水泥基材料压敏性的影响。结果表明:掺量15%和20%的镍粉复合水泥基材料不具有压敏性。掺量25%的镍粉复合水泥基材料一次加载至破坏,电阻率变化率最大可达40%,弹性阶段电阻率变化率可达35%以上,具有良好的压敏性;且其压敏性基本不受加载速率和试件偏压的影响。镍粉是制备具有高感知灵敏度的压敏水泥基材料的一种有效功能组分。

自修复复合材料是智能材料研究的重要方面。聚合物基体用于结构材料时,不论是宏观还是微观上都是容易破坏的,典型的就是冲击破坏,微观上却是出现微裂纹。微裂纹影响材料的各种力学性能,如强度、刚度、尺寸稳定性等,同时影响材料的热性能、电性能、声性能。自修复材料是一种智能材料,同时具有感知和激励双重功能。材料一旦产生微裂纹、缺陷,在无外界作用的情况下材料本身具有自我恢复的能力,如此可延长产品的使用寿命,并提升产品的安全性。从自修复材料的提出、修复机理、修复类型等方面进行总结和评述。

复合水泥基材料中水泥的水化程度一直是学术界对水泥化学研究的重点内容,水泥的水化程度随着时间的变化可以将胶凝材料的水化反映肌理做出很好的反映。因此,在本文中将采取三种评定方法进行比较研究,最终选出合适精确的方法。