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当期目录

    2022年 第41卷 第5期    刊出日期:2022-05-15
    上一期   
    封面故事
    高性能长波红外光学窗口材料———CVD ZnS
    钱纁
    2022, 41(5):  1848-1848. 
    摘要 ( 29 )   PDF (613KB) ( 35 )  
    相关文章 | 计量指标
    中材人工晶体研究院有限公司独立研发的元素级ZnS为第三代长波红外ZnS窗口材料,采用了独特的固体单质化学气相沉积工艺,高温成像性能达到500 ℃以上。表面镀制抗气动热力膜层后,产品具有出色的中长波红外透过性能、高温红外成像性能及抗热冲击性能,适用于多种恶劣环境。
    水泥混凝土
    海水海砂混凝土研究进展
    关国浩, 王学志, 贺晶晶
    2022, 41(5):  1483-1493. 
    摘要 ( 66 )   PDF (3212KB) ( 82 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    利用海水海砂替代淡水河砂制备混凝土不但能缓解土木工程行业对资源的消耗,而且对于沿海城市及远海岛礁建设而言,就地取材节约了大量的运输成本和时间成本,因此,对于海水海砂资源化利用的研究变得尤为重要。以海水海砂混凝土为研究对象,通过对比国内外学者对海水海砂特性的研究,综合分析了海水海砂混凝土力学性能以及干湿循环和冻融循环下耐久性能以及海水海砂混凝土与纤维增强聚合物(FRP)筋组合结构粘结性能的发展规律。最后对目前海水海砂混凝土研究成果进行了总结,并对未来的研究内容提出了建议。
    纳米SiO2对超硫酸盐水泥性能影响研究
    李贝贝, 陈衡, 侯鹏坤, 王晓伟, 程新
    2022, 41(5):  1494-1501. 
    摘要 ( 52 )   PDF (3756KB) ( 52 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了克服超硫酸盐水泥(SSC)早期强度低的难题,探究了纳米SiO2(NS)对SSC水化硬化性能的调控效果与机理。研究了NS对SSC力学性能、产物组成、微观结构和形貌,以及孔隙结构的影响规律。结果表明:掺入NS可显著提升SCC力学性能,其中3 d抗压强度提升了32%,3 d抗折强度提升了28%,90 d抗压强度提升了近一倍;同时,NS能够显著密实SSC孔隙结构,使其临界孔径从72.8 nm降低至6.5 nm。NS的增强机理主要为促进矿粉水化,增加产物中C-(A)-S-H凝胶的生成量和聚合度。本文证明了NS提升SSC水化硬化性能的可行性,为低碳SSC的性能提升提供了新思路。
    DAP超分子水凝胶驱动自修复水泥基材料
    陈伟, 李玥, 刘翔, 唐焱杰, 唐佩
    2022, 41(5):  1502-1509. 
    摘要 ( 18 )   PDF (14842KB) ( 10 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了延长混凝土的使用寿命,发展了一种2,6-二[N-(羧乙基羰基)氨基]吡啶(DAP)超分子水凝胶驱动自修复水泥基材料和诱导羟基磷灰石自修复技术。DAP超分子水凝胶通过负载NH4H2PO4,在碱性条件下实现修复剂的智能化响应释放。将负载修复剂的DAP超分子水凝胶和中空玻璃管复合制备自修复构件,并开展了裂缝修复和护筋性能试验。结果表明:经过28 d的修复,0.592 mm宽的裂缝表面被修复,修复产物为羟基磷灰石;加入修复构件后,能够减缓钢筋锈蚀。在裂缝处,自修复成分释放后生成的修复产物使得裂缝的底部被填堵,阻隔了有害离子和气体的入侵通道。
    不同温度下合成沸石对铝酸钙水泥水化行为的影响
    刘文静, 单江博, 廖宁, 李亚伟, 潘丽萍, 戴亚洁, 朱天彬
    2022, 41(5):  1510-1521. 
    摘要 ( 18 )   PDF (19347KB) ( 9 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    铝酸钙水泥的水化行为与物相组成、粉体粒径、水化温度、外加剂等因素密切相关。已有研究发现沸石结构矿物对铝酸钙水泥的水化行为影响显著,而作用机制有待进一步研究。本文采用XRD、SEM、FTIR、综合热分析以及电导率测试方法,系统研究了不同养护温度(20 ℃、25 ℃、30 ℃和40 ℃)下合成沸石对铝酸钙水泥水化行为的影响及作用机理。结果表明,合成沸石对铝酸钙水泥水化行为的影响与不同养护温度下离子浓度有关。在20 ℃养护时,铝酸钙水泥的溶解程度较低且沸石具有超高的比表面积及离子吸附能力,离子浓度难以达到饱和,延长了诱导期,从而延缓了铝酸钙水泥的水化;在25~40 ℃养护时,沸石的微孔结构和超高比表面积为水化产物提供更多成核位点,进而促进了铝酸钙水泥的水化。此外,合成沸石的引入有效消除了铝酸钙水泥在25 ℃养护时的异常凝结行为。
    钢纤维增强水泥基复合材料增韧机理研究
    曲博扬, 卿龙邦
    2022, 41(5):  1522-1528. 
    摘要 ( 23 )   PDF (1410KB) ( 18 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    钢纤维可有效阻碍水泥基材料中微裂缝的产生和发展,提高其抗裂能力。基于Eshebly等效夹杂理论和最大周向应力准则,获得了平面应力条件下无限大薄板中裂缝与钢纤维相互作用的应力强度因子(SIF)解,推导了掺入纤维后的Ⅰ-Ⅱ复合型断裂裂缝尖端最大应力表达式。根据掺入钢纤维前后裂缝尖端最大应力比,分析了钢纤维方向、位置和弹性模量对增韧效果的影响。结果表明,钢纤维通过改变裂缝尖端应变场,影响应力强度因子,从而降低尖端最大应力。当钢纤维方向与裂缝方向垂直时,裂缝尖端最大应力比最小,定向后钢纤维的增韧效果最明显。钢纤维的增韧效果主要受纤维方向影响,而受纤维弹性模量的影响小。
    纤维水泥基材料抗冻性与孔结构关系的变化规律
    何晓雁, 张天晓, 王辰昊, 武皓杰
    2022, 41(5):  1529-1538. 
