材料工程的开题报告

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材料工程的开题报告范文(精编版)

材料工程的开题报告范文(精编版)

材料工程的开题报告范文材料工程是研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。

对现在的建筑行业有非常重要的意义。

论文题目:高聚物对水泥抗蚀性能的影响1、国内外研究现状、水平及存在的问题:随着建筑科技的进步与发展,一种新型化学建材正悄悄的却又以飞快的速度在中国建筑界得到应用和发展,这就是聚合物水泥基复合材料。

聚合物水泥基复合材料通常按其化学构成大致分为两类,一类是以聚合物为基、水泥作为填充料组合成的,最常见的如目前大量应用于工程防水的“聚合物水泥防水涂料”;另一类是以水泥为基,以聚合物单体或数种聚合物对水泥进行改性而组合成的材料,如各种聚合物水泥混凝土及各种聚合物水泥砂浆等[1]。

原则上讲,聚合物水泥是聚合物改性水泥,它保持了水泥水化物的一系列优点,并用聚合物的优点弥补了水泥制品的不足。

因此,聚合物水泥显示出了较大的抗压、抗冲击、抗穿刺能力及耐磨性,优良的抗渗性、抗腐蚀性及抗老化性,适当的弹性模量,而不需要刻意追求高的断裂延伸率[2]。

1923 年克莱森(Cresson)首次申请了有关聚合物硬化水泥体系的专利。

他把天然橡胶乳液作为填料加入道路路面建筑材料中。

1924年,Lefebure申请了用天然橡胶乳液使水泥砂浆及水泥混凝土改性的专利,第一次提出了用聚合物对水泥砂浆及混凝土进行改性的概念。

从此,拉开了混凝土中添加聚合物的历史性序幕。

1932年,Band第一个提出了利用人造橡胶改性水泥砂浆及水泥混凝土,也获得了专利。

20世纪40 年代,人们先后尝试了用合成聚合物乳胶改性,以及把聚乙烯乙酸酯也用于改性的方法。

50年代,这一领域的研究与尝试开始受到各国材料界专家学者的重视,并获得了很多项研究成果,许多成果在工程上也都得到了广泛的应用。

60-70年代,人们开始研究用液态和固态的聚合物,诸如聚合物单体、树脂、聚合物乳胶粉等对水泥砂浆及水泥混凝土进行改性。

80年代,各国都投入了大量的人力、物力、财力,对混凝土改性进行了研究,随着科研成果的不断出现,这一领域也得到了极大的推动,研究水平得到了极大的提升。

开题报告(聚氨酯)

开题报告(聚氨酯)
(2)聚氨酯合成革物料衡算
采用给定的设计参数计算所需各个工段的聚氨酯、DMF、MEK等相关原料的质量及体积。
(3)反应釜等相关设备的计算
包括对聚合釜的体积、高度、直径、搅拌器的功率计算、管径的各种数据及泵的扬程计算、烘箱长度等。
(4)环境问题处理
针对相关的三废问题如相关的溶剂DMF处理。
四、研究步骤、方法及措施
二、研究概况及发展趋势
1研究介绍
目前对聚氨酯合成革的研究主要为PU合成革生产工艺研究,水性PU合成革的性能研究,改性PU合成革的性能研究,PU合成革表面性能的研究,PU合成革湿透性能的研究,PU合成革防老化性能的研究等。
其论文有《湿法聚氨酯合成革生产工艺》,《湿法聚氨酯合成革》,叶龚兰、姜祥、朱玉芳、夏华的《水性聚氨酯的合成及改性研究》,刘玉磊、孟家光的《水性聚氨酯的合成及在纺织中的应用》,郭云飞的《有机硅改性聚氨酯合成革涂层剂的合成和性能研究》,姚和平、王义峰、徐晓庆、黄万里、李道鹏的《聚丙烯酸酯改性聚氨酯合成革压花性能的研究》,蒋培清、储才元的《聚氨酯合成革的老化与防老化》,徐凡、李哲的《防水透湿PU合成革的研制》,郝文涛、王小明、朱德强、唐涛、惠坚强、姚和平的《环糊精在透湿型聚氨酯合成革中的应用》等。
因此未来会加强对PU合成革相关化学用品和原料以及PU合成革的改性的研究,从而使其达到市场需要的各种使用性能要求。环保、高效是PU合成革发展的方向,清洁生产和技术创新是PU合成革行业健康发展的保证。
3.发展简述
PU合成革行业是一个新兴的产业,很有发展潜力。我国PU合成革的未来生产发展趋势如下:
(1)实行原料本土化
[17]黄玲玲.聚氨酯研究概况[R].宁波:万华聚氨酯有限公司报告,2004.1-4
[18]师洪俊、毛炳叔、范继宽、等.合成树脂及塑料技术大全[M].北京:中国石化出版社,2006,399-460。

