Cement-based material modified by in-situ polymerization: From experiments to molecular dynamics investigation

材料科学 聚合 水泥 水合硅酸钙 抗弯强度 聚合物 复合材料 单体 硅酸盐水泥 固化(化学) 聚丙烯酸钠 硅酸钙 粘结强度 原位聚合 化学工程 化学 有机化学 胶粘剂 图层(电子) 原材料 工程类
作者
Binmeng Chen,Gang Qiao,Dongshuai Hou,Muhan Wang,Zongjin Li
出处
期刊:Composites Part B-engineering [Elsevier BV]
卷期号:194: 108036-108036 被引量:84
标识
DOI:10.1016/j.compositesb.2020.108036
摘要

A critical obstacle to the design of more sustainable and durable cement-based material is its relatively low flexural strength and susceptibility to brittle fracture. In this paper, a novel cement-polymer composite was developed by in-situ crosslinking polymerization of sodium acrylate monomers and the synchronous hydration of ordinary Portland cement. In-situ polymerization in cement paste can significantly shorten the initial setting time to less than 10 min and the cement hydration process is inhibited during ions dissolution and dynamic balance stage. In-situ polymerization produces the intertwined inorganic-organic network, bridging the defections of cement paste at micro-level. Due to the formation of double-network structure, as compared with OPC, the optimized design can obtain 15% improvement in compressive strength and 200% improvement in flexural strength. The monomer to cement ratio and initiator to monomer ratio are essential factors for improving mechanical properties of composites. Furthermore, molecular dynamics is utilized to investigate the structure, dynamics and mechanical properties of interfacial bonds between sodium polyacrylate molecule and cement hydrate. The carboxyl groups in the polyacrylate provides oxygen sites to accept H-bond from protonated silicate tetrahedron and neighboring water molecules. The calcium and sodium ions play bridging role in connecting oxygen atoms in functional group and oxygen in silicate chain of calcium silicate hydrate. The H-bond, O–Ca–O and O–Na–O salt bridges strengthen the interfacial bonding, which inhibits the cracking development and enhance the ductility of cement-polymer composite. Hopefully, this in-situ polymerization strategy can provide valuable insights on high-performance cement-based composite design.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
歪比巴卜完成签到,获得积分10
1秒前
卿卿完成签到,获得积分20
2秒前
云墨完成签到 ,获得积分10
2秒前
SilentStorm完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
4秒前
sunnyfriend完成签到,获得积分10
4秒前
xiaozang完成签到,获得积分10
5秒前
怕黑寻雪完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
李白完成签到,获得积分10
7秒前
正直涵菱发布了新的文献求助10
7秒前
感性的酬海完成签到,获得积分10
8秒前
王王的狗子完成签到 ,获得积分10
8秒前
innyjiang完成签到,获得积分10
10秒前
陆王牛马完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
Ava应助念念采纳,获得10
12秒前
LIAO完成签到,获得积分10
12秒前
迅速凝竹完成签到 ,获得积分10
14秒前
妮妮完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
哈哈哈完成签到,获得积分20
16秒前
快乐随心完成签到 ,获得积分10
17秒前
了一李完成签到 ,获得积分10
17秒前
fqk完成签到,获得积分10
17秒前
活泼新儿完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
老迟到的羊完成签到 ,获得积分10
18秒前
可爱的函函应助sl采纳,获得30
22秒前
CatC完成签到,获得积分10
22秒前
LIKO完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
22秒前
David发布了新的文献求助10
23秒前
23秒前
clock完成签到 ,获得积分10
23秒前
风中小懒虫完成签到,获得积分10
24秒前
cindy完成签到 ,获得积分10
25秒前
Tysonqu完成签到,获得积分10
25秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 3000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Global Eyelash Assessment scale (GEA) 1000
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 550
Research on Disturbance Rejection Control Algorithm for Aerial Operation Robots 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4038388
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3576106
关于积分的说明 11374447
捐赠科研通 3305798
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1819322
邀请新用户注册赠送积分活动 892672
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 815029