多尺度增强的微观工程水泥管道涂料的应用基础研究

微观工程水泥（MECC）是一种经微观力学优化设计的纤维增强水泥基复合材料，采用高模量高分子纤维如聚乙烯醇纤维（PVA）来增强水泥砂浆，从而达到基体韧度、界面粘结和纤维特性的最优组合。在受力开裂后纤维能有效桥接裂纹、承担荷载，极大地改善了拉伸延性，具有很高的抗压强度和抗弯韧性。本课题拟采用不同材质纤维、高分子等增强基体，使用不同种类的工业废渣如粉煤灰和高炉矿渣代替MECC中的部分水泥，合成绿色环保的复合材料，可降低基体材料生产中的能耗，减少碳排放，减轻环境负担。利用MECC材料的高延展性、高耐久性和可持续性，将新颖的MECC材料应用于石油天然气管道的涂层保护材料，以制备可弯曲、抗冲击、高强度的新型复合涂料。研究中将系统考察多尺度增强技术路线、原料选择及配比等对涂料性能的影响，优化涂制工艺条件，考察复合涂料在实际工作条件下的综合性能，提出MECC复合涂料的多尺度增强增韧理论。

微观工程水泥（MECC）是一种经微观力学优化设计的纤维增强水泥基复合材料。在受力开裂后纤维能有效桥接裂纹、承担荷载，极大地改善了拉伸延性，具有很高的抗压强度和抗弯韧性。本课题采用不同材质纤维、聚合物乳液等增强基体，使用工业废料如粉煤灰和高炉矿渣代替MECC中的部分水泥，合成绿色复合材料，可降低基体材料生产中的能耗，减少碳排放，减轻环境负担。在本研究中，系统的考察多尺度增强技术路线、原料选择及配比等对MECC复合材料性能的影响，优化涂制工艺条件，考察MECC复合材料影响因素，并提出MECC复合涂料的多尺度增强增韧理论。试验结果表明，在不影响应变硬化性能的同时，环氧乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液有助于MECC复合材料强度的增长。聚合物的添加降低了MECC复合材料的抗腐蚀性能及抗收缩性能。分别添加20%的粉煤灰和40%矿渣有助于基体机械性能的提高。纤维拔出后仍然以剥离的方式拔出，并且表面有明显的摩擦痕迹，表明聚合物乳液有助于基体间摩擦力的增加。这种新颖的MECC复合材料具有很好的弯曲性能和可塑性，可以用作石油天然气管道涂料。