学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

混凝土组成对材料力学和热学性能的影响

作　者: 温乐明
导　师: 王琦
学　校: 济南大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 混凝土 组成 力学性能 热学性能 太阳能吸收
分类号: TU528
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 14次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


能源危机与环境污染是当今社会两大突出问题，化石能源的燃烧，造成这两大问题日益严峻，利用混凝土吸收太阳能具有巨大潜力。对于混凝土集热的研究和开发已成为发达国家的重要课题，并取得了一系列的研究成果，而我国对于混凝土集热的研究处于起步阶段。普通水泥混凝土力学性能良好，但是其热学性能欠佳，因此，开展混凝土组成对材料力学和热学性能影响研究，掌握石墨、炭黑、氧化铁黑等对混凝土材料力学与热学性能的影响规律，对研发太阳能吸热混凝土具有重要的理论与现实意义。论文首先研究了石墨、炭黑、氧化铁黑单掺对水泥力学与热学性能的影响规律，在此基础上，利用正交试验设计的方法研究了石墨、炭黑、氧化铁黑复掺对水泥力学与热学性能的影响规律，利用SEM等测试手段研究了石墨、炭黑及氧化铁黑单掺和复掺对水泥水化微观形貌的影响。随后进行了砂浆复掺实验，碳化硅替换部分石英砂实验以及最后的钢纤维增强实验。石墨、炭黑、氧化铁黑都提高了水泥的热学性能，但同时降低了力学性能。随着三种材料单掺量的增加，材料的力学性能逐渐下降，热学性能逐渐提高，对光的吸收系数增大。其中氧化铁黑对力学性能影响较小，石墨对提高导热系数，热扩散系数最有效，炭黑对提高光吸收系数及降低体积热容效果最佳。复掺加入会使材料力学性能进一步降低，热学性能进一步提高。SEM分析表明：石墨、炭黑和氧化铁黑的加入改变了水泥微观形貌，引入了孔洞裂纹等晶格缺陷。研究表明：热学性能对实际吸热影响显著，热学参数的高低与实际吸热温度的高低具有一致性。单掺时，随着掺入材料量的增多，吸热温度增高。复掺的实际吸热效果优于单掺，石墨、炭黑和氧化铁黑发挥了各自材料优势，对集热效果改善明显。石墨外掺16wt%，炭黑外掺16wt%，氧化铁黑外掺12wt%时，吸热平均温度最高，比空白样提高了8.30℃。在砂浆实验中，只进行复掺（正交）实验。全面研究了石墨、炭黑及氧化铁黑对水泥砂浆各性能参数的影响规律及机理。砂浆吸热实验表明：复掺砂浆试样中最高温度比砂浆空白样温度提高了7.82℃。SEM分析表明：石墨、炭黑和氧化铁黑复掺对水砂浆微观形貌影响明显，引入的孔洞裂纹等晶格缺陷较多，水泥石与骨料的结合面变差。在正交砂浆实验的基础上，选择最优的石墨、炭黑，氧化铁黑对水泥的外掺质量分数。进一步提高材料的热学性能，研究不同碳化硅替换量对复合材料力学和热学性能的影响并对机理进行探讨。研究表明：最优掺量为碳化硅占总重的质量分数10%。利用SEM分析发现，水泥石与碳化硅的接触界面比石英砂紧密，但是加入过多的碳化硅会引入较多的孔洞。用哑铃型钢纤维对复合材料的力学性能进行增强，结果表明：钢纤维显著提高复合材料的抗压抗折强度，对热学性能也有一定提高。水化至28d时，钢纤维体积掺量为4.5v%的水泥基复合材料抗折强度达到了9.37MPa，抗压强度提高至48.91MPa。绝干容重2302.6kg·m-3，导热系数达到了8.3415W·（m·K）-1，热扩散系数为8.3648×10-6m2·s-1，体积热容为142.35MJ·（m3·K）-1。本课题系统研究了混凝土组成对材料力学和热学性能的影响规律及机理，最后制备的混凝土集热材料力学性能达到了一般建筑要求，热学性能良好。