    摘要 ( 14 )   PDF (4648KB) ( 4 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文探究了冻融循环过程中纤维水泥基材料性能的变化规律与劣化机理。采用压汞法测量纤维水泥基材料在未经历冻融和经历300次冻融循环后,其孔隙特征参数(总孔体积、总孔隙率、最可几孔径、临界孔径和平均孔径)与体积百分比(无害孔、少害孔、有害孔和多害孔)。并运用灰色相对关联度将纤维水泥基材料在未经历冻融和经历300次冻融循环后的抗冻性指标与孔隙特征参数和体积百分比分别进行关联分析。研究表明,随着冻融循环次数的增加,纤维水泥基材料的质量损失率逐渐降低,即质量呈现增加趋势,抗压强度、动弹性模量和超声波波速均有不同程度的减小。其内部孔隙特征参数和体积百分比的变化规律可以解释抗冻性指标产生变化的微观原因。经历过冻融循环后,纤维水泥基材料的平均孔径和孔隙体积百分比与抗冻性指标的相对关联度有明显的提高。
    氧化石墨烯改性水泥砂浆抗氯离子渗透性能
    陈妤, 李创创, 李国浩, 董凯, 刘荣桂, 陆春华
    2022, 41(5):  1539-1546. 
    摘要 ( 14 )   PDF (5111KB) ( 8 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用快速电通量法及长期氯盐浸泡试验,研究了氧化石墨烯(GO)改性水泥砂浆的抗氯离子渗透性能,分析了电通量与表观氯离子扩散系数之间的关系,并通过扫描电镜(SEM)分析了其微观结构。结果表明:掺入适量的GO能够提升水泥砂浆的抗氯离子渗透性能,当掺量为0.06%(质量分数)时最显著,与无GO的对照组相比,水泥砂浆的电通量和氯离子侵蚀深度分别降低了34.5%和27.2%;长期氯盐浸泡60 d、120 d后,0~5 mm处的自由氯离子浓度最高分别降低了28.4%和15.3%;电通量与表观氯离子扩散系数之间存在良好的线性关系;GO有效调节了水化产物形状,减少了内部孔隙,使其微观结构更加密实,从而提升了水泥砂浆抗氯离子渗透性能。
    涂层对速凝3D打印水泥砂浆力学性能的影响
    向忆寒, 陈旭浩, 邓永杰, 包亦望, 李维红
    2022, 41(5):  1547-1553. 
    摘要 ( 14 )   PDF (6945KB) ( 14 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    3D打印砂浆普遍存在层间界面粘结较弱、抗折强度较低的问题,而膨胀水泥浆涂层涂覆于砂浆表面可产生表层压应力,进而提升其抗折强度,作为界面剂涂覆于层间可同时增强其界面粘结强度。本文通过将硫铝酸盐水泥与膨胀剂混合而成的涂层涂覆于速凝3D打印砂浆的表面与层间,研究了该涂层对不掺纤维及掺0.5%(体积分数)玄武岩纤维3D打印砂浆试件力学性能的影响规律。结果表明,涂覆层间涂层对无纤维与掺纤维速凝3D打印砂浆的层间界面粘结强度提升率分别为21.4%、12.2%,同时对其抗压强度也有一定提升作用。仅涂覆表面涂层与仅涂覆层间涂层对3D打印砂浆的抗折强度提升效果相当;同时涂覆表面及层间涂层对3D打印砂浆的抗折强度提升效果最显著,与无纤维、掺纤维的无涂层试件相比,提升率最高分别可达44.2%、23.2%。涂层对于无纤维3D打印试件层间粘结强度及抗折强度的提升效果优于掺纤维试件。
    湿度对水化硅酸钙力学性能影响的分子动力学模拟
    刘士达, 李宗利, 童涛涛, 李云波, 肖帅鹏
    2022, 41(5):  1554-1561. 
    摘要 ( 18 )   PDF (9241KB) ( 8 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    水化硅酸钙(C-S-H)是水泥水化产物中最重要的组成成分,是水泥基材料的主要胶凝相。C-S-H层间水对其纳米结构和力学性能会产生显著影响。利用分子动力学研究了不同湿度C-S-H在结构和力学性能方面的差异。通过原子径向分布函数和浓度分布、弹性常数以及应力应变关系分析了湿度对C-S-H结构和弹性性质以及拉伸、压缩、剪切力学性能和变形性能的影响。结果表明:湿度增加会导致C-S-H中Si、Ca原子近程范围内的O原子集聚增多,还会导致C-S-H层间距离增大,分层更加明显,同时会降低C-S-H的弹性性质;湿度的增加会降低C-S-H拉伸、压缩、剪切力学性能和变形性能;湿度对抗拉与抗剪强度影响较大,对抗压强度影响较小,对拉伸时的变形性能影响最大,对压缩时的变形性能影响最小。
    复合缓凝剂对高强磷酸镁修补砂浆性能的影响
    杨辉, 徐鹏, 袁伟, 李磊, 柯伟席, 田晓航, 周天正
    2022, 41(5):  1562-1569. 
    摘要 ( 14 )   PDF (1507KB) ( 10 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文研究了一元缓凝体系和二元复合缓凝体系对高强磷酸镁修补砂浆凝结时间、流动性能和力学性能的影响。结果表明:在一元缓凝体系中,与硼砂和三聚磷酸钠相比,单掺蔗糖的缓凝效果最优,但蔗糖掺量过高会显著降低磷酸镁修补砂浆的流动性能和早期力学性能;在二元复合缓凝体系中,硼砂和蔗糖组成的二元缓凝体系的缓凝效果优于硼砂和三聚磷酸钠组成的二元缓凝体系,在硼砂5%(质量分数)和蔗糖2.5%(质量分数)时,磷酸镁修补砂浆的凝结时间达到18 min,流动度为230 mm,1.5 h、3 d和28 d强度分别为22.6 MPa、56.8 MPa和62.4 MPa,实现了磷酸镁修补砂浆在凝结时间和早期强度之间的动态平衡。
    超高性能混凝土流变特性及其调控研究
    李珂珂, 李龙, 何友林, 茹军辉, 余睿, 徐刘浏, 范定强, 王志宇
    2022, 41(5):  1570-1577. 
