金属腐蚀是危及能源、交通及海洋工程等关键领域的重大安全隐患,传统防腐涂料在长期苛刻工况下难以满足长效防护需求。石墨烯因其独特的二维片层结构与优异的物理化学性能可用于制备高性能防腐涂料。从石墨烯在涂层中的分散行为、定向排列、涂层与基材的粘结强度以及改性催化钝化膜等方面,系统综述了石墨烯防腐涂料耐腐蚀性能的提升及优化研究,探讨了石墨烯在防腐涂料中实现稳定分散所面临的矛盾与问题,并展望了石墨烯防腐涂料在功能集成化与响应智能化方面的研究方向与发展趋势。
研究了单掺和复掺两类膨胀剂、减缩剂和硫铝酸盐水泥对超细水泥基注浆修补材料收缩性能的影响,结果表明:在单掺的条件下,膨胀剂、减缩剂和硫铝酸盐水泥均能减小超细水泥基注浆修补材料28 d收缩率,其中,膨胀剂A补偿收缩能力最强,硫铝酸盐水泥补偿收缩能力最弱;在复掺的条件下,与复掺膨胀剂A和硫铝酸盐水泥相比,复掺膨胀剂A和减缩剂更能明显减小超细水泥基注浆修补材料28 d收缩率,当膨胀剂A和减缩剂掺量分别为8%和0.6%时,超细水泥基注浆修补材料28 d收缩率最低,为0.071%。
通过测试火灾后混凝土结构不同深度处的抗压强度、硬度,pH值、结合水含量、水化产物及微观形貌,分析火灾对混凝土抗压强度、水化过程及微观结构的影响规律。结果表明:火灾后,随着芯样深度增加,混凝土抗压强度损失逐渐降低,表层混凝土的抗压强度损失最大,抗压强度仅为对照组的38%,深度超50 mm后,抗压强度损失明显降低;表层显微硬度约为正常混凝土的61%;pH值略低于对照组,且各深度差异较小,化学结合水含量随芯样深度增加而减少,距表层150 mm内含量与正常混凝土持平;不同深度水泥石的水化产物差异不大,主要为白云石、钙沸石,SEM照片表明,火灾后表层混凝土的致密度低,存在大量裂纹与孔洞。
为探究轻钢龙骨覆面板的受弯性能,设计并制备了5个墙板试件并开展四分点集中加载试验。结果表明:轻钢龙骨覆面板具备良好的抗弯性能,增加轻钢龙骨的壁厚与腹板高度是提高墙板抗弯性能的主要因素;自攻螺栓间距过大,会削弱覆面板与轻钢龙骨的组合效应,降低墙板的抗弯性能。采用叠加原理对墙板的抗弯承载力进行了理论计算,并根据试验数据修正了覆面板的强度折减系数,修正后的抗弯承载力理论值与试验值吻合良好。
采用卷边薄壁H型钢龙骨-镀锌钢板-超高性能混凝土面层的协同受力构造,自攻螺钉兼作抗剪键,岩棉芯材与封边构成保温夹芯。通过3个足尺试件的抗弯性能试验,研究了墙板的各项力学性能,并基于平截面假定推导了墙板开裂和极限承载力的理论计算公式。结果表明:该新型墙板受力路径清晰,各材料界面黏结牢固,无分层滑移;所有试件均出现以竖向弯曲裂缝为主的延性破坏,跨中挠度和裂缝发展平稳。墙板开裂和极限承载力计算值与实测值吻合良好,可用于实际工程设计。
以磷渣为主要原料,采用水玻璃-氢氧化钠复合激发制备磷渣基地聚物胶凝材料,研究Na_2O含量(4%~7%)、磷渣掺量(70%~100%)、水胶比(0.17~0.23)及氧化硅掺量(3%~10%)对材料力学性能的影响规律,并结合XRD、FTIR等微观测试手段揭示了硬化体的物相组成与结构形貌特征。结果表明:当氧化硅掺量≤10%时,材料各龄期强度与氧化硅掺量呈正相关;在较优配比m(磷渣)∶m(粉煤灰)=9∶1、Na_2O含量6%、氧化硅掺量10%、水胶比0.17时,地聚物胶凝材料28 d抗压强度达73.9 MPa。机理分析表明:氧化硅通过火山灰效应和微集料填充作用提升体系密实度,从而提高材料后期力学性能。
