钢基体表面磷酸钾镁水泥基防腐涂层的研究进展

摘要:磷酸钾镁水泥(Magnesium Potassium Phosphate Cement, MKPC)作为一种新型无机胶凝材料,具有凝结速度快、早期强度高、结构致密、耐磨性能好等特点。以磷酸钾镁水泥为黏结剂,通过添加剂、矿物掺合料及复合改性等方法对其进行改性,可制备出具有优异防腐性能的金属防护涂层,其主要用于钢材表面的防腐蚀保护。本文总结了磷酸钾镁水泥基涂层的水化与防腐机理,及其材料组分和配合比对涂层防腐性能的影响,重点概述了磷酸钾镁水泥基防腐涂层的改性研究,介绍了该类涂层的施工工艺与性能评价方法,并对磷酸钾镁水泥基涂层在防腐领域中的发展前景进行了展望。

碳纤维增强水泥基复合材料界面优化设计研究进展

摘要:碳纤维增强水泥基复合材料(Carbon fiber reinforced cement composite,CFRCC)以其高强度质量比、耐腐蚀性和耐久性而通常用于建筑、基础设施和土木工程等领域。对CFRCC而言,界面是联系基体与增强相的桥梁,界面性能、结构直接关系到复合材料粘结强度,从而直接影响到复合材料的各项宏观性能。然而,碳纤维的疏水性及其与水性悬浮液之间不充分的结合行为,限制了碳纤维在水泥和其他矿物建筑材料中的应用。为了解决这一问题,学者们研究了物理和化学改性方法,以加强从矿物基质到碳纤维的负载转移。本文介绍了碳纤维、CFRCC及CFRCC界面的性能及存在的问题。总结了近些年国内外学者对CFRCC及其界面改性方法,例如氧化、电泳沉积、等离子体和接枝处理等表面改性方法,并讨论了相关机制分析。还介绍了碳纤维本身的特性及其与水泥基质的结合行为的表征方法。

建筑装饰材料智能修复涂层制备方法探析

摘要:随着社会经济的发展,建筑装饰材料的使用不可或缺,其长久性和稳定性受自然环境腐蚀的考验。施加涂层是有效的防腐手段,解决自修复涂层稳定性和长久性的问题也是防腐科学研究和实际应用的前沿。综述了几种常见的自修复涂层的制备及防腐机制:外援型自修复涂层,在涂料中添加含成膜物质/缓蚀剂的微胶囊,当涂层受到机械冲击后胶囊随之破裂并释放成膜物质/缓蚀剂,形成保护膜或抑制电化学反应保护金属基底;本征型自修复涂层,其涂层基质对环境因素敏感,在环境刺激下通过恢复涂层基质聚合物网络中内在化学键和/或物理构象而修复涂层,其主要包括动态键型和形状记忆型自修复涂层;多重自修复涂层,通过将含有成膜剂/缓蚀剂的微胶囊掺进可恢复涂层基质聚合物中,使其兼顾外援型和本征型自修复涂层的性能。总的来说,自修复涂层的防腐机制主要是通过在涂层中添加缓蚀剂/成膜物质或使涂层恢复活性来抑制涂层下的金属电化学腐蚀,目前建筑装饰用的自修复防腐涂层已逐步应用到建筑防腐工程中,但仍需要在多个方面进行更加深入的研究,多重自修复涂层是未来自修复涂层研究和应用发展的方向,其长效稳定性及制备工艺是主要的科学问题。

耐久性超疏水混凝土涂层的制备及其防腐性能研究

摘要:目的开发工艺简单且具备优异防腐性和耐久性的超疏水混凝土涂层。方法 利用单宁酸(TA)和纳米二氧化硅(SiO2)共同构建混凝土材料表面的微/纳米粗糙结构,同时引入非氟的正辛基三乙氧基硅烷(OTES)作为低表面能物质以赋予颗粒表面疏水基团,采用一步喷涂法制备得到TA/SiO2@OTES 超疏水混凝土涂层。通过研究不同浓度TA/SiO2 对混凝土涂层的微观形貌以及润湿性的影响,确定了最佳掺入浓度。利用X 射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等检测手段对混凝土材料表面的物质成分和化学键合进行了表征,并开展了吸水量、氯离子侵蚀、表面摩擦和水滴冲击等试验研究,综合评估了超疏水混凝土涂层的耐腐蚀性和机械耐久性。结果当 TA/SiO2 质量浓度为4 mg/mL 时,涂层所形成的微观形貌最佳,其接触角高达(156.8±1.6)°,滑动角低至(5.8±1.1)°;相较于普通混凝土,其抗氯离子侵蚀能力提高了60%以上。此外,经过50 次砂纸线性摩擦以及50 min 水滴冲击测试后,混凝土涂层仍具有超疏水性(接触角>150.0°,滑动角