    摘要 ( 21 )   PDF (3241KB) ( 8 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了实现超高性能混凝土(UHPC)流变特性的高效调控,采用膨润土作为辅助胶凝材料并对制备的UHPC进行了性能评估,包括UHPC浆体的流动度、静态屈服应力、动态屈服应力、塑性黏度和触变性,并系统分析了不同掺量的膨润土对UHPC浆体流变性能的影响。结果表明:随着膨润土掺量增加,UHPC浆体的流动度整体表现为下降趋势,下降幅度逐渐增大;当膨润土掺量由0%增加到15.0%(质量分数)时,UHPC浆体静态屈服应力、动态屈服应力和塑性黏度均显著增大,分别提高了约17.05倍、5.78倍和1.16倍;随着膨润土掺量增加,滞回环面积和触变指数增大,触变性得到明显改善。同时,掺入膨润土后仍然满足UHPC的优异力学性能要求。
    混杂钢纤维超高性能混凝土梁裂缝分形理论研究
    范小春, 葛腾, 梁天福
    2022, 41(5):  1578-1588. 
    摘要 ( 9 )   PDF (13748KB) ( 0 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    混凝土梁在受弯过程中表面裂缝分布及演化的宏观特征可以反映其受弯性能,本文基于不同废旧轮胎钢纤维(WTSF)取代率的玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋混杂钢纤维超高性能混凝土梁受弯试验结果,利用分形理论分析试验梁表面裂缝开展情况。结果表明,BFRP筋混杂钢纤维超高性能混凝土梁表面裂缝分布具有分形特征,满足自相似性,分形维数的变化区间为[0.892,1.064]。探讨了梁表面裂缝分形维数与施加荷载值、WTSF取代率、跨中挠度和最大裂缝宽度之间的关系,并分别拟合了WTSF取代率与完全破坏状态下全梁区和纯弯段分形维数的函数关系。分形维数与施加荷载值、跨中挠度和最大裂缝宽度均呈对数函数关系,完全破坏状态下,WTSF取代率变大会增大梁表面裂缝的分形维数,但总体来说不利影响并不明显,研究结果可为超高性能混凝土的工程实际应用提供参考。
    低温养护下矿物掺合料湿喷混凝土力学性能及配比优化研究
    杨帆, 张友锋, 余姚
    2022, 41(5):  1589-1598. 
    摘要 ( 15 )   PDF (5922KB) ( 176 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为系统研究粉煤灰掺量、硅灰掺量及养护温度对湿喷混凝土力学性能的影响规律,通过设计正交试验对湿喷混凝土抗压强度进行极差和方差分析。结果表明:湿喷混凝土抗压强度随养护龄期增加而增大,但抗压强度增幅随养护龄期延长而减弱;增加硅灰和粉煤掺量均能有效提高湿喷混凝土抗压强度,但粉煤灰掺量超过10%(质量分数,下同)后,粉煤灰掺量的增加对混凝土后期抗压强度没有显著的影响;三因素对湿喷混凝土抗压强度影响程度顺序为硅灰掺量>养护温度>粉煤灰掺量;湿喷混凝土抗压强度对矿物掺合料的敏感性与养护温度呈正相关,增大养护温度能够提高矿物掺合料对湿喷混凝土抗压强度的改善效果;随着养护温度的提高,团絮状胶凝物质大量生成,水化产物黏结得更为密实,混凝土的抗压强度和承载性能得到进一步增强;构建多元非线性回归模型能够对混凝土抗压强度进行预测,并且湿喷混凝土在硅灰掺量、粉煤灰掺量及养护温度分别为15%、15%和10 ℃时具有最佳的抗压强度。
    轴压与偏压状态下混凝土损伤全过程声发射特征参数分析
    曾志伟, 梁剑, 曾宇鑫, 余波
    2022, 41(5):  1599-1608. 
    摘要 ( 7 )   PDF (12044KB) ( 1 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    声发射技术可以评估混凝土的损伤演化过程。为合理描述混凝土的受压损伤演化过程,开展了轴压和偏压状态下混凝土损伤全过程的声发射试验,分析了轴压和偏压状态下混凝土损伤全过程声发射特征参数的演化规律,进而合理遴选了描述混凝土损伤演化过程的声发射特征参数,揭示了混凝土应力-应变曲线特征点与声发射特征参数特征点之间的对应关系。分析表明:振铃计数、持续时间、幅值、信号强度和平均频率可以较好地表征轴压与偏压状态下混凝土损伤的演化规律;混凝土试件受压破坏过程中声发射特征参数特征点与应力-应变曲线特征点之间具有高度的相关性,其中声发射特征参数特征点中的第一个分界点对应于应力-应变曲线弹性阶段的起点,第二个分界点对应于应力-应变曲线的峰值应力点,信号强度的最大突变点对应于应力-应变曲线的开裂点。
    基于均匀化理论的混凝土等效弹性模量预测
    陈思翰, 吕方涛, 黄威, 王玲玲, 孔德文
    2022, 41(5):  1609-1616. 
    摘要 ( 9 )   PDF (3471KB) ( 2 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在细观层次上,将混凝土视为由骨料、水泥砂浆及骨料-水泥砂浆间界面过渡区构成的三相复合材料,基于Python语言,运用蒙特卡罗方法建立具有周期性的混凝土单胞模型,结合均匀化理论和周期性边界条件,提出了考虑界面层作用的混凝土等效弹性模量预测方法。采用已有文献结果验证了模型预测值的有效性,在此基础上,进一步研究单胞尺寸、界面层厚度、骨料体积率及骨料最大粒径对混凝土等效弹性模量的影响规律。结果表明,混凝土单胞模型可有效预测混凝土复合材料的弹性性能,与已有方法预测结果的误差范围为1.87%~4.97%,混凝土单胞模型的尺寸建议以150 mm为宜,20%~40%内的骨料体积率对混凝土等效弹性模量的影响最为明显,而界面层厚度与骨料最大粒径对混凝土弹性模量的影响较小,呈单调递减或单调递增的影响规律。
    基于改进物元可拓模型的水工混凝土耐久性影响因素分析
    张娇艳, 贡力, 贾治元, 李义强, 康春涛
    2022, 41(5):  1617-1626. 
