植物纤维在水泥孔隙溶液碱性环境下的劣化行为研究

来源 :西南科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:dxseu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
作为一种自然界中资源最丰富的天然高分子材料,植物纤维由于其价格低廉、可再生、可降解等优点以及对水泥产品良好的力学性能提升效果,被认为是建筑材料中传统纤维的有效替代产品之一。然而,植物纤维在水泥孔隙溶液碱性环境下的劣化行为在很大程度上制约了植物纤维在水泥基材料中的广泛应用。因此,研究植物纤维在水泥孔隙溶液中的劣化行为并开发有效的耐久性调控技术具有重要意义。鉴于此,本文采用模拟的简化水泥孔隙溶液与真实的硬化水泥基体环境相结合的方式,系统研究了碱溶液条件下不同阳离子对植物纤维的劣化影响规律,以及植物纤维在实际硬化水泥浆体碱性环境下的劣化行为及机理。在此研究基础上,进一步研究了硅灰和稻壳灰两种掺合料的添加对植物纤维/水泥基复合材料耐久性的影响,从而为植物纤维/水泥基复合材料的长期性能提升和工程领域实际应用提供一定的理论基础。(1)采用p H为11、12和13的三种阳离子碱溶液(Na OH、KOH和Ca(OH)2)处理竹浆纤维素纤维(BCF),并将处理前后的竹浆纤维等量掺入水泥基体制备纤维/复合材料,通过对纤维聚合度、结晶度和复合材料力学性能的测试,借助XRD、SEM、FTIR等测试表征方法,研究了碱性条件下不同阳离子对植物纤维的劣化影响规律。研究结果表明,纤维经不同p H、不同阳离子碱溶液浸泡后导致竹浆纤维/水泥基复合材料的力学性能降低,在相同p H和相同浸泡时间条件下,相较于Na OH和KOH溶液,Ca(OH)2溶液对纤维力学性能的影响更为显著。同时发现,不同阳离子碱溶液的浸泡均会导致竹浆纤维的聚合度降低,且碱溶液阳离子种类的不同对竹浆纤维聚合度影响无明显差异,在p H为13的碱溶液浸泡6个月后,Na OH、KOH和Ca(OH)2溶液中纤维的聚合度较空白组分别减少了12.20%、12.40%和12.52%。此外,碱溶液浸泡导致部分半纤维素和木质素的去除,竹浆纤维的结晶度指数和百分数均呈小幅增加趋势。(2)以竹浆纤维为研究对象,通过抄取法制备得到竹浆纤维/水泥基复合材料,研究了复合材料的力学性能、结构组成以及断面形貌随养护龄期的变化规律。另外,竹浆纤维以铜丝网包裹的形式嵌入水泥基体中制备复合材料并养护不同龄期,对纤维的聚合度、组成和微观形貌进行测试和表征。研究结果表明,竹浆纤维/水泥基材料的抗弯强度和断裂韧性在长龄期下会发生下降,其180d抗弯强度较7d抗弯强度降低了19.55%,180d断裂韧性较7d断裂韧性降低了40.34%。且随着复合材料养护龄期增加,纤维的聚合度呈现小幅降低趋势,养护180d龄期时,竹浆纤维的聚合度较空白组降低了8.37%。SEM和XRD结果表明,水泥水化产物Ca(OH)2会在纤维表面和空腔中沉积,随养护龄期增加,矿化更为显著。FTIR结果表明,水泥基体的碱性环境会导致半纤维素和木质素溶解。综合以上分析,并结合(1)中研究结果,表明植物纤维在水泥基体碱性环境下的劣化主要受到Ca(OH)2导致的纤维矿化影响。(3)以不同比例的硅灰和稻壳灰作为掺合料,研究了在标准养护、干湿循环加速老化和热水浸泡试验条件下掺合料对竹浆纤维/水泥基复合材料耐久性的影响。对不同掺合比的复合材料在不同养护龄期、干湿循环次数和热水浸泡时间下的力学性能、微观形貌、结构组成和基体液相碱度进行对比研究,以此评估复合材料的耐久性。研究结果表明,在三种试验条件下,不同掺合比的硅灰(SF)和稻壳灰(RHA)的掺入均能显著改善复合材料的耐久性。标准养护180d时,掺10%SF+30%RHA的试块(S10R30)、20%SF+20%RHA的试块(S20R20)、30%SF+10%RHA的试块(S30R10)和40%SF+0%RHA的试块(S40R0)的断裂韧性较空白组S0R0(未掺硅灰和稻壳灰)分别提高了12.95%、34.53%、89.21%和175.54%。经40次干湿循环后,改性组S10R30、S20R20、S30R10和S40R0的断裂韧性较空白组S0R0分别增加了2.29、7.33、10.42和13.83倍。而在热水浸泡54天后,S10R30、S20R20、S30R10和S40R0的断裂韧性较空白组S0R0分别增加了2.76、3.66、3.58和4.21倍。XRD、SEM和TGA分析均表明S20R20、S30R10和S40R0的掺合比下,水泥水化产物Ca(OH)2被完全消耗,而S10R30基体中还残留Ca(OH)2未被反应。另外,硅灰和稻壳灰的掺入降低了基体孔隙溶液液相碱度。