关于大体积混凝土施工的开题报告

关于大体积混凝土施工的开题报告

关于大体积混凝土施工的开题报告一、选题背景随着现代建筑工程的不断发展,大体积混凝土结构在各种大型基础设施和高层建筑中的应用越来越广泛。

大体积混凝土由于其体积大、水化热高、施工条件复杂等特点,容易在施工过程中产生温度裂缝等质量问题,从而影响结构的安全性和耐久性。

因此,对大体积混凝土施工技术的研究具有重要的现实意义。

二、研究目的本课题旨在通过对大体积混凝土施工过程中的温度控制、配合比设计、施工工艺等方面的研究,提出一套有效的施工方案,以减少大体积混凝土裂缝的产生,提高混凝土结构的质量和耐久性。

三、研究意义(一)理论意义通过对大体积混凝土施工技术的研究,可以进一步完善和丰富混凝土施工理论,为相关领域的研究提供参考和借鉴。

(二)实际意义1、提高工程质量:有效的施工方案可以减少大体积混凝土裂缝的产生,提高混凝土结构的整体性和稳定性,从而保证工程的质量。

2、缩短工期:合理的施工工艺和组织安排可以提高施工效率,缩短工程的建设周期。

3、降低成本:减少裂缝的修补和返工,降低工程的建设成本。

四、国内外研究现状(一)国外研究现状国外在大体积混凝土施工技术方面的研究起步较早,已经形成了较为完善的理论和实践体系。

在温度控制方面,采用了先进的监测技术和计算方法,能够准确预测混凝土内部的温度变化;在配合比设计方面,注重使用高性能外加剂和掺和料,以提高混凝土的性能;在施工工艺方面,广泛应用了泵送混凝土、分层浇筑等技术。

(二)国内研究现状近年来,国内在大体积混凝土施工技术方面也取得了显著的成果。

许多学者和工程技术人员对大体积混凝土的温度场、应力场进行了深入的研究,提出了一系列温度控制和裂缝防治的措施;同时,在施工实践中,不断总结经验,创新施工工艺,提高了大体积混凝土施工的水平。

五、研究内容(一)大体积混凝土的定义和特点1、明确大体积混凝土的体积界限和判断标准。

2、分析大体积混凝土与普通混凝土在性能、施工要求等方面的差异。

(二)大体积混凝土施工中的温度控制1、研究混凝土水化热的产生机理和影响因素。

论建筑材料对工程造价的影响开题报告咋写

论建筑材料对工程造价的影响开题报告咋写

论建筑材料对工程造价的影响开题报告咋写论建筑材料对工程造价的影响开题报告咋写一、引言建筑工程的成本估算一直是一个复杂而重要的问题。

而建筑材料作为建筑工程的重要组成部分,对于工程造价有着不可忽视的影响。

本文将从深度和广度两个方面,对建筑材料对工程造价的影响进行全面评估和探讨,旨在帮助读者更全面、深入地理解这一主题。

二、建筑材料对工程造价的影响1. 建筑材料选择的高质量与低质量在建筑工程中,选择高质量的建筑材料能够提升工程的质量和耐久性,减少后期维修和更换的成本。

而低质量的建筑材料则可能引发质量问题,导致额外的修复和替换费用。

在挑选建筑材料时,工程师和业主都应该考虑使用经久耐用的高质量材料,从而提升整体工程质量和减少维护成本。

2. 建筑材料的供应与价格建筑材料市场的供应和价格直接影响着工程造价。

当某种建筑材料供应紧张或价格上涨时,可能会导致工程造价的增加。

反之,若供应充足且价格稳定,可以降低工程造价。

工程师和业主要密切关注建筑材料市场的动态,合理选择建材供应商,以确保在预算范围内获得合适的建筑材料。

3. 建筑材料的环保与可持续性如今,环保和可持续性已成为社会关注的焦点。

对于建筑工程而言,选择环保和可持续的建筑材料不仅有利于保护环境,还有助于减少工程的运营成本。

使用节能环保的建筑材料可以减少能源消耗,节省能源费用。

在选择建筑材料时,应优先考虑其环保性和可持续性,从长期来看可以降低工程造价。

4. 建筑材料的技术创新与应用建筑材料的技术创新和应用也对工程造价产生重要影响。

新型材料的出现往往带来更高的性能和更低的成本。

传统的混凝土材料逐渐被高性能混凝土替代,其具有更好的抗压性能和耐久性,同时也能减少使用水泥的用量,从而降低施工成本。

在建筑材料领域,了解新技术和创新材料的应用是降低工程造价的关键。

三、建筑材料对工程造价的案例分析1. 案例一:建筑材料不达标引发质量问题在某高层住宅项目中,由于施工方为了追求利润选择了低质量的钢筋和混凝土材料,导致房屋质量不达标。