    摘要 ( 8 )   PDF (2406KB) ( 3 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    我国西北盐渍地区长距离输水工程由于冻融、干湿、盐侵等作用,对水工混凝土耐久性产生不利影响,直接影响输水稳定性及工程的安全运行与效益发挥。本文以甘肃省引大入秦工程输水建筑物为背景,基于室内加速试验,针对干湿-冻融和干湿-冻融-盐侵两种工况,研究质量损失率、抗压强度损失率、相对动弹性模量等耐久性指标变化情况,采用改进物元可拓模型综合分析矿粉、粉煤灰、引气剂、聚丙烯4种因素对水工混凝土耐久性的影响程度,并将计算结果与试验结果、实际状况开展比对分析。结果表明:在干湿-冻融工况中,粉煤灰对于水工混凝土耐久性的影响较矿粉、引气剂、聚丙烯显著,而在干湿-冻融-盐侵工况中,聚丙烯的影响最为显著,且最为敏感;采用改进物元可拓模型综合分析以上4种影响因素,影响程度依次为聚丙烯(3.450 9)>粉煤灰(2.509 0)>矿粉(2.447 2)>引气剂(2.232 5),且根据等级变量特征值的大小可判断大循环后混凝土试块的状态,与实际状况相符。因此改进物元可拓模型可以综合分析盐渍区水工混凝土耐久性的影响因素,具有一定的实用价值。
    沿海混凝土结构氯离子对流区深度计算模型
    郝磊, 陈峰, 彭文锋, 查斌
    2022, 41(5):  1627-1637. 
    摘要 ( 9 )   PDF (8676KB) ( 3 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    沿海干湿交替环境下的氯离子传输方式和影响机理等问题是混凝土耐久性研究的主要内容,描述混凝土内部氯离子传输行为的计算模型通常由偏微分方程组成,求解方法较为复杂。为了简单而相对精确地分析氯离子的传输过程,本文提出了计算修正Fick定律模型中对流区深度参数Δx的新途径,通过综合考虑混凝土细观尺度组成、环境温度场变化、水分迁移和氯离子传输等因素,建立起干湿交替区域氯离子传输的计算模型,依据该模型可以较为准确地得到Δx的数值,进而对不同服役环境中的氯离子传输展开分析,根据计算结果给出考虑服役时间、日平均气温和干燥湿润时间比等参数的对流区深度Δx时变公式。这些公式提高了预测干湿交替环境中氯离子传输的修正Fick定律模型的适用性与准确性,可为干湿交替环境中的混凝土结构耐久性设计提供了简单有效的计算方法。
    资源综合利用
    自密实再生混凝土工作及力学性能研究进展
    牟新宇, 于子浩, 鲍玖文, 张鹏
    2022, 41(5):  1638-1648. 
    摘要 ( 11 )   PDF (4040KB) ( 1 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    自密实混凝土具有高流动性、抗离析性及较好的自密实性等特点,有利于提升工程质量及降低工程成本。将再生骨料应用于自密实混凝土中,可实现建筑废弃物的循环利用。为了确保自密实再生混凝土在工程应用过程中的可行性与安全性,还需在其工作性与力学性能等方面进行大量改性研究。基于自密实混凝土的流变密实机理,归纳总结了自密实混凝土的配合比设计原理,总结并评述了自密实再生混凝土的工作性能、力学性能的研究进展。最后,分析了自密实再生混凝土工作及力学性能研究所存在的问题,并对其前景进行展望,有助于推动自密实再生混凝土大规模地应用于实际工程中。
    沸石对海水拌合超高性能混凝土性能的影响
    孙美娟, 姚丕强, 黄雄, 余睿, 水中和, 蒋春园, 范定强
    2022, 41(5):  1649-1655. 
    摘要 ( 16 )   PDF (4291KB) ( 5 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    利用沸石部分或完全(体积分数为0%、50%、100%)取代海水拌合超高性能混凝土(UHPC)中的河砂,对比研究了沸石对海水拌合UHPC宏观和微观性能的影响。结果表明,海水拌合促进UHPC的水化,从而缩短UHPC的凝结时间,提高UHPC的抗压强度和自收缩,而沸石吸收氯离子会抑制氯离子的加速水化作用,使海水拌合UHPC的凝结时间延长,抗压强度降低。此外,沸石的内养护作用可以有效改善海水拌合UHPC的自收缩,且效果比在淡水拌合UHPC中更好,这主要是因为沸石在海水拌合UHPC中释水的时间更早且更长。由于多孔沸石的强度低于河砂,所以UHPC的早期抗压强度随着沸石含量的增多而逐渐降低,养护至28 d后,沸石的内养护作用优化了界面过渡区,从而促使后期硬化浆体进一步密实。
    玄武岩纤维改善再生混凝土抗氯离子渗透性能研究
    魏康, 李犇, 孙峤
    2022, 41(5):  1656-1662. 
    摘要 ( 9 )   PDF (3330KB) ( 3 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为研究玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响,本文对4种玄武岩纤维体积掺量(0%、0.2%、0.4%、0.6%)下5个粗骨料质量替代率(20%、40%、50%、60%、80%)的再生混凝土及1组普通混凝土进行了电通量试验,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和压汞法(MIP)从水泥水化和孔结构的角度探究了玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能影响的微观机理。结果表明,玄武岩纤维显著提高了再生混凝土抗氯离子渗透性能,其中玄武岩纤维掺量为0.2%,粗骨料质量替代率为50%时改善效果最好且优于普通混凝土。基于FTIR发现玄武岩纤维是通过改变再生混凝土水化产物C-S-H的聚合度和CaCO3的生成而改善其抗氯离子渗透性能。通过MIP得出最优组合掺量下,再生混凝土的孔径分布得到优化,孔隙率最小,进而提高了其抗氯离子渗透性能。
    黄麻纤维加筋黄土动力特性研究
    刘继鹏, 张哲
    2022, 41(5):  1663-1668. 
    摘要 ( 7 )   PDF (3789KB) ( 0 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为探究黄麻纤维加筋黄土动力特性,将价格低廉且性能优良的天然黄麻纤维按照一定质量掺比加入到黄土中。利用动三轴设备,从动应力-应变关系、动弹性模量、阻尼比等指标分析不同黄麻纤维质量掺比下黄土的动力特性,并研究其加筋机理。结果表明:黄麻纤维加筋黄土的动应力随黄麻纤维质量掺比的增加,呈先增大后减小的趋势,且相同应变条件下,黄麻纤维质量掺比达到0.3%时,动应力达到最大;不同黄麻纤维质量掺比下的加筋黄土动弹性模量均大于素黄土,且动弹性模量随动应变的增加而下降;掺入一定质量的黄麻纤维可有效降低阻尼比,且不同围压(100 kPa、200 kPa、300 kPa)下最大阻尼比较最小阻尼比下降幅度均值分别为91%、120%、100%;SEM照片表示,过多纤维的掺入会使纤维互相纠缠,导致动力特性等指标下降。
    纳米SiO2和聚丙烯纤维对煤矸石二灰混合料改性试验研究
    储安健, 李英明, 黄顺杰, 陈莞尔
    2022, 41(5):  1669-1676. 
