利用显微CT表征地质聚合物泡沫材料三维孔隙结构

时间： 2024-02-02 发布者：微旷科技（苏州）有限公司

近日，混凝土领域一区期刊《Cement and Concrete Composites》（IF：10.5）第148期发表了山东大学岩土与结构工程研究中心张旭豪博士为第一作者的最新成果，论文提出了一种开发具有优化孔隙结构和机械强度的地质聚合物泡沫材料（GPF）的新方案。在研究过程中采用了来自微旷科技的高性能X射线显微CT以表征优化后的样品。

论文标题：“Rheological area division method for coupling process parameters to fabricate geopolymer foams with optimized pore structures and mechanical strength”（耦合工艺参数的流变区域划分方法制备具有优化孔结构和机械强度的地聚合物泡沫）

摘要

地质聚合物泡沫材料（GPF）的力学性能深受其基体骨架和孔隙结构的强烈影响。制备基体和孔隙结构所需的工艺参数复杂且相互干扰，对所制备的GPF的物理力学性能具有不可预测的影响；因此，快速优化工艺参数的方法对于制备高性能GPF至关重要。流变特性（即粘度和凝固时间）是建立孔隙结构与工艺参数之间相互关系的关键参数。本文提出了一种流变区域划分方法，以确定流变特性与孔隙结构之间的关系。采用单一质心法和田口法揭示了工艺参数对骨架力学强度和浆料流变特性的影响，进一步指导了物理机械性能优化。利用该方案，制备了孔径均匀、孔隙坚固、孔隙率高、连通孔隙含量高、抗压强度高的GPF。本研究为开发具有所需孔隙结构和机械强度的GPF提供了一种新的方案，有广阔的应用场景。

CT表征与结果

研究利用了微旷科技显微原位CT扫描表征优化工艺参数后样品（1cm×1cm×1cm）的三维孔隙结构，根据结果深入分析了样品的连通孔、独立孔、孔隙大小分布和直径分布情况。

结果（图1）表明，所有样品的孔隙分布都很均匀；M2F5G3Fopt和M4F4G2Fopt的孔隙分布范围较大，而M2F3G5Fopt和 M2F2G6Fopt的孔隙分布范围较小。每个样品都有很高比例的开放孔隙（99.688%-99.905%），而且几乎所有孔隙都是连通的。