材料科学毕业论文开题报告

材料科学毕业论文开题报告

材料科学毕业论文开题报告是提高选题质量和水平的重要环节,它主要说明这个课题研究的意义以及该课题的可行性,以下是的材料科学毕业论文开题报告,供大家阅读参考。

3Cr13钢,是一种常用的马氏体不锈钢,3Cr13钢为我国应用较多的不锈钢之一。

通过适宜的热处理工艺可充分发挥该钢的内在潜力,改善性能,大幅度提高其使用寿命和耐蚀性。

近年来,该钢的热处理工艺取得明显进展,但目前应用较为先进的等离子外表技术进展外表改性研究较少,国内外也鲜有报道。

因此,开展这方面的研究工作有重要的实用价值和理论意义。

本研究利用等离子对3Cr13钢进展氮化处理。

对其工艺、组织、构造性能以及耐腐蚀性进展研究。

通过控制渗氮温度、渗氮时间以及渗氮时氮气与氢气流量比等工艺参数来改变外表层的组织构造和性能,采用金相显微镜、XRD、显微硬度计、电化学工作站等仪器对试样进展显微组织、相组织、硬度以及耐腐蚀性等方面进展表征测试,因为含碳量高故具有较高的强度、硬度和耐磨性,但耐蚀性稍差,用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上,如弹簧、汽轮机叶片、作刃具、喷嘴、阀座、阀门/水压机阀等不同类型的钢的渗氮报道,国内外已有报道出现。

Li 等研究了42CrMo 钢采用直流脉冲等离子体渗氮和活化屏渗氮二者的区别,说明活化屏渗氮处理可以防止边缘效应,防止了离子的直接溅射,在试样外表沉积了细小尺寸的γ′-Fe4N 和ε-Fe2~3N 的微小颗粒,但活化屏渗氮在相构造和一些性能方面(硬度、腐蚀性能)与传统的离子渗氮并无明显的区别。

谢飞等研究在 510 C 时进展离子渗氮处理对 1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢的构造和性能的影响时,检测到钢中 Cr 元素与 N 元素反响生成化合物 CrN,发生奥氏体向马氏体转变现象,韧性降低,表层生成了γ′、ε 和 CrN 等相,这与氮气和氢气所占比例有关。