    摘要 ( 11 )   PDF (8100KB) ( 6 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了研究纳米SiO2和聚丙烯纤维对煤矸石二灰混合料力学性能及水稳定性能的影响,通过无侧限抗压强度试验、劈裂试验测得各组试件改性前后强度值,并对干湿循环后试件质量、强度值及声发射特性进行分析。结果表明:纳米SiO2可以提高煤矸石二灰混合料的抗压强度,掺量为2.5%(质量分数)时效果最佳;同时加入纳米SiO2和聚丙烯纤维可以进一步提升混合料的力学性能,掺加2.5%纳米SiO2和0.15%(体积分数)聚丙烯纤维时煤矸石二灰混合料力学性能最好;掺加2.5%纳米SiO2和0.10%(体积分数)聚丙烯纤维的煤矸石二灰混合料水稳定性能最佳。
    粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响
    张腾腾, 王传林, 张宇轩, 刘泽平
    2022, 41(5):  1677-1688. 
    摘要 ( 15 )   PDF (6875KB) ( 6 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    通过宏观力学性能、化学收缩、pH值、氯离子浓度等测试和SEM、XRD等微观表征研究粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响。结果表明:为维系钢筋钝化膜稳定,高温蒸养时粉煤灰掺量不宜大于30%(质量分数,下同),标养时粉煤灰掺量不宜大于50%;海水海砂高性能混凝土中游离Cl-浓度随养护时间波动,前期先升高后骤降,后期缓慢增加,标养条件下Cl-浓度明显低于高温蒸养条件下;海水海砂高性能混凝土具有早强性,其强度随粉煤灰掺量增加大致呈下降趋势,高温蒸养可明显提高混凝土抗折、抗压强度;粉煤灰掺量越多,残留的未水化颗粒越多,高温蒸养可有效改善混凝土微观结构,提高致密性;粉煤灰掺量过多或过少均会增加硅酸盐水泥体系的化学收缩,粉煤灰掺量为30%和40%时混凝土化学收缩值较小。
    基于高温活化钼尾矿地质聚合物胶凝材料制备与抗压强度
    王民, 李亚威, 阎爽
    2022, 41(5):  1689-1695. 
    摘要 ( 11 )   PDF (6345KB) ( 4 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    钼尾矿具有高结晶度的矿物相和低品位的金属元素,开发利用性难,环境危害大。本文基于钼尾矿的矿物学特性,结合X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了热处理温度和时间对钼尾矿物相成分和微观形貌特征的影响,揭示了钼尾矿热活化改性机理;基于最优热处理温度,成功制备出碱激发地质聚合物(AAG)胶凝材料,并研究了热处理时间对其固化时间和抗压强度的影响。研究结果显示:850 ℃热处理2 h显著提高了钼尾矿中活性硅(铝)组分的含量;钼尾矿颗粒的表面粗糙度随着热处理时间增加而增大,其火山灰活性得到显著提高;由经过850 ℃热处理2 h的钼尾矿制备的AAG在室温条件下固化时间显著降低,相较于由未处理钼尾矿制备的AAG,固化时间由168 h缩短至48 h,且养护14 d后的抗压强度提高了2倍,达到了35.7 MPa。研究结果拓宽了可用于合成地质聚合物的原料来源,为钼尾矿在建筑材料方向的利用提供了一种可行的活化改性方案。
    LDHs对碳酸盐激发胶凝材料早期水化反应与力学性能的影响
    袁波, 汪恒昆, 陈伟, 唐佩
    2022, 41(5):  1696-1703. 
    摘要 ( 16 )   PDF (6399KB) ( 3 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    碳酸盐激发胶凝材料具有低环境影响、易操作、良好材料性能等特点,但也存在抗压强度发展慢等问题,限制其在实际工程中的应用。本研究以层状双氢氧化物(LDHs)为关键改性材料,探究LDHs掺入后碳酸钠激发矿渣的早期性能,结合等温量热法、XRD、TG-DTG、SEM和压汞仪(MIP)等材料表征测试方法,系统分析LDHs对碳酸盐激发胶凝材料水化反应及产物的影响规律。研究结果发现,随着LDHs掺量的增加,碳酸钠激发矿渣早期水化反应速率显著提升。LDHs可作为纳米晶核位点促进水滑石和C-S-H凝胶生长,加快碳酸盐激发胶凝材料早期主要水化产物的生成。水化早期试样孔隙结构得到改善,其1 d抗压强度最高可达22 MPa。
    电石渣-矿渣复合胶凝材料性能研究
    万宗华, 张文芹, 刘志超, 王发洲
    2022, 41(5):  1704-1714. 
    摘要 ( 20 )   PDF (16078KB) ( 234 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    电石渣作为一种工业废渣,其碱度较高,综合利用率较低。为了解决过量的电石渣,利用电石渣的强碱性,研究了电石渣对矿渣胶凝体系的碱激发性能。利用电石渣碳化反应可生成碳酸钙的特性,探索了不同碳化制度对电石渣碱激发矿渣胶凝体系的性能影响规律。结果表明:大掺量电石渣对矿渣胶凝材料有很好的碱激发效果,生成大量的C-(A)-S-H凝胶,而复掺粉煤灰和偏高岭土胶凝体系性能最佳;电石渣-矿渣复合胶凝体系经过不同碳化制度处理后,胶凝体系力学性能有效提升;使用CO2气体作为外部碳化源,材料基体表层生成致密结构,基体力学性能提升;使用尿素作为内部碳化源,基体内部碳化均匀,胶凝体系力学性能提升。
    硅锰渣-固硫灰复合辅助性胶凝材料水化机理研究
    刘强, 周飞, 张俊瑾, 卢忠远, 胡骏, 李晓英, 侯莉, 陈雪梅, 钟文, 李军
    2022, 41(5):  1715-1723. 
