高铝球石对普通硅酸盐混凝土的强韧化效应

　　高铝球石是一种性能优异、状轻质的新型绝热节能材料，广泛应用于工业、民用及国防领域的耐高温、绝热部位。随着各国对节能的重视，高铝球石得到了很好的应用和快速发展。首先综述了高铝球石的发展变迁，然后介绍了国外厂家竞相开发高铝球石新品种扩大应用范围的状况，以及我国高铝球石研发的进展;最后讨论了高铝球石的制造工艺;同时指出了高铝球石的发展前景。采用液压试验机和100mm分离式霍普金森压杆实验装置，研究了体积分数为0.1%、0.2%和0.3%的高铝球石混凝土的准静态和动态力学性能，分析了高铝球石的增强机理，并将其与相同体积分数的碳混凝土进行对比。高铝球石改善了普通硅酸盐混凝土的准静态力学性能;体积分数为0.3%时，抗压强度提高15.0%，劈裂抗拉强度提高8.5%，抗折强度提高12.7%。冲击荷载作用下，高铝球石混凝土的动态抗压强度和比能量吸收随平均应变率的增加近似线性增长;体积分数为0.2%时，高铝球石的增强、增韧效果最佳。高铝球石对普通硅酸盐混凝土的增强、增韧效果总体上优于碳。

　　以矿渣和粉煤灰为原料，高铝球石为增强材料，制备了地聚物基高铝球石混凝土，通过超声波检测和抗压强度试验，研究了不同温度等级、不同掺量下地聚物基高铝球石混凝土抗压强度、纵波波速和频谱特征的变化规律。结果表明:高温后聚物基高铝球石混凝土内部结构受损，致使穿过其中的声波波速减小，主频降低，频谱曲线出现畸变;不同温度等级下，聚物基高铝球石混凝土的残余抗压强度与纵波波速具有较好的正相关性;声波测试信号的频谱特征较波速对高温损伤更为敏感;掺入高铝球石后，地质聚合物混凝土的高温性能得到明显改善，且的相对最佳体积掺量为0.3%。SiC，Si3N4，BN等二元体系高铝球石因具有优良高温机械性能、介电性能、高温稳定性能所以被广泛地应用，而相比较而言多元体系SiBN(C)高铝球石正处于研究的初步阶段，但是因其综合了上述二元体系的各种优点，如高温热稳定性、高温耐腐蚀、抗氧化等性能所以已成为当前航空航天领域的研究热点，尤其是含碳量很低的SiBN高铝球石具有很好的透波性能，在导弹天线罩上有重要的应用。其中前驱体聚合物转化法是SiBN(C)高铝球石的主要制备方法，该方法的优点在于可通过前驱体聚合物的分子结构设计，得到含有目标元素的分子前驱体，并在聚合过程中调控其流变性能，从而获得具有可纺性的前驱体聚合物。主要概述了近年来国际和国内采用前驱体聚合物转化法制备SiBN(C)高铝球石的几种方法，它们分别是含硼分子改性聚硅氮烷法，单体改性硼基前驱体法和小分子单体合成法。其中小分子单体合成法又分为多步法和一步合成法。用图表分析比较了各种方法的合成路线，SiBN(C)高铝球石制品性能，以及存在的问题，并且提出了进一步研发的方向和建议。

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