不锈钢的耐磨性与外表化合物相有关。

其耐蚀性下降比较严重,虽然外表产生很高的硬度1.渗氮前的热处理采用箱式电阻炉,对试验进展固溶处理。

【开题报告】材料工程的开题报告范文

【开题报告】材料工程的开题报告范文

【开题报告】材料工程的开题报告范文在当今科技飞速发展的时代,材料工程作为一门关键学科,正不断推动着各个领域的创新与进步。

从航空航天的高强度合金,到电子设备中的半导体材料,再到生物医学领域的仿生材料,材料工程的研究和应用无处不在。

而本次开题报告,便是我踏入这个充满无限可能的领域的第一步。

我选择的研究课题是“新型纳米复合材料在能源存储领域的应用”。

随着全球能源需求的不断增长和对可持续发展的迫切追求,开发高效、稳定的能源存储设备已成为当务之急。

纳米复合材料由于其独特的结构和性能,在电池、超级电容器等能源存储领域展现出了巨大的潜力。

为了更深入地了解这个课题,我首先进行了大量的文献调研。

在图书馆的那些日子,仿佛置身于知识的海洋。

我一本本地翻阅着厚重的专业书籍,一页页地浏览着前沿的学术期刊,那些密密麻麻的文字和复杂的图表,起初让我感到有些头疼。

但随着不断地阅读和思考,我逐渐找到了线索,像是在迷雾中发现了灯塔。

我发现,目前已有的研究虽然在纳米复合材料的制备和性能测试方面取得了一定的成果,但仍存在一些问题。

比如,材料的合成方法较为复杂,成本高昂,限制了其大规模应用;同时,对于材料在实际储能设备中的长期稳定性和循环性能的研究还不够充分。

这让我更加明确了自己的研究方向,那就是致力于开发一种简单、低成本的制备方法,并深入研究材料的长期稳定性和循环性能。

在实验准备阶段,我可真是费了不少心思。

实验室里的各种仪器设备对我来说,就像是一群等待驯服的“怪兽”。

我得先熟悉它们的脾气秉性,才能让它们为我所用。

从高精度的电子天平,到先进的扫描电子显微镜,每一个仪器都有着独特的操作方法和注意事项。

记得有一次,我在使用扫描电子显微镜观察样品时,由于操作不当,导致图像模糊不清。

我急得满头大汗,心里不停地责怪自己怎么这么不小心。

好在有导师和师兄师姐的帮助,他们耐心地给我讲解操作要点,还亲自示范了一遍。

经过多次尝试,我终于成功地获得了清晰的图像,那一刻的喜悦简直无法用言语形容。

新型建筑材料开题报告

新型建筑材料开题报告新型建筑材料开题报告一、引言随着科技的不断发展和社会的进步,建筑行业也在不断创新和变革。

传统的建筑材料在使用过程中存在一些问题,如易损坏、不环保、施工周期长等。

因此,研发新型建筑材料成为了当前建筑行业的一个重要课题。

本文将探讨新型建筑材料的研究意义、目标和方法,并对其潜在应用进行展望。

二、研究意义新型建筑材料的研究具有重要的意义。

首先,新型建筑材料的应用可以提高建筑的安全性和耐久性。

传统的建筑材料容易受到自然灾害和外界环境的影响,而新型建筑材料具有更好的抗震、防水和耐久性能,可以大大减少建筑物的损坏风险。

其次,新型建筑材料的研发可以促进建筑行业的可持续发展。

传统的建筑材料往往对环境造成较大的污染,而新型建筑材料具有更好的环保性能,可以减少对自然资源的消耗和环境的破坏。

同时,新型建筑材料的生产和使用过程也能够降低能源消耗和碳排放,有利于减缓全球气候变化。

最后,新型建筑材料的推广使用可以提高建筑施工效率。

传统的建筑材料施工周期长,而新型建筑材料具有更好的施工性能,可以大大缩短施工时间,提高工程效率。

这对于缓解目前建筑行业面临的劳动力短缺问题具有积极的意义。

三、研究目标本文的研究目标是开发一种新型建筑材料,具有良好的安全性、环保性和施工性能。

通过对材料的组成和结构进行优化设计,使其具有更好的抗震、防水和耐久性能,同时减少对环境的污染。

此外,我们还将探索材料的生产工艺和施工方法,以提高施工效率。

四、研究方法本文将采用实验室研究和数值模拟相结合的方法进行研究。

首先,我们将通过对已有建筑材料的分析和测试,确定新型建筑材料的组成和结构。

然后,我们将进行材料的制备和性能测试,评估其抗震、防水和耐久性能。

同时,我们还将通过数值模拟的方法,模拟材料在不同环境条件下的应力和变形情况,以评估其安全性能。

五、潜在应用新型建筑材料具有广阔的应用前景。

首先,它可以应用于高层建筑和大型桥梁等重要工程中,提高建筑物的抗震和耐久性能,保障人们的生命财产安全。

高性能混凝土性能研究及工程应用的开题报告

高性能混凝土性能研究及工程应用的开题报告1.研究背景随着城市化进程的不断加速,建筑的需求也越来越高。

传统的建筑材料在某些方面已经无法满足要求,如混凝土需求耐久性、抗压性、抗渗透性等都有很高的要求。

高性能混凝土作为一种新型材料,可以满足这些要求,受到国内外学者们的广泛关注。

2.研究目的本论文主要研究高性能混凝土的力学性能,以及其在工程应用中的可行性。

具体包括以下几个方面:(1)探究高性能混凝土材料的制备工艺以及优化方法;(2)分析高性能混凝土力学性能的特点,如抗压性、抗裂性等;(3)研究高性能混凝土的抗渗透性能以及耐久性;(4)通过对高性能混凝土在工程中的应用进行研究,进一步验证其可行性。