    摘要 ( 9 )   PDF (9619KB) ( 6 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    早期水化活性过低是限制冶炼渣在胶凝材料体系中大掺量应用的重要因素之一。利用固硫灰(CFBA)中的硫酸盐激发硅锰渣(SM)水化活性,并研究硅锰渣-固硫灰复合辅助性胶凝材料的水化过程及活性发展。结果表明:随着固硫灰掺量增加,胶砂流动度大幅下降,但其早期和后期活性得到有效提升;当固硫灰掺量为10%(质量分数)时,复合辅助性胶凝材料3 d、7 d和28 d活性指数分别达到61%、71%和95%,均高于单独使用硅锰渣体系(3 d、7 d和28 d活性指数分别为50%、53%和81%)。固硫灰的掺入激发了水泥和辅助性胶凝材料的早期水化,延缓了水化过程中钙矾石转变为单硫型水化硫铝酸钙(AFm),使得胶凝材料早期水化形成更多钙矾石。
    碱激发冶炼铅渣-偏高岭土复合胶凝材料的制备及水化机理
    袁正平, 耿新洋, 王富林
    2022, 41(5):  1724-1733. 
    摘要 ( 5 )   PDF (5513KB) ( 0 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为探究水玻璃碱激发条件下冶炼铅渣和偏高岭土基复合胶凝材料的力学性能,采用单因素试验与正交试验,研究冶炼铅渣球磨时间、碱当量、碱激发剂模数和偏高岭土与冶炼铅渣的质量比对复合胶凝材料力学性能的影响。利用XRD、SEM和FTIR对复合胶凝材料的水化机理进行综合分析。结果表明:以上因素对复合胶凝材料28 d抗压强度的影响顺序依次为碱激发剂模数、冶炼铅渣球磨时间、碱当量、偏高岭土与冶炼铅渣的质量比;当冶炼铅渣球磨时间为4 h,碱当量为6%(质量分数),碱激发剂模数为1.4,偏高岭土与冶炼铅渣的质量比为3∶7时,复合胶凝材料28 d抗压强度达56.18 MPa;偏高岭土能够促进冶炼铅渣水化,产生更多凝胶和网状结构的硅铝酸盐类晶体填充基体孔隙,对胶凝体系后期强度发展起到促进作用。
    高钙钒渣焙烧过程中硅酸盐矿物变化特征研究
    高健, 史志新, 钟祥
    2022, 41(5):  1734-1741. 
    摘要 ( 9 )   PDF (7523KB) ( 3 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    作为钒渣体系的重要组成部分,查明硅酸盐矿物在焙烧阶段的变化特征有助于更好掌握钒渣体系在焙烧过程的演变规律,对指导焙烧工艺的改进具有重要意义。文章综合应用X射线衍射分析仪、矿物分析仪、扫描电镜以及能谱仪等技术手段对高钙钒渣焙烧阶段主要硅酸盐矿物的变化特征进行分析,结果表明:铁橄榄石的氧化分解温度区间为334~850 ℃,分解初期颗粒内外形成非晶态石英,随温度上升,铁橄榄石颗粒外缘出现逐渐加厚的氧化铁边直至颗粒完全分解,其分解产物为石英和氧化铁;钙铁辉石的氧化分解温度区间为334~850 ℃,分解初期同样以颗粒内外形成非晶态石英为标志,随温度上升,钙铁辉石颗粒外缘出现钒酸钙环带和氧化铁直至颗粒完全分解,其分解产物主要为石英、钒酸钙和氧化铁;硅酸二钙的反应温度区间为640~850 ℃,反应初期以颗粒外缘出现钒酸钙环带为标志,随温度升高,硅酸二钙逐渐分解,其分解产物主要为钒酸钙、石英和氧化铁。
    提钛尾渣对氯氧镁水泥耐水性的影响
    许星星, 段文涵, 陈啸洋, 关岩, 毕万利
    2022, 41(5):  1742-1749. 
    摘要 ( 7 )   PDF (10013KB) ( 1 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了改善氯氧镁水泥(MOC)的耐水性,资源化利用固废提钛尾渣,向MOC中掺入提钛尾渣,利用维卡仪、万能试验机、离子色谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、压汞仪等检测设备分析了提钛尾渣对MOC凝结时间、抗压强度、氯离子溶出率、相组成、微观形貌和孔结构的影响。结果表明:未处理的提钛尾渣提高了MOC的总孔隙率和有害大气孔(直径>100 nm)含量,降低了MOC的抗压强度和耐水性。经磨细工艺处理后的提钛尾渣改善了MOC体系中氧化镁颗粒的分散性,促进了5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O生长发育,降低了MOC的总孔隙率,提高了MOC的抗压强度和耐水性。MOC中掺入20%(轻烧粉质量计)经磨细工艺处理后的提钛尾渣后,其28 d抗压强度和浸水28 d的强度保留系数最高,分别可达102.4 MPa和0.88,浸泡液中氯离子浓度可低至11.2 mmol/L。
    钢渣对Ni2+与Cu2+的竞争吸附研究
    冯珊珊, 汪凯举, 章蓝月, 顾子萱, 李灿华
    2022, 41(5):  1750-1757. 
    摘要 ( 9 )   PDF (8255KB) ( 3 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    将转炉钢渣磨碎筛分,从钢渣投加量、吸附时间、酸性条件等方面探究其对水溶液中Ni2+的吸附性能及吸附机理,并讨论Cu2+对钢渣吸附Ni2+的影响。研究结果表明,100 mL浓度为50 mg·L-1的Ni2+溶液,用200目(0.074 mm)0.15 g的钢渣处理30 min,Ni2+的吸附率为99.88%。钢渣吸附Ni2+的过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温模型。钢渣吸附Cu2+与吸附Ni2+属于竞争吸附,且钢渣对Cu2+的吸附能力优于对Ni2+的吸附能力。钢渣吸附Ni2+的过程以化学吸附为主,伴随着物理吸附,且随着钢渣表层吸附位点的减少,钢渣对Ni2+的物理吸附作用会逐渐减弱。该研究对处理工业含Ni2+与Cu2+的废水具有一定的指导意义。
    Q相对脱硫石膏氯离子固化和抗压强度的影响
    武春夏, 杨正波, 李帆, 陈红霞, 何健辉, 张晓菲, 杨露
    2022, 41(5):  1758-1764. 
