分散相梯度分布对水泥基材料物理力学性能的影响-材料学专业论文.docxVIP

郑州九学硕士学位份文 郑州九学硕士学位份文 摘要 梯度功能材料，是指在材料设计制造过程中#使构成材料的要素沿着厚度方向由一侧 到另一侧呈梯度连续变化，并使材料的性能与功能呈现连续变化的一种新型材料。 本文首次运用水泥基梯度功能材料的概念 F 分析了分散捆在水泥基材料中的作用及其 作用机理，探讨了分散相梯度分布对水泥基复合材料物理力学性能以及功能特性的影响。 在没有专门的水泥基梯度材料成型设备的情况下，采用组分梯度变化，通过分层布料和机 械振动成型的方法，通过合理的控制，基本上保证了组分的相对梯度变化，分层越多 F 梯 度分布连续性越好。 研究工作主要有三个方面: (1) 碳纤维的分散工艺; (2) 碳纤维梯度分布对水泥基材 料电、热性能的影响; (3) 骨料和玻璃纤维线性、抛物线性梯度分布对水泥基材料力学 性能影响。 研究结果表明: (1) 采用甲基纤维素和超细硅粉复合掺拌的分散办法，使纤维充分分 散，导电效果比较理想，为纤维分散提供了一条优良的途径; (2) 碳纤维混凝土中，导电 网络形成后，纤维含量继续增加对电阻率的影响不大。本试验结果表明当含量在 0.3-0.8 %之间时，导电率迅速上升，当 0.8%含量以后，上升速度变缓，碳纤维的掺入对砂浆混 凝土的热膨胀能够起到 一定的抑制作用。碳纤维梯度分布，使得在纤维用量最少的情况下 实现了导电发热功能，并有效地改善了内部温差和温度应力，缓解了应力集中。通电后迅 速发热，随着时间的延长升温速度变缓〈电阻增大 h 最终达到发热和散热的平衡而使温 度恒定; (3) 不同性能骨料的梯度分布可带来比其均匀分布优越的力学性能。骨料梯度分 布时富熟料侧分布于受拉区，承受较大应力，使得总体强度上升 F 尤其抗弯强度的变化幅 度较大。抛物钱梯度不如线性梯度增强效果好，线性梯度变化比均匀分布试件抗折强度提 高了 16% ，抛物线梯度提高了8%; 玻璃纤维的高抗拉强度及较高的弹性模量，提高了纤 维混凝土复合材料的拉伸强度和弹性模量。纤维梯度分布，增强纤维较多的分布于受拉区， 纤维的分布更符合材料(构件〉的受力方式。在承受最大弯拉应力部位，梯度分布的纤维 含量比均匀分布高曹因此梯度分布比均匀分布对抗弯强度的提高更明显 e 抛物线梯度分布 组 28 天抗弯强度比均匀试件提高达 18%，而线性梯度提高6% 。 不同性能与功能的分散相梯度分布，使水泥基材料的物理力学性能得到了明显改善并 可以实现在同一制品上的复合功能，这为水泥基梯度功能材料的设计与进一步发展奠定了 基础?同时展示了水泥基梯度复合功能材料良好的研究价值和应用前景。 却 却 ifi 太学硕士学位悔丈 关键词=水泥基梯度功能材料，分散相，梯度分布，物理力学性能 II 昌等刘大学项士学位夺公式 昌等刘大学项士学位夺公式 Abstract Functionally Graded Materials (FGM) is that the components and the structure of the material are gradient distribution from one side of the material (product) to the other. So far， FGM has been widely used in modern Industries. In this paper，the concept of FGM is firstly applied in cement-based materials to study the ef公ct of dispersion phase grad?ent distribution in cementbased materials on physicomechanical prope口y and functions after 也e effect of dispersion phase and its mechanism in cementbωed materials were analyzed. Without special forming equipment，the gradient distribution of components and the designed propemes of the material can be achieved by the component graded change，layering formation and mechanical vibration. And the study shows that more layers of the structure，smoother tran