3.研究内容(1)高性能混凝土制备工艺的优化通过对高性能混凝土中材料的种类、配合比及应用等进行研究分析,研究出一种高性能混凝土制备的优化方法。

同时,对实验样品进行检测,评估样品的工程性能。

(2)高性能混凝土性能测试通过压缩试验和拉伸试验,分析高性能混凝土的抗压性、抗裂性等力学性能。

同时也会针对抗渗性能和耐久性进行试验。

(3)高性能混凝土在工程中的应用对高性能混凝土在工程中的应用进行实际检验,包括但不限于桥梁、高层建筑等。

在应用过程中记录数据并进行分析,以验证其可行性。

4.研究意义本论文研究的高性能混凝土是一种新型材料,具有很高的抗压性、抗裂性等优点,因此在工程应用中具有非常广阔的前景。

此外,本论文在制备工艺的优化和材料性能的分析方面都有很好的研究价值和指导意义。

5.研究方法(1)文献资料研究对于高性能混凝土的相关文献资料进行系统研究分析,了解高性能混凝土材料的种类、制备工艺和特点。

(2)实验室检测在实验室内对高性能混凝土的力学性能进行测试,并对试验结果进行分析和总结。

(3)现场应用实验在实际工程方面开展高性能混凝土的应用实验,进行数据记录和分析,以验证其在工程应用上的可行性。

6.预期成果(1)优化高性能混凝土制备工艺的方法和检测数据。

PMMA无机纳米复合材料的制备及性能研究的开题报告

PMMA无机纳米复合材料的制备及性能研究的开题报告一、研究背景及意义PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)是一种重要的工程塑料,具有透明度高、机械强度高、易加工等优点,在制造光学、电子、建筑等领域广泛应用。

但同时也存在着其脆性高、热稳定性差、阻燃性能差等问题,这些问题制约了其在某些领域中的应用。

近年来,无机纳米材料的发展与应用在材料科学领域中占据了重要地位,因其在材料性能改进、提升方面具有独特优点。

目前已有学者研究的纳米复合材料中,大部分是有机纳米复合材料,面对聚合物材料的发展,无机纳米复合材料对于克服聚合物材料在物理性能、力学性能等方面的不足越来越受到重视。

因此,研究制备PMMA无机纳米复合材料,提高其力学强度、热稳定性和阻燃性能,有着重要的科学意义和应用价值。

二、研究内容1.通过化学合成方法获得具有不同形貌、尺寸和组成的分散均匀的纳米无机材料。

2.利用溶液混合法、原位聚合等方法制备PMMA无机纳米复合材料。

3.对比纳米材料和PMMA无机纳米复合材料的性能差异,分析PMMA无机纳米复合材料的力学性能、热稳定性和阻燃性能。

三、研究方法1.合成纳米无机材料,并通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等方法分析其物理和化学特性。

2.制备PMMA/纳米复合材料并表征物理和化学特性。

分析纳米材料在复合材料中的分散度、存在方式等。

3.测试PMMA/纳米复合材料的力学性能、热稳定性和阻燃性能。

采用万能试验机、热重分析仪、热解气相色谱仪等测试仪器进行分析。

四、预期成果1、成功制备出分散均匀、形貌多样的纳米无机材料。

2、成功制备PMMA无机纳米复合材料,并获得物理和化学特性的表征数据。

3、PMMA无机纳米复合材料的性能得到有效提升,其力学性能、热稳定性和阻燃性能均得到了改善。

四、研究意义1、为不同领域研究PMMA/纳米复合材料提供了新思路和方法。

2、为材料科学领域的普遍规律提供了新的实验依据和数据。

3、探究PMMA/纳米复合材料的结构和性能关系,增强对聚合物材料性能控制的理解。

材料工程学专业毕业论文开题报告

Only they who fulfill their duties in everyday matters will fulfill them on great occasions.简单易用轻享办公(页眉可删)材料工程学专业毕业论文开题报告题目:离心成型技术制备氧化铝-氧化锆陶瓷材料的研究一、毕业设计(论文)题目的________,理论或实际应用意义陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。

它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。

可用作结构材料、刀具材料,由于陶瓷还具有某些特殊的性能,又可作为功能材料。

陶瓷分为传统陶瓷和先进陶瓷。

传统陶瓷主要的原料是石英、长石和黏土等自然界中存在的矿物。

先进陶瓷的原料一般采用人工合成或提炼处理过的化工原料。

氧化铝陶瓷又称刚玉瓷,是用途最广泛,原料最丰富,价格最低廉的一种高温结构陶瓷。

工业上所指的氧化铝陶瓷一般是指以-Al2O3为主晶相得陶瓷。

根据Al2O3含量和添加剂的不同,有不同系列的氧化铝陶瓷,例如根据Al2O3含量的不同有75瓷,85瓷,95瓷和99瓷等不同牌号;根据其主晶相得不同又可分为莫来石瓷、刚玉-莫来石瓷和刚玉瓷;根据添加剂的不同又分锆刚玉、钛钢玉等,各自对应不同的应用范围和使用温度。

