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動(dòng)態(tài)蒸汽吸附法在建筑材料研究領(lǐng)域有哪些應(yīng)用？
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現(xiàn)在所見的許多種類的建筑材料，其類別包括隨處可見的水泥和混凝土一直到基于天然材料的復(fù)合物形成新型材料。先進(jìn)的水蒸氣吸附方法（DVS Resolution）能夠提高對(duì)這些材料吸附行為的理解，從而為預(yù)測(cè)其實(shí)際使用性能提供幫助。 1、水泥 動(dòng)態(tài)水吸附（DVS）提供了在相對(duì)濕度變化時(shí)水泥和混泥土發(fā)生反應(yīng)的基本信息，還能夠提供變化對(duì)性能所造成哪些影響，如耐久性、壽命、對(duì)添加物的反應(yīng)。DVS提供的信息能幫助提升水泥與混凝土上述及其他方面的性能。 2、預(yù)水化 所謂的預(yù)水化是水泥暴露在濕氣下吸水的過程。水泥的預(yù)水化是制造商和使用者所密切關(guān)注的現(xiàn)象。它會(huì)導(dǎo)致一些不利的后果，如增加固化時(shí)間、降低壓縮強(qiáng)度、改變流變性能和對(duì)高效增塑添加劑反應(yīng)降低。預(yù)水化涉及與氣態(tài)水分子界面作用和顆粒間的毛細(xì)管凝聚。 3、儲(chǔ)存 就影響水泥的儲(chǔ)存時(shí)間或壽命的因此而言，吸水量是需要著重考慮的。吸水量受到一些參數(shù)的影響，如溫度、放置時(shí)間、相對(duì)濕度和材料的特殊性質(zhì)。水泥在運(yùn)送給客戶時(shí)就已發(fā)生預(yù)水化也會(huì)影響其性能 。預(yù)水化與水泥制造和儲(chǔ)存過程相關(guān)，能夠顯著的改變水泥的性質(zhì)。在DVS的幫助下，可在不同的濕度和溫度下模擬真實(shí)情況，計(jì)算出水泥的使用壽命。 4、孔尺寸 孔尺寸與混凝土的壽命和耐久性有直接關(guān)系。顆粒大小影響混凝土的吸水量，也影響毛細(xì)管凝聚所能利用的孔的比表面積。在多孔的水泥中，水蒸氣分子的傳輸受凝結(jié)和汽化影響，而凝結(jié)和汽化又是發(fā)生在孔表面及其內(nèi)空氣之間的水分子交換過程。 5、擴(kuò)散 水蒸氣的擴(kuò)散取決于孔隙率、混凝土中孔的幾何形狀、孔中液體水的含量。對(duì)于長(zhǎng)期使用的混凝土必須能夠抵抗因諸多因素所致的破壞，如其中的冰凍-解凍循環(huán)、風(fēng)化和硫酸鹽侵蝕。這些因素作用的機(jī)理或多或少受控于混凝土抗水汽侵入性能。采用DVS能夠得到水蒸氣進(jìn)入水泥和混凝土材料的擴(kuò)散常數(shù)。 6、吸附/脫附等溫線 由吸附和脫附等溫線可得到水泥和混凝土的重要信息，水蒸氣吸附等溫線常用于孔徑分布和比表面積的計(jì)算，除此之外，也可以從等溫線中的遲滯效應(yīng)獲得很有用的信息。例如，對(duì)遲滯的解釋可認(rèn)為是相互連通的小孔的存在限制了內(nèi)部中大孔獲得外部水蒸氣分子的能力。采用DVS儀器，測(cè)試為精確的全自動(dòng)的過程、僅需數(shù)日即可獲得吸附和脫附等溫線，將不再是數(shù)周或數(shù)月的易出錯(cuò)且費(fèi)力的勞作。 7、復(fù)合材料 當(dāng)經(jīng)受環(huán)境的沖擊時(shí)，如相對(duì)濕度的波動(dòng)，水分子就會(huì)擴(kuò)散到復(fù)合物的基質(zhì)中。這將對(duì)基材-增強(qiáng)材料之間的連接造成不利影響。通常對(duì)復(fù)合材料而言，長(zhǎng)期暴露在潮濕環(huán)境中會(huì)造成因高分子基質(zhì)水解或形成微裂紋所致的不可逆破壞，高溫能加劇此過程。同時(shí)，水汽擴(kuò)散到基質(zhì)中會(huì)致使玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低并軟化基質(zhì)，導(dǎo)致強(qiáng)度的下降。因此，水含量和在復(fù)合材料上的影響對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者是非常重要的。DVS設(shè)備可用于獲得不同溫度下的復(fù)合物中水吸附數(shù)據(jù)。這有助于此類材料的表征并預(yù)測(cè)其在使用中的性能。 在木-塑復(fù)合物中，由于其中存在的木材的膨脹，水汽的吸附直接影響復(fù)合物的尺寸和耐久性。同時(shí)也增加了真菌或其他微生物的侵蝕的可能性。水的吸附量取決于木材、高分子的量及在復(fù)合物制造前的木材的處理工藝。 8、木材 木材是一種吸水性材料，這是因?yàn)槠浼?xì)胞壁上含有大量的吸水位點(diǎn)，位點(diǎn)主要由極性的羥基基團(tuán)構(gòu)成。當(dāng)木材作為建筑材料時(shí)其大部分性能，如尺寸不穩(wěn)定性、耐久性和真菌侵蝕，與木材的水吸附行為密切相關(guān)。水吸附行為由于受到木材的主要成分的影響而變的復(fù)雜，其內(nèi)的細(xì)胞和纖維素構(gòu)成了錯(cuò)綜復(fù)雜的內(nèi)部細(xì)胞壁構(gòu)象，吸水使其結(jié)構(gòu)發(fā)生持續(xù)的改變，導(dǎo)致了細(xì)胞壁尺寸的變化。 9、修復(fù)材料 在修復(fù)材料中，新舊材料的兼容性是關(guān)注的重點(diǎn)。因此探究陳舊結(jié)構(gòu)中所用建筑材料的水汽侵入性能是非常重要的。建筑的外層結(jié)構(gòu)的水汽滲入能對(duì)材料的熱行為、室內(nèi)空氣質(zhì)量和空調(diào)負(fù)載有重大影響。當(dāng)增加/降低相對(duì)濕度時(shí)用作兼容的材料具有相近的保濕、抗?jié)裥阅�，及相似的熱膨脹率，則材料的復(fù)合就會(huì)有良好的抗水合和潤(rùn)濕性能。DVS儀器能用于測(cè)試這些水蒸氣吸附性能。 10、與其他儀器的聯(lián)用 DVS設(shè)備可與其他儀器如拉曼、XRD等聯(lián)用測(cè)試在相對(duì)濕度變化時(shí)樣品的性能變化。 |
2樓2017-02-12 17:50:37
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