全文目录


摘要  8-10
Abstract  10-12
第一章 绪论  12-20
  1.1 前言  12-13
  1.2 混凝土集热的研究现状  13-17
    1.2.1 混凝土集热的研究进展  14-16
    1.2.2 混凝土热学性能的研究现状  16-17
    1.2.3 混凝土集热研究中存在的问题  17
  1.3 研究的目的及意义  17-18
  1.4 主要研究内容  18-20
第二章 实验原理、设备和方法  20-26
  2.1 实验原料  20-21
    2.1.1 材料  20-21
  2.2 实验用仪器设备  21-23
  2.3 实验内容  23-26
    2.3.1 实验工艺流程  23
    2.3.2 物料的混合  23
    2.3.3 净浆标准稠度需水量的测定及试样成型与养护  23-24
    2.3.4 砂浆标准流动度测定及试样成型与养护  24
    2.3.5 绝干容重测试  24
    2.3.6 热学性能测试  24-25
    2.3.7 漫反射率测试  25
    2.3.8 太阳光吸热实验  25
    2.3.9 SEM 测试试样的制备  25-26
第三章 氧化铁黑对水泥性能的影响  26-34
  3.1 氧化铁黑对水泥力学性能及绝干容重的影响  26-28
  3.2 材料热学性能测试  28-29
  3.3 氧化铁黑对水泥热学性能的影响  29-33
  3.4 本章小结  33-34
第四章 石墨对水泥性能的影响  34-40
  4.1 石墨对水泥力学性能及绝干容重的影响  34-36
  4.2 石墨对水泥热学性能的影响  36-39
  4.3 本章小结  39-40
第五章 炭黑对水泥性能的影响及单掺 SEM 分析  40-50
  5.1 炭黑对水泥力学性能及绝干容重的影响  40-42
  5.2 炭黑对水泥热学性能的影响  42-45
  5.3 SEM 分析氧化铁黑、石墨、炭黑单掺对水泥微观结构的影响  45-49
  5.4 本章小结  49-50
第六章 复掺对水泥性能影响及单复掺对吸热性能的影响  50-58
  6.1 石墨、炭黑及氧化铁黑复掺对水泥力学和热学性能的影响  50-52
  6.2 石墨、炭黑及氧化铁黑复掺对水泥微观结构的影响  52-54
  6.3 单掺及复掺对净浆吸热性能的影响  54-57
    6.3.1 测试方案  54-55
    6.3.2 实验结果与讨论  55-57
  6.4 本章小结  57-58
第七章 石墨、炭黑及氧化铁黑复掺对水泥砂浆性能的影响  58-64
  7.1 石墨、炭黑及氧化铁黑复掺对水泥砂浆力学和热学性能的影响  58-61
  7.2 石墨、炭黑及氧化铁黑复掺对水泥砂浆微观形貌的影响  61-62
  7.3 复掺对砂浆吸热性能的影响  62-63
  7.4 本章小结  63-64
第八章 碳化硅替换部分石英砂对复合材料性能的影响  64-72
  8.1 碳化硅对水泥基复合材料力学性能的影响  64-66
  8.2 碳化硅对水泥基复合材料热学性能的影响  66-69
  8.3 碳化硅对水泥基复合材料微观形貌的影响  69-70
  8.4 本章小结  70-72
第九章 钢纤维对复合材料性能的影响  72-78
  9.1 钢纤维对水泥基复合材料力学性能的影响  72-75
  9.2 钢纤维对水泥基复合材料热学性能的影响  75-76
  9.3 本章小结  76-78
第十章 结论与展望  78-82
  10.1 结论  78-80
  10.2 今后需要解决的问题  80
  10.3 展望  80-82
参考文献  82-87
致谢  87-88
附录  88

相似论文

  1. (ZrB2-ZrO2)/BN复合材料的反应热压烧结及其力学性能,TB332
  2. 超低碳贝氏体钢CO2激光-GMA复合焊接特性研究,TG456.7
  3. Mg-Zn-Y-Zr镁合金的组织结构和力学性能,TG146.22
  4. 碾压混凝土拱坝温度应力仿真分析与分缝设计研究,TV642.2
  5. 混凝土高拱坝三维非线性有限元坝肩稳定分析研究,TV642.4
  6. 微粉的粒度组合对水泥混凝土性能的影响,TU528.041
  7. 引入风险因素影响的商品混凝土信息指导价确定系统研究与建立,F407.92
  8. 基于时程分析法碾压混凝土重力坝抗震稳定性分析,TV642.2
  9. 堆石混凝土综合性能试验与温度应力研究,TU528
  10. 低温胁迫对荷那龙罗非鱼脂肪酸组成与含量的影响,S917.4
  11. 珠三角地区高性能混凝土配合比智能化系统,TU528
  12. 再生混凝土多孔砖用骨料及配合比试验研究,TU528
  13. 废旧聚酯纺织品的回收再利用研究,X791
  14. 凝胶注模SiC-AlN复相陶瓷的制备工艺与性能研究,TQ174.62
  15. 再生骨料半干硬性混凝土制备与成型的试验研究,TU528
  16. ODPA/异构ODA共聚酰亚胺的合成及其性能研究,TQ323.7
  17. 害虫捕食性天敌拟环纹豹蛛烟碱型乙酰胆碱受体毒理学特性研究,S476.2
  18. 一水肌酸对肉鸭胴体组成、肉品质及宰后肌肉能量代谢的影响研究,S834.5
  19. 冻融循环和氯离子侵蚀复合作用下混凝土耐久性分析,TU528
  20. 不同管理模式稻田节肢动物多样性研究,S511
  21. 福州鼓山马尾松年轮α-纤维素稳定碳同位素组成及其对气候变化的响应,S791.248

中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑材料 > 非金属材料 > 混凝土及混凝土制品
© 2012 www.xueweilunwen.com