    摘要 ( 7 )   PDF (5271KB) ( 0 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    受限于高氯离子迁移性能,大量品质较低的脱硫石膏在石膏制品中无法被有效利用。本文研究了Q相(Ca20Al26Mg3Si3O68)对脱硫石膏中氯离子迁移性能的影响规律与机理。结果表明,在脱硫石膏中以10%~30%(质量分数)的比例掺入Q相,其水化产物主要为二水硫酸钙、钙矾石和AH3凝胶,脱硫石膏样品中氯离子固化率和绝干抗压强度均得到了较大提升。掺入30%的Q相对脱硫石膏性能提升效果最佳,此时氯离子固化率达19.55%,石膏的绝干抗压强度提升了约51.5%。结合XRD、SEM和综合热分析探明了Q相-脱硫石膏水化产物中钙矾石、AH3凝胶对氯离子固化和石膏力学性能改善的作用机理。
    脱硫石膏制备硫酸钙晶须的试验研究
    曹永丹, 赵天悦, 曹钊, 张金山, 董红娟
    2022, 41(5):  1765-1773. 
    摘要 ( 10 )   PDF (9491KB) ( 4 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以脱硫石膏为原料通过水热合成法制备硫酸钙晶须,借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、热重分析仪等测试手段进行分析,研究了酸化预处理、料浆浓度以及反应温度对制备硫酸钙晶须的影响。结果表明:酸化预处理可以有效去除原料中的CaCO3杂质;随着料浆浓度和反应温度的增加,晶须长径比均呈现先增大后减小的趋势;当料浆浓度为3%(质量分数),pH值为6.5,反应温度为120 ℃,反应时间为2 h时,取得的硫酸钙晶须最佳平均长度为161.2 μm,最佳平均长径比为46.06。
    废弃陶瓷骨料混凝土的力学性能和三维预测模型研究
    宗景美, 张雪兰, 韩猛
    2022, 41(5):  1774-1781. 
    摘要 ( 8 )   PDF (9085KB) ( 1 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为探索废弃陶瓷作为骨料在混凝土工程中的可行性,通过室内试验探讨了陶瓷粗、细骨料对混凝土力学性能的影响,研究了不同陶瓷骨料类型和掺量对混凝土抗压强度、抗折强度和弹性模量的影响,建立了考虑废弃陶瓷骨料掺量和类型的混凝土力学性能三维预测模型。研究结果表明,陶瓷粗骨料的内养护作用使混凝土弹性模量和抗压强度平均提高了10.42%~12.28%,而陶瓷细骨料的掺加使混凝土弹性模量和抗压强度平均降低了7.57%~13.88%。陶瓷粗、细骨料的掺加使混凝土抗折强度平均降低了7.24%~10.52%。另外,基于室内试验和国内外规范,得到了废弃陶瓷骨料混凝土力学性能与国内外规范的异同点。建立的三维预测模型适用于类似废弃陶瓷骨料混凝土的力学性能预测,在一定程度上提高了二维模型的精度。研究结果为废弃陶瓷骨料混凝土的设计和制备提供一定参考,为绿色环保型混凝土的发展提供了一些借鉴思路。
    陶瓷
    无压烧结氮化硅陶瓷的物理性能研究
    武振飞, 王跃超, 陆丽芳, 张弘毅
    2022, 41(5):  1782-1787. 
    摘要 ( 11 )   PDF (5836KB) ( 7 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以α-Si3N4粉末为原料,Y2O3和MgAl2O4体系为烧结助剂,采用无压烧结方式,研究了烧结温度、保温时间、烧结助剂含量以及各组分配比对氮化硅致密化及力学性能的影响。结果表明:以Y2O3和MgAl2O4为烧结助剂体系,氮化硅陶瓷在烧结温度为1 600 ℃,保温时间为4 h,烧结助剂含量为12.5%(质量分数),Y2O3和MgAl2O4质量比为1∶1时,综合性能最好;氮化硅陶瓷显气孔率为0.21%,相对密度为98.10%,抗弯强度为598 MPa,维氏硬度为15.55 GPa。
    金属离子和柠檬酸的配比对Y2O3-MgO纳米粉体及其纳米复相陶瓷性能的影响
    陈冠宇, 吴南, 杨康, 王元帅, 孙旭东, 李晓东
    2022, 41(5):  1788-1796. 
    摘要 ( 14 )   PDF (6331KB) ( 17 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    纳米粉体的团聚程度影响纳米复相陶瓷的微观结构,进而影响其光学与力学性能。本文采用溶胶-凝胶法合成Y2O3-MgO纳米粉体,结合热压烧结(HP)技术制备出光学及力学性能优异的Y2O3-MgO复相陶瓷。研究了前驱体中金属离子与柠檬酸的摩尔比(m/c)对纳米粉体团聚程度及复相陶瓷显微结构、光学及力学性能的影响。研究结果表明,当金属离子和柠檬酸摩尔比为0.75时,粉体团聚程度最低,该粉体经过热压烧结后制备出的Y2O3-MgO陶瓷具有均匀的相域,晶粒尺寸约为140 nm,3~6 μm波段的透过率达到80%,维氏硬度及断裂韧性分别为10.90 GPa、2.21 MPa·m-1/2,抗弯强度为226 MPa。
    缺陷对氮化硅导热性能影响的模拟研究
    陈大业, 陈鹏, 钱家盛, 夏茹, 伍斌
    2022, 41(5):  1797-1804. 
    摘要 ( 15 )   PDF (10492KB) ( 4 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    通过反应或热压烧结制备氮化硅器件过程中,产生的晶格空位和杂质氧等缺陷会严重影响氮化硅材料的导热性能。为了探究空位和氧杂质对氮化硅材料导热性能的影响规律,利用分子动力学模拟方法设计了多种不同缺陷状态的氮化硅模型,分析了空位/氧杂质的比例、分布状态、晶格位置以及温度对氮化硅材料导热性能的影响。研究结果表明:随着空位/氧杂质比例的增加以及温度的升高,氮化硅体系的热导率都呈明显的下降趋势;当空位/氧杂质由原本随机分布逐渐向导热通路中间聚集时,氮化硅的热导率急剧降低;空位/氧杂质所处不同晶格位置,体系热导率有明显差异。另外,通过计算氮化硅模型的声子态密度,进一步验证了空位/氧杂质比例以及温度对体系导热性能的影响规律。研究结果为制备具有高导热性的氮化硅陶瓷提供了重要的指导。
    钾基地聚物防火涂料性能与陶瓷化研究
    李秋, 姜雨杭, 耿海宁, 陈伟
    2022, 41(5):  1805-1812. 