氧化锆的熔点高达 2700℃,耐热性、耐蚀性优良,热导率在常见的陶瓷材料中最低,热膨胀系数又最大,与金属材料较为接近。

完全稳定化氧化锆( FSZ)易产生较高酌热应力,但部分稳定氧化锆( PSZ)具有强度高,脆性低,较高的断裂韧性,被认为是发动机上最有前途的陶瓷材料。

美国康明斯公司已有该种产品面世,日本也有许多用氧化锆陶瓷制造的发动机部件。

目前使用得最多的含氧化锆陶瓷系列是:氧化锆增韧氧化铝(ZTA),部分稳定氧化锆(PSZ),四方氧化锆多晶体(TZA)。

这三种陶瓷都具有高的强度和良好的韧性。

优良的性能起源于四方氧化锆经受应力诱导相变转变为单斜相相变,该相变同时伴有体积膨胀,这种现象称为相变增韧。

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材料工程的开题报告材料工程是研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。

对现在的建筑行业有非常重要的意义。

论文题目高聚物对水泥抗蚀性能的影响1、国内外研究现状、水平及存在的问题随着建筑科技的进步与发展,一种新型化学建材正悄悄的却又以飞快的速度在中国建筑界得到应用和发展,这就是聚合物水泥基复合材料。

聚合物水泥基复合材料通常按其化学构成大致分为两类,一类是以聚合物为基、水泥作为填充料组合成的,最常见的如目前大量应用于工程防水的聚合物水泥防水涂料另一类是以水泥为基,以聚合物单体或数种聚合物对水泥进行改性而组合成的材料,如各种聚合物水泥混凝土及各种聚合物水泥砂浆等[1]。

原则上讲,聚合物水泥是聚合物改性水泥,它保持了水泥水化物的一系列优点,并用聚合物的优点弥补了水泥制品的不足。

因此,聚合物水泥显示出了较大的抗压、抗冲击、抗穿刺能力及耐磨性,优良的抗渗性、抗腐蚀性及抗老化性,适当的弹性模量,而不需要刻意追求高的断裂延伸率[2]。

1923年克莱森(Cresson)首次申请了有关聚合物硬化水泥体系的专利。

他把天然橡胶乳液作为填料加入道路路面建筑材料中。

1924年,Lefebure申请了用天然橡胶乳液使水泥砂浆及水泥混凝土改性的专利,第一次提出了用聚合物对水泥砂浆及混凝土进行改性的概念。

从此,拉开了混凝土中添加聚合物的历史性序幕。

1932年,Band第一个提出了利用人造橡胶改性水泥砂浆及水泥混凝土,也获得了专利。

20世纪40年代,人们先后尝试了用合成聚合物乳胶改性,以及把聚乙烯乙酸酯也用于改性的方法。

50年代,这一领域的研究与尝试开始受到各国材料界专家学者的重视,并获得了很多项研究成果,许多成果在工程上也都得到了广泛的应用。

60-70年代,人们开始研究用液态和固态的聚合物,诸如聚合物单体、树脂、聚合物乳胶粉等对水泥砂浆及水泥混凝土进行改性。

80年代,各国都投入了大量的人力、物力、财力,对混凝土改性进行了研究,随着科研成果的不断出现,这一领域也得到了极大的推动,研究水平得到了极大的提升。

美国是世界上聚合物水泥基复合材料研究开发的先行国家,最早于50年代就开始了对其进行实际应用的尝试。

由于我国在聚合物水泥基复合材料方面的研究起步比较晚,所以,至今还没有出台相关方面的行业标准与测试方法。

多数学者认为聚合物水泥基材料的增强机理主要是由于剔除了粗骨料,降低了细集料的粒径,从而提高匀质性,使集料所得集配曲线为非连续性的;另外聚合物在水泥浆内部聚结成网络结构,起到了很好的阻裂增韧作用。

近年来,人们逐渐开始从微观结构方面对聚合物改性水泥基材料进行研究,认为聚合物颗粒的分散和聚合物薄膜的形成是聚合物水泥改性的主要原因。

研究认为聚合物从两方面影响了改性水泥浆的结构(1)混合后一部分聚合物粒子吸附在水泥颗粒表面,形成薄膜;(2)另一部分聚合物分散在孔中的液相中,当自由水完全被水化和蒸发消耗掉后,聚合物在孔中形成薄膜[3]。