其他文献
本项目大底板混凝土浇筑方量大,存在交通部署困难、场地狭小、工期要求紧、浇筑面广、浇筑设备安装难度大、技术含量高等特点,结合BIM对施工部署方案及交通组织进行分析及模拟,研究多角度溜管、溜槽和天泵综合快速浇筑施工技术及设备,解决传统泵送、单一角度溜管与泵送相结合无法全面覆盖的难题,在30h内一次性完成面积3 740m~2、浇筑量达13 000m~3的深基坑大底板,有利于大体积混凝土温度、裂缝控制,对
期刊
点云配准在自动驾驶、三维重建和机器人等领域有着广泛的应用。基于最近点假设的配准方法通常需要点云之间有着较好的初始位置,因此其应用的场景受到限制。为此,一些学者开发了几何特征提取方法,通过几何特征的匹配来构建对应关系,从而解除了初始位置的限制。本文将这类方法称为基于特征匹配的配准方法,在该类方法中,特征匹配后通常会得到包含大量离群值的点对集合,通过这些点对很难直接求解刚性变换,因此需要首先进行离群值
学位
随着可视化和三维形状建模技术的快速发展,互联网和相关领域数据库中的三维模型数量不断增加,三维模型被广泛地应用于人们的生活中。然而,制作逼真的三维模型非常困难,需要大量的人力和时间,因此实现模型重用的三维模型检索技术具有非常重要的意义。在先前对三维点云模型检索方法的研究中,大部分方法对稀疏、无结构、无序的点云进行数据转换后再输入到网络中进行处理,例如将点云转换成多视图、体素、草图和全景图等。但在数据
学位
语文课堂教学具有突出的人文性、抽象性、思想性、教育性与探究性,因而对于以直观认知与直观思维为主的小学生来说的确具有一定的理解难度与认知难度,需要教师有效解决这一问题,才能够切实激发学生的认知能力与学习活力,实现高效教学的科学构建。在对小学语文教学实践的多维探究中,教师发现“生动课堂文化”具有很强的趣味性、主体性、能动性与实效性,直接加速了学生的知识积累、快乐交流、高效认知与主体发展,对于提高小学语
期刊
数字经济作为一种新经济形态,其能否在重塑产业空间布局的过程中促进公平效率更加统一,目前尚缺乏理论支撑和经验证据。本文使用融入了中间投入品的新经济地理模型,并基于由数字技术变革所引致的城际产业关联水平、劳动节约型技术进步以及区际交易成本的参数变化,来识别数字经济重塑产业空间布局的微观机理。利用2011—2019年我国286个地级市的面板数据,采用工具变量法以及“宽带中国”的准自然实验等方法,本文实证
期刊
本文以服务区监控视频数据为基础,建设车辆、人员专题数据库,从服务区运营管理者角度对比分析车辆和人员各类属性特征,发现服务区内车流、人流变化规律。
期刊
目的:探讨PCSK9抑制剂对心肌缺血再灌注后无复流现象的影响及其通过线粒体自噬减少心肌缺血再灌注损伤后无复流的机制。方法:选取8-10周龄(250-300g)Wistar雄性大鼠,随机分为假手术组、心肌缺血再灌注组(I/R组)和心肌缺血再灌注+PCSK9抑制剂组(I/R+P组)。通过构建大鼠缺血再灌注模型,观察固定缺血时间0.5h(假手术组除外),再灌注8h后,硫黄素S染色检测心肌无复流面积、TT
学位
目标跟踪是众多视觉任务中的热门研究课题之一,广泛应用于智能交通、安防监控和国防军事等诸多领域。近年来,基于孪生网络的目标跟踪方法因其优越的性能与效率吸引了大量研究人员的关注。然而,真实跟踪场景下存在的众多挑战性因子容易导致跟踪漂移或者失败。为了提升算法抵御各类干扰因子的能力,本文在Siam RPN框架的基础上提出了基于注意力特征优化的改进算法。本文的主要研究成果如下:1.针对当前大多数孪生跟踪方法
学位
缺陷检测是一项重要而又具有挑战的任务,传统做法是通过人眼对缺陷部位进行检测识别,这种方式非常耗时,存在较大主观性,且极其考验检测人员的耐性。因此,自动化缺陷检测方法和技术的研究逐渐引起了更多学者的关注。但自动化缺陷检测算法存在模型参数量大、准确度不够高等问题。本文围绕上述问题开展的主要工作如下:1.针对缺陷在图像中占比低、对比度低、连续性差等特性,以及现有自动化缺陷检测模型的推理速度不够快等问题,
学位
煤炭是我国主要的能源之一,保障煤矿的安全生产是煤炭行业的主要目标之一。矿井下的传送带区域是煤矿生产的一个危险区域,时常有工人违规操作,极易导致安全事故的发生。由于煤矿环境的特殊性,目前煤矿下视频监控技术的发展并不成熟,不能对传送带区域容易发生的违章行为和事故进行管控。因此,本文针对煤矿井下传送带区域内人员和传送带的状态监测的现存问题进行研究,提出了一种基于此场景监控视频的协同分析方法,并利用该方法
学位