    摘要 ( 17 )   PDF (8523KB) ( 5 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    钢结构因具有多种优点而被广泛应用于工程建筑领域,但其在火灾高温环境下会丧失力学性能,造成结构失效,因此对钢结构进行防火保护成为关键。以偏高岭土、矿粉和憎水处理后的膨胀珍珠岩为主要原材料,模数为1.5的钾水玻璃为激发剂,制备非膨胀型钾基地聚物基防火涂料,并采用大板燃烧法研究该涂料在1 200 ℃下的防火性能;同时,对其在室温、1 000 ℃以及1 100 ℃热处理前后的力学性能、表观形貌、物相组成、微观结构演变进行了表征分析,探究地聚物在高温过程中的陶瓷化过程。结果表明:该防火涂料具有优异的防火能力,在1 200 ℃下进行2 h耐火极限试验后,钢板背面温度低于160 ℃;防火涂料在1 100 ℃高温热处理2 h后,抗压强度大幅增加至室温强度的5.8倍,达30.80 MPa;防火涂料基体的无定型地聚物相在800 ℃开始发生陶瓷化转变,1 100 ℃时生成的陶瓷相主要为钙长石、莫来石以及白榴石。
    新型功能材料
    二氧化硅气凝胶隔热复合材料的高温疏水改性及失效机制
    何辉, 姜勇刚, 张忠明, 冯军宗, 李良军, 冯坚
    2022, 41(5):  1813-1820. 
    摘要 ( 18 )   PDF (19420KB) ( 133 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    SiO2气凝胶隔热复合材料已经广泛应用于航空航天、石油化工等隔热保温领域,通过疏水改性可大幅拓展其应用场景。为了使SiO2气凝胶隔热复合材料在更高温度仍保持良好的疏水性能,采用聚硅氧烷改性硅酸盐涂料对SiO2气凝胶隔热复合材料进行表面刷涂疏水改性,然后研究了涂层厚度对裂纹扩张的影响以及涂层在高温下疏水性能的失效机制和刷涂改性前后复合材料的耐磨损性能。结果表明,当涂层厚度大约为13 μm时,所制备的涂层表面无裂纹,接触角可达(113±2)°,经450 ℃高温热处理1 800 s后接触角依然可以保持在105°左右,表现出良好的热稳定性,同时涂层显著提高了复合材料的耐磨损性能。
    纳米Fe3O4/皂石复合材料的制备及去除2,4-二氯苯酚的性能研究
    吴丽梅, 刘龑, 王晓龙, 唐宁, 王晴
    2022, 41(5):  1821-1829. 
    摘要 ( 8 )   PDF (5763KB) ( 0 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文以水热合成法和共沉淀法制备了纳米Fe3O4/皂石复合材料,并用于去除水中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线荧光光谱(XRF)等表征手段测试了纳米Fe3O4/皂石复合材料的物相组成、结构、形貌和元素组成,并考察了纳米Fe3O4/皂石复合材料在不同2,4-DCP溶液浓度、反应时间和pH等条件下对2,4-DCP的去除效果。结果表明,在皂石表面原位生长的纳米Fe3O4分散较为均匀,有效降低了Fe3O4的团聚现象。纳米Fe3O4/皂石复合材料在溶液pH值为6时,对2,4-DCP的最大去除量为178.46 mg/g,在反应时间为5 min时,对2,4-DCP去除量达到饱和。纳米Fe3O4/皂石复合材料对2,4-DCP的去除动力学符合准二级动力学模型。在此基础上,通过液相质谱联用(LC-MS)检测出2,4-DCP被降解后生成了氯酚等中间产物。本研究成果为水中有机污染物的降解提供了一种新型、环保且高效的环境功能材料。
    硼酸对水玻璃基保温材料性能影响研究
    冯静霞, 赵恒泽, 齐艺裴, 桑明明, 李晔
    2022, 41(5):  1830-1837. 
    摘要 ( 9 )   PDF (4735KB) ( 6 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    水玻璃基保温材料具有轻质、导热系数低的优点,但其耐水性较差的问题亟待改善。将硼酸作为改性剂加入到水玻璃中,采用中温烧结法制备保温材料,通过对样品微观结构的表征和物理性能的测试,以及耐水性浸出试验,研究硼酸对水玻璃基保温材料性能的影响效果。结果表明,硼酸能够调节材料中Si—O四面体的框架结构,有效降低结构中的羟基数量,并抑制溶液中硅酸根离子和钠离子的浸出,提高材料的软化系数和耐水性能。当硼酸质量添加量为1.00%时,软化系数从改性前的0.519增至0.701,增加了35%。同时,硼酸的加入能够使材料内部孔径分布更加均匀,提高材料的抗压强度,但是材料的导热系数和表观密度也会增加。经0.75%(质量分数)硼酸改性后的保温材料导热系数、表观密度和抗压强度分别为0.052 W/(m·K)、128 kg/m3和0.442 MPa,满足保温材料的性能要求。
    道路材料
    微藻油改性沥青耐老化性能研究
    殷卫永, 任刚, 王笑风, 韩战涛, 任文博, 李佳佳
    2022, 41(5):  1838-1845. 
    摘要 ( 9 )   PDF (2095KB) ( 2 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为缓解石油沥青短缺局势,探索微藻油用于沥青改性可行性及改性沥青长期性能,将微藻液经降解、离心、萃取得到微藻油并制备改性沥青。通过不同微藻油掺量下改性沥青延度、软化点和黏度确定微藻油最佳掺量,通过高低温流变试验、混合料路用性能试验分析微藻油改性沥青经旋转薄膜烘箱(RTFOT)短期老化、压力老化容器(PAV)长期老化和紫外老化后性能变化并与SBS改性沥青对比,借助红外光谱分析微藻油改性沥青分子结构组成。结果表明:微藻油掺量为30%(外掺质量分数)时,改性沥青延度达到最大值,软化点和黏度满足改性沥青要求;微藻油改性沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青经RTFOT短期老化后性能差异不显著,微藻油改性沥青耐PAV长期老化和耐紫外老化性能优于SBS改性沥青,尤其是耐紫外老化性能更优。红外分析表明两种改性沥青均含有乙烯基双键、芳香族C—H、甲基和亚甲基等类似成分,但芳香族C—H、伸缩C—C成分含量存在差异。微藻油改性沥青比SBS改性沥青增加的酰胺不饱和基团和羧基利于改性沥青形成网络分子结构。
    评述广角
    陶瓷纹理创作设计研究
    陈松洁
    2022, 41(5):  1846-1847. 
    摘要 ( 10 )   PDF (792KB) ( 7 )  
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