此外,关于聚合物在改性水泥砂浆中的分布,目前还存在一些异议。

按照著名的Ohama[4]模型,聚合物均匀分散在水相中,随着水泥水化,水分减少,聚合物逐渐凝聚成膜,因而聚合物主要存在于改性砂浆的孔隙中。

Su[5]等对新拌改性水泥浆水相成分的分析表明,在拌合开始就有相当多的聚合物被吸附在水泥颗粒表面,他们还发现,拌合初期被吸附在水泥颗粒表面的聚合物的量与聚合物乳液种类和乳液掺量有关。

通过含氯聚合物改性砂浆的EDAX分析表明,在聚合物改性砂浆中,水泥浆体与骨料之间的界面上聚合物的含量较高。

Ollitrault-Fichet等的研究也说明,聚合物颗粒最初会被水泥颗粒吸附,并最终被包埋在水化水泥的颗粒之中[6]。

在实际工程中,硅酸盐水泥易在酸和酸盐溶液中遭受侵蚀是因为(1)硅酸盐水泥中含有大量的氢氧化钙及高碱性的水化C-S-H凝胶、水化铝酸钙等水化产物,酸溶液中的H 与Ca(OH)2发生中和反应,使水泥石碱度急剧降低,进而造成高碱性水化硅酸钙和水化硫铝酸钙等水化产物分解,转变成低碱性水化产物,最后变成无胶结能力的SiO2nH2O及Al(OH)3等;(2)硫酸盐溶液中的硫酸根能和水泥石中的Ca(OH)2及水化铝酸钙等[7]发生化学反应,生成有膨胀性的石膏和钙矾石晶体,当这些结晶体在水泥石毛细孔隙中逐渐积累和长大,产生孔内应力,当应力大于临界破坏应力时,造成水泥试样破坏。

由于水泥石本身也不密实,有很多毛细孔通道,使砂浆产生渗透性,使得水泥的使用性能下降。

同时,侵蚀性介质容易进入其内部,以致由其配制的砂浆易受到腐蚀,导致水泥材料的耐久性下降。

普通水泥砂浆不饱满、不密实,不能有效地形成具有防水抗渗作用的整体不透水层。

它也存在抗压强度低、耐腐蚀能力不高等缺陷,其使用范围也受到了很大的局限。

而聚合物改性水泥由于聚合物及活性成分的掺入,改善了聚合物水泥砂浆的物理、力学及耐久性能,扩大了其应用范围。

对水泥性能的改善主要体现在如下几个方面(1)活性作用聚合物乳液中有表面活性剂,能够起减水作用。

同时对水泥颗粒有分散作用,改善砂浆和易性,降低用水量,从而减少了水泥的毛细孔等有害孔,提高砂浆的密实度和抗渗透能力。

(2)桥键作用聚合物分子中的活性基因与水泥水化中游离的Ca2 、Al3 、Fe2 等离子进行交换,形成特殊的桥键,在水泥颗粒周围发生物理、化学吸附,成连续相,具有高度均一性,降低了整体的弹性模量,改善了水泥浆物理的组织结构及内部应力状态,使得承受变形能力增加,产生微隙的可能性大大减少。

即使产生微裂隙,由于聚合物的桥键作用,也可限制裂缝的发展。

(3)充填作用聚合物乳液迅速凝结,形成坚韧、致密的薄膜,填充于水泥颗粒之间,与水泥水化产物形成连续相填充了孔隙,隔断了与外界联系的通道[8]。

从而阻止了腐蚀性介质进入水泥石内部,提高了抗腐蚀和抗渗能力。

孙炎[9]曾研究冷混合沥青混凝土,用于道路工程;聚合物改性砂浆用于钢筋混凝土结构的永久模板,结果证明它们都可以更好地防止氯离子渗透和更好地抗碳化作用,从而提高钢筋混凝土结构的耐久性,掺加有硬沥青的钢桥面也具有更高的抗腐蚀性能[10]。

