海相水泥基材料研究

发布时间：2020-03-23 06:21

【摘要】：研发与海洋环境相适应的新型海工材料,既很重要亦很必要!在海洋环境中,利用海水、海砂及海岩等海相组份制备的海相水泥基材料(Marine cement-based materials,MCM)市场潜力巨大,是新型海工材料的重要组成部分,为实现其安全、高效应用,应尽快开展系统深入的物化及工程力学性能研究!本文以海水海砂为主要原料,经专门配合比设计,完成标准材料样本制备养护,并以材料组份及龄期为主要影响因素,借助能谱分析(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)、衍射测试(X-ray Diffractometer,XRD)、电镜扫描(Scanning Electron Microscope,SEM)、CT在线加载(Computer tomography,CT)等多尺度实验手段,对海相水泥基材料劣变做全程可视化观测分析,试图揭示此类材料多尺度意义下的损伤机制,主要工作和成果如下:研究首先使用MP523离子浓度计、Malvern激光粒度仪、D8 Advance Davinci衍射仪以及FEI QUANTA 250扫描电镜等设备,就各组份物理化学性能做系统测试分析,得到如海水离子构成、海砂矿相特征、集料粒组分布等关键信息,并就这些因素对海相水泥基材料物化及工程力学行为的影响做初步探究。继而依据各组份物理化学性能,针对海相水泥基材料之一的海相砂浆Marine mortar,MM)制定专门配合比,经标准制备养护,完成实验研究用材料样本的编号、储备;进一步通过EDS定量分析,明确MM的主要构成元素包括Si、Ca、Na、Al等;基于此,对各龄期MM样本的核心矿相做衍射分析,研究获知:如立方晶系水化硅铝酸钙等是形成材料强度的主要海相组构;同时利用电镜扫描各龄期MM样本的初始微观结构,探明在500 nm~200μm微观尺度下,如Ca盐蜂窝结构、K盐立柱结构、Na盐花簇结构等微观形貌将对材料宏观力学行为起控制作用。基于微观物化分析,研究还使用高精度多层螺旋CT并配合SEM测试,探究目标材料的动态微细观物理力学行为,获得了MM的本构关系曲线及动态劣化图谱;通过自由能计算定义了MM损伤变量,得到了其损伤劣变的基本特征;基于此,研究还分析了200μm~1mm细观尺度下,MM材料由微细观病灶形成、细观裂隙扩展到宏观骨干裂缝切割的失效全程。研究进一步使用单轴加载方式,探讨了各类MM材料在大于1mm宏观尺度下的工程力学特性,得到了各龄期下目标材料的极限抗压强度分布特征。
【图文】：

海水,盐类,舟山,含量分布

舟山长峙岛附近海域，取样时间为样本直接倾注使用，以模拟现场材盐等成分，而这些成分会和水泥产故要对取自舟山长峙岛海域的海水响。本研究的主要目的之一就是确些物质是不确定的，故查阅了大量应的成分，，利用相关检测设备和检量测试，海水 pH 值为 7.62，研究。

海砂,粒级分布,筛分试验,博士

6试验的海砂粒级分布(注：数据来自于王亚军博士课 Distributions of the marine sand sizes from the sieving 得本次研究所用海砂样本的总体细度模数 Fm 粒度试验的海砂粒级分布(注：数据来自于王亚军博Distributions of the marine sand sizes from the Malvern
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P75;TV431

【参考文献】