为解决因预制混凝土早期强度不足导致的模板周转率偏低的问题,同时保障混凝土的工作性能与耐久性,开发了一种适用于免蒸养轨枕混凝土的早强型聚羧酸减水剂,通过正交试验确定了基础合成工艺参数,并选用7种不同早强单体进行母液合成。结果表明,基础合成工艺参数为引发剂与聚醚单体摩尔比0.35,双氧水与抗坏血酸摩尔比5,链转移剂与聚醚单体摩尔比0.2,反应温度50℃,掺0.23%采用季铵类阳离子早强单体合成减水剂混凝土的1、3、7 d抗压强度分别为33.1、48.0、58.9 MPa;掺0.23%采用带有酰胺基团的早强单体合成减水剂混凝土的1、3、7 d抗压强度分别为30.6、47.6、58.5 MPa。
对聚碳酸酯板光学性能进行了测试,研究以聚碳酸酯板替代玻璃制备轻质窗的可行性,并针对其刚度较低的特点,进行了风荷载作用下的跨中挠度及边部滑移变形测试与数值模拟分析,最后对厚65 mm断桥铝聚碳酸酯窗进行气密、水密、抗风压、保温及隔声性能测试。结果表明:聚碳酸酯板满足替代玻璃所需的基本光学性能要求,其红外热能透射比与光热比均优于普通玻璃;在风荷载作用下,聚碳酸酯窗的跨中变形为普通玻璃窗的3~4倍,但无边部滑移脱落风险;厚65 mm断桥铝聚碳酸酯整窗性能表现良好,气密、水密、抗风压、保温性能分别达到GB/T 31433—2015《建筑幕墙、门窗通用技术条件》规定的8级、6级、9级、5级,隔声性能亦良好。
分别采用PVA物理改性和KH550化学改性制备2种改性SiO2气凝胶浆料,以比表面积、孔结构、导热系数及接触角等为参数对2种浆料及其干粉进行系统表征。结果表明:PVA物理改性SiO2气凝胶浆料性能优于KH550化学改性SiO2气凝胶浆料,其中5%PVA物理改性SiO2气凝胶浆料干燥后室温导热系数0.0253 W/(m·K)、接触角128.2°、比表面积598 m2/g、孔容2.6 cm3/g、平均孔径19.5 nm,较好地保留气凝胶的纳米多孔结构。掺10%SiO2气凝胶浆料(经5%PVA物理改性)制备的复合EPS保温板导热系数0.048 W/(m·K);掺25%SiO2气凝胶浆料(经5%PVA物理改性)制备的复合水性隔热涂料导热系数0.035 W/(m·K)。研究结果为开发多功能、高性能的建筑保温隔热体系提供了新的材料解决方案与技术途径。
研究了不同替代率(0、30%、50%、70%、100%)的低品质再生细骨料(LRFA)对蒸养混凝土力学性能和耐久性的影响,分析了抗压强度、抗碳化性能、抗氯离子渗透性能、毛细吸水特性及孔隙结构的变化规律。结果表明,随着LRFA替代率增加,蒸养混凝土的抗压强度和耐久性明显降低,但替代率不超过30%时,降幅较小;替代率超过50%后,混凝土性能明显劣化。通过压汞法与SEM分析说明了LRFA对混凝土孔隙率及界面过渡区的影响。提出了控制LRFA以优化蒸养混凝土性能的建议,为低品质再生细骨料的应用提供技术参考。