鉴于此我们可以通过在水泥中掺杂沥青和石腊,来改善水泥的内部结构并填充其内部孔隙,从而提高水泥的抗蚀性,解决水泥抗蚀性较差的问题。

2、选题的目的、意义在我国,尤其是西部地区的盐碱地、盐湖区以及地下水中普遍存在着硫酸盐对水泥混凝土的侵蚀。

在某些特种工业设施中,还存在有硫酸和硫酸盐的混合腐蚀以及H2S、CO2腐蚀等。

从一些实例中我们可以看出,破坏水泥混凝土的主要原因一般都不是机械应力,而是多种腐蚀或者是自身内部发生化学反应。

这就引起了人们对水泥混凝土的耐久性能的讨论。

因此,研究水泥的抗腐蚀性能不仅对建筑材料具有至关重要的作用,而且会对提高各种工程建筑的耐久性能有重大的经济价值和使用价值。

关于聚合物对水泥砂浆改性的主要途径是在其中加入能起到改性作用的聚合物。

从前人的研究中可看到,聚合物水泥基复合材料都显著高于普通混凝土的力学性能,比如抗折强度、抗压强度、粘结强度等都得到了极大的提高。

与普通硅酸盐材料相比,聚合物水泥基复合材料有着自身的优势见表1。

表1聚合物水泥基复合材料与普通混凝土的比较性能材料普通混凝土PCCW/C0.4~0.60.1~0.16断裂150~60冲击580密度3.1~3.22.5抗拉强度0.2~0.42~3抗折强度5~7150~200抗压强度40~50200~300此外,聚合物水泥基复合材料还具有良好的耐化学腐蚀、抗渗性、低温下的抗裂性等。

这就使得聚合物改性水泥基复合材料在一定范围内部分取代了钢铁、高分子材料(像MDF水泥基复合材料制作的唱片、轮胎都是具体的实例)[11]。

它能提高水泥石的抗腐蚀能力主要是因为聚合物的添加提高了提高水泥石的密实度。

混凝土结构正常情况下可以存在至少30年,但如果存在源于生物的硫酸腐蚀不过短短几年就会被破坏掉[12]。

修复或完全取代这种腐蚀结构越来越有必要,但这种修复代价昂贵一直不能满足社会。

然而通过沥青或石蜡对水泥进行改性,可大大提高水泥的抗蚀性,这无疑会节约了资源,减少了不必要的浪费,为社会积累更多的财富。

3、实施方案及主要研究手段3.1、实验方案3.1.1、原材料的准备;(1)沥青粉的研制制得分别过200目和300目筛的沥青粉,并适量添加矿物掺合料来减小沥青粉的粒度。

(2)石蜡粉的研制通过在石蜡中添加矿物掺合料来粉磨石蜡,并制得掺有石蜡的粉末。

3.1.2、正交实验(1)因素水平表因素水平用量(V%)粒度(目)温度(℃)12(0.2)10010024(0.4)20012036(0.6)300150(2)根据正交表L9(34)列出以下几组实验序号用量(V%)粒度(目)温度(℃)指标腐蚀前抗压强度(MPa)抗Na2SO4腐蚀强度(MPa)抗Na2CO3腐蚀强度(MPa)12(0.2)10010022(0.2)200120632(0.2)30015044(0.4)10012054(0.4)20015064(0.4)30010076(0.6)10015086(0.6) 20010096(0.6)300120注括号内为石蜡的用量3.1.3、以硅酸盐水泥为基体,按以上正交方案分别掺加沥青、石蜡成型,每种高聚物与水泥的复合分别作空白样,3天强度测试样,腐蚀样。

分别测定抗压强度,抗硫酸盐及碳酸盐侵蚀的能力。

3.1.4、在把水泥块放入腐蚀液中前和从腐蚀液中取出,分别称取其质量,查看其质量损失。

3.1.5、每一个过程留样分别作物相分析和微观分析,进行腐蚀机理分析。

3.1.6、通过各组实验试样的对比,确定聚合物在水泥中的最优抗蚀配比。

3.2、研究手段(1)用扫描电镜观察沥青、石蜡改性水泥的微观形貌,以及硫酸盐、碳酸盐腐蚀后的微观形貌。

(2)用X射线衍射仪分析沥青、石蜡改性水泥的物相组成。

(3)用压汞仪测试水泥试样的孔结构;(4)利用粒度分析仪测试各添加物的粒径。

4、选题的创新之处目前已有许多聚合物乳液(如苯丙乳液、纯丙乳液、乙丙乳液等)用于水泥砂浆的改性,而采用沥青和石腊这两种聚合物对水泥砂浆进行改性的研究却相对较少。

实验利用沥青和石腊高分子的熔胀性,在水泥水化过程中,沥青和石腊受外界刺激产生一定的熔胀从而填充水泥石的内部孔隙,提高水泥的密实度,达到提高水泥抗蚀性的目的。

5、预期研究成果沥青、石蜡与水泥混合成型后,一部分沥青、石蜡颗粒填充在水泥孔隙里,另一部分沥青、石蜡颗粒在一定外界条件影响下分散在孔中的液相中,当自由水完全被水化和蒸发消耗掉后形成膜。

这两方面共同作用大大提高了水泥的密实度并阻止了腐蚀液与水泥浆体的接触,从而使水泥的抗蚀性能得到改善。

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