包埋于水泥基材料中的脲醛树脂微胶囊的力学性能和界面特性研究

发布时间：2023-04-26 18:01

　　混凝土材料是目前建筑工程中使用量最多的建筑材料之一,然而作为一种非均质多孔脆性材料,混凝土结构容易出现局部开裂或损伤等现象。如何减少开裂、修复裂缝成为了建筑界亟需解决的问题之一。自修复混凝土材料的出现为建筑行业提供了高效、节能、可持续发展的修复方法。本文研究了基于仿生学原理的脲醛树脂(UF)微胶囊型自修复水泥基材料的力学性能与界面特性,意在分析讨论脲醛树脂微胶囊与水泥基体之间的相互作用与影响。主要研究内容及结论如下:(1)UF微胶囊的表面形貌与力学性能研究:通过SEM分析得到微胶囊为表面粗糙且分布有不均匀颗粒的球状物质;设计了四组经过不同环境处理后的微胶囊试样用于进行纳米压痕测试,发现经过模拟孔溶液(PH=13)处理后的微胶囊力学性能最好且表现出不同的变形及回复特性。(2)水泥基复合材料试样的表面形貌及力学性能研究:设计了仅含有水泥净浆与UF微胶囊的水泥基复合材料试样。基于SEM图像、三维轮廓扫描、纳米压痕测试以及纳米划痕测试结果,发现水泥基体的力学性能远优于微胶囊,靠近微胶囊的水泥基体力学性能有所下降,两者之间存在宽度约10-15μm的力学性能过渡区,其力学性能介乎于水泥基体与微胶囊...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景
    1.3 自修复混凝土技术及水泥基材料微观力学性能的研究现状
        1.3.1 自修复混凝土方法介绍及国内外研究现状
        1.3.2 水泥基材料的微观力学性能研究现状
    1.4 现有研究不足及本文研究内容
第2章 试样制备及测试方法介绍
    2.1 引言
    2.2 原脲醛树脂微胶囊的制备
        2.2.1 微胶囊制备工艺流程
        2.2.2 脲醛树脂微胶囊的几何参数
    2.3 脲醛树脂微胶囊及水泥基复合材料试样的制备与处理
        2.3.1 脲醛树脂微胶囊的纳米压痕试样处理方法及制备过程
        2.3.2 水泥基复合材料的试样制备及处理
    2.4 纳米压痕测试原理及试验方法
        2.4.1 纳米压痕测试基本原理
        2.4.2 纳米压痕测试设备及方法
    2.5 纳米压痕测试原理及试验方法
        2.5.1 纳米划痕测试基本原理
        2.5.2 纳米划痕测试方法
    2.6 本章小结
第3章 脲醛树脂微胶囊及水泥基复合材料试样的表明形貌及纳米压痕测试结果分析
    3.1 引言
    3.2 试样表面形貌特征分析
    3.3 脲醛树脂微胶囊的纳米压痕测试研究
        3.3.1 纳米压痕硬度与弹性模量
        3.3.2 弹性回复率
    3.4 水泥基复合材料试样的力学性能评定
        3.4.1 纳米压痕硬度和弹性模量
        3.4.2 荷载-位移曲线分析
        3.4.3 水泥基体对微胶囊力学性能的影响讨论
    3.5 本章小结
第4章 水泥基复合材料试样的纳米划痕力学性能及界面特性分析
    4.1 引言
    4.2 纳米划痕测试结果分析
    4.3 纳米划痕硬度分析
    4.4 水泥基与微胶囊的界面过渡区讨论
    4.5 本章小结
第5章 水泥基复合材料试样的力学性能模拟及几何分析
    5.1 引言
    5.2 纳米压痕测试(5000nm)结果分析
    5.3 水泥基复合材料的有限元模型建立
    5.4 有限元模拟结果分析
        5.4.1 界面接触参数对模拟结果的影响
        5.4.2 微胶囊弹性模量对模拟结果的影响
        5.4.3 模拟结果分析
    5.5 几何理论模型建立与分析
    5.6 本章小节
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
指导教师对研究生学位论文的学术评语
学位论文答辩委员会决议书



本文编号：3801947