环境作用下钢管混凝土桥梁温度研究综述

摘要:为提高钢管混凝土桥梁应对温度响应的能力,梳理了钢管混凝土桥梁在水化热和环境因素影响下面临的关键温度问题,总结了钢管混凝土桥梁施工和运营阶段温度作用与效应、界面热脱黏以及温度效应计算方法等的研究进展,探讨了未来的研究方向。研究结果表明:施工阶段,空钢管拼装受日照温度场影响显著,需对拼装线形进行精准调控,管内混凝土水化热导致大管径(大于1.2m)截面的温升和里表温差均超过30℃,开裂风险较高,钢管混凝土拱的合龙温度取值存在争议,需结合累积内力反算;在运营阶段,气温变化和太阳辐射分别引起均匀温度和截面非线性温度梯度(温差大于10℃)作用,温度效应对钢管混凝土桥梁的应力、内力、变形和稳定性均有较显著的影响,并通过加速混凝土徐变改变结构的长期响应;钢管与核心混凝土间温差易诱发钢-混界面拉应力超限和热脱黏,脱黏高度为0.03~0.72mm,通过红外热成像和分布式光纤等热感知技术可有效检测界面脱黏。现有规范对温度作用模式和线膨胀系数等的界定尚存不足,热弹性力学分析和能量法等解析法以及精细化热-力耦合模拟为温度效应计算提供支撑,未来需进一步研发低水化热和辐射吸收率材料,推广界面连接件应用,开展长期热损伤演化评估以及优化超大跨钢管混凝土桥梁温度控制策略,并完善相关设计规范。研究结果为钢管混凝土桥梁的高品质建造与长寿命运维提供理论参考。

超材料混凝土减振性能研究现状与展望

摘要:超材料混凝土作为一种具有振动衰减效应的新型材料,由包裹弹性软涂层的金属重芯取代天然粗骨料,与砂浆搅拌而形成。当受动力作用时,超材料混凝土能够利用人工骨料局部共振产生的带隙,衰减混凝土的振动响应。近年来,超材料混凝土因其在高频动力作用下显著的减振性能,在结构抗爆抗冲击领域受到了高度关注,通过改变人工骨料的结构,已经研发出多种形式的超材料混凝土,并针对其振动衰减性能开展了系统的理论分析、数值模拟和试验研究。为推动超材料混凝土在土木工程领域的研究和应用,该研究对超材料混凝土减振性能的研究工作进行了系统地归纳总结,探讨了超材料混凝土在工程性能方面存在的问题和瓶颈,并对超材料混凝土减振性能的研究方向和应用前景进行了展望。

托贝莫来石的晶体结构、合成改性及吸附应用现状

摘要:托贝莫来石(TOB)是一种具有高比表面积的层状硅酸钙水合物,因其独特的晶体结构,研究与应用已从传统建材领域拓展至环境修复等功能领域。本文系统梳理了TOB国内外的最新研究成果,对比了传统水热法与微波水热法两种常用合成技术的差异,介绍了为提升其吸附性能采用的不同改性方式(如离子掺杂、热活化、酸洗、负载等),并总结了其对废水中氮磷、重金属和染料等污染物的吸附机理及应用现状。尽管TOB已表现出高效的吸附潜能,但其规模化应用仍面临一系列挑战。本文旨在为TOB的功能化拓展与可持续应用提供理论依据和技术参考,并对未来研究方向提出展望,包括开发高效制备工艺、优化改性技术及探索多领域协同应用等。

冷弯薄壁型钢T形拼合柱轴压性能研究与承载力计算

摘要:冷弯薄壁型钢(CFS)全螺栓垫板连接T 形拼合柱是一种新型拼合截面柱,在全螺栓连接框架结构中承受集中荷载。目前关于全螺栓连接T 形CFS 拼合柱轴心受力性能的研究报道较少。基于已有的试验研究成果,建立准确可靠的T 形CFS 拼合柱数值分析模型,选取构件长细比、板材厚度、垫板的纵向间距等参数,研究在轴压作用下各重要参数对T 形CFS 拼合柱极限承载力和屈曲模态的影响。结果表明:随着长细比的增大,T形CFS 拼合柱的屈曲模式由局部与畸变相关屈曲逐渐转变为整体屈曲,当长细比

建筑用生物质基纤维素保温气凝胶研究进展

摘要:建筑保温可以有效降低建筑材料的热损失,对于保持建筑内部的舒适度起着重要的作用。提高建筑材料的保温性能至关重要,特别是通过减少加热-冷却的热量损失来实现节能。因此,研究具有优良保温性能的建筑材料已成为当前保温领域研究的重点之一。与传统的保温建筑材料相比,生物质基纤维素保温气凝胶具有低导热系数、高比表面积、可再生性、成本效益和环境友好型等优越的物理和化学特性,是未来建筑节能技术的理想新型建筑材料。本文综述了近年来生物质基纤维素保温气凝胶的制备技术、研究现状、存在的问题及在建筑材料(屋顶、内外墙和玻璃等) 中的应用。最后,简要讨论了生物质基纤维素气凝胶在保温材料应用中面临的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望。

AI赋能的混凝土材料基因数据库智能设计及应用

摘要:针对混凝土数据多源、异构、多尺度的特点,本工作面向材料数据管理、基因智能分析到材料智能研发的典型任务,建立一套AI 赋能的混凝土材料基因数据库智能设计框架,框架以标准化的混凝土材料基因关系型数据库与图数据库为数据存储基础,设计分层密度聚类算法提取对混凝土材料典型性能产生重要影响的基因组结构。利用机器学习正向设计混凝土材料典型性能预测方法,R2相较其他机器学习模型提升约4%,实现了从特征选择、模型预测到贡献量化的可解释性推理路径,设计融合ACO 与NSGA-Ⅱ的、以性能目标驱动的混凝土材料配比逆向优化算法,突破传统配比经验依赖与单目标优化局限,通过全局搜索避免陷入局部最优解。系统化智能化框架旨在突破传统数据库在材料计算与智能分析方面的瓶颈,可为材料基因智能化研究提供借鉴。