余其俊;陈容;张同生;韦江雄

2020, 39(7): 2015-2032.

摘要 ( 42 )

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水泥工业是SO2和NOx的主要排放源之一,导致严重的雾霾、酸雨等自然灾害.随着社会环保意识的增强,国家及各省市提出了更加严格的排放限制,特别是在煤电工业已经实现超低排放情况下,大幅度减少水泥工业SO2和NOx的排放非常迫切,是水泥工业实现可持续发展和促进构建和谐社会的必然要求.本文介绍了水泥工业SO2和NOx的产生、富集及排放特点,综述了典型脱硫与脱硝技术的工艺过程及其应用于水泥工业的优缺点.现有脱硫与脱硝技术与水泥生产工艺匹配度较差,脱硫脱硝效率较低,难以达到超低排放标准,为提高效率,不得不采用复杂系统,导致水电消耗大,投资与运行成本更高.因此,紧扣新型干法水泥生产工艺特点,采用催化、矿化、复合等措施挖掘水泥生产各环节脱硫潜力,提高干法及半干法脱硝效率,是低成本、高效烟气脱硫的发展方向.采用分级燃烧技术尽量源头减排NOx,通过SNCR和SCR组合式脱硝技术提高脱硝效率,降低运行成本,开发抗磨蚀、高效、高稳定性、长寿命催化剂是关键.水泥窑协同处置生物质或有机废弃物展现出较大脱硝潜力,若合理控制废弃物热裂解过程,产生更多还原组分高效还原NOx,可稳定或更大程度上实现NOx源头减排,减轻后续脱硝压力和成本,对推动废弃物协同处置、替代原燃料、节能减排和可持续发展具有极其重大的经济、社会和环境效益.

基于组分的地聚合物胶凝材料反应机理及其制备参数的研究进展

陈柯宇;吴大志;胡俊涛

2020, 39(7): 2033-2041.

摘要 ( 20 )

PDF (3289KB) ( 33 )

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地聚合物胶凝材料作为一种性能优异的绿色建筑材料,可通过硅铝质氧化物材料与碱激发剂在低温环境下反应进行制备,并被广泛应用于混凝土裂缝修复、装配式墙材、重金属固定等多个领域.地聚合物的合成机理较为复杂,当前从矿物的角度分析地聚合物合成只笼统地揭示了硅铝基的结合情况,不能有效区分不同结构的硅铝质氧化物内在反应机理,具有一定的局限性.以组分为切入点,通过分析粉煤灰、偏高岭土、矿渣、煤矸石等四种最为常见的硅铝质氧化物的反应机理及其在性能增强方面的相关研究,重点论述了硅铝质氧化物结构的差异、缩聚反应的机理、性能优化的最佳参数和外掺料及制备工艺,以期对地聚合物及其硅铝质氧化物的深入探究和应用提供参考.

电容层析成像技术及其在水泥基材料领域的应用

王文涛;张鹏;高凯凯;赵铁军

2020, 39(7): 2042-2051.

摘要 ( 15 )

PDF (6930KB) ( 27 )

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水泥基材料的耐久性直接取决于水分和有害介质的侵入速度,因此基于可视化技术对水分传输过程进行动态监测、量化分析具有重要意义.电容层析成像技术(ECT)是一种基于电容敏感机理的层析成像技术,具有非侵入性、响应速度快、适用范围广、成本低、无辐射、便携等优点.将ECT技术应用于水泥基材料内部物质传输规律的研究中,有利于更加准确客观地评价水泥基材料的耐久性.本文系统介绍了ECT系统的组成及原理,以及国内外关于ECT技术的研究与应用进展,在此基础上分析讨论了ECT技术在水泥基材料研究领域的发展趋势和前景.

3D打印混凝土层间弱面的形成机制与改善方法

田泽皓;王里;张心颖;周鑫华;胡元元

2020, 39(7): 2052-2058.

摘要 ( 36 )

PDF (13276KB) ( 46 )

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混凝土3D打印作为一种无模、快速、灵活的先进建造技术在土木建筑领域已获得成功应用.然而,逐层堆叠的固有属性使3D打印混凝土材料有规律性地产生层间弱面,造成了材料的非均质性,削弱了打印结构的力学承载性能和耐久性,制约了该技术的发展和应用.本文综述国内外相关研究进展,从宏观和微观分析打印结构层间弱面的形成机制,并总结层间力学结合的影响因素,提出相应的改善措施,可为优化3D打印材料和结构,进一步推动混凝土3D打印的工程应用提供科学的指导.

海水环境下水泥浆液粘度时变特性试验研究

熊俊成;郑春雨;刘勇;李鹏;田伟权;王倩

2020, 39(7): 2059-2064.

摘要 ( 19 )

PDF (3976KB) ( 33 )

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海底隧道海域段开挖常揭露海水富集的软弱破碎带,诱发塌方、突水突泥等安全风险,注浆可作为防渗和加固的技术手段,防控地质灾害.厘清海水环境对于浆液粘度时变特性的影响是注浆技术应用于海底隧道的先决条件.选取注浆工程常用的水泥单液浆作为研究对象,设计典型浆液配比,采用NDJ-8S数显式旋转粘度计测试浆液粘度时变规律,并对浆液在淡水和海水条件下的粘度时变特性进行了对比分析.结果表明,海水条件下水泥浆液粘度时变过程可划分为初始上升期、稳定期和上升期3个阶段,并将前两阶段定义为浆液扩散的有效时间.水灰比将直接影响浆液稳定期,海水条件下增加水灰比将延长浆液稳定期,而淡水条件则会缩短,水灰比为1.75时浆液的有效扩散时间最长.海水环境的影响显著增加了浆液粘度,稳定期海水条件下浆液粘度相对淡水条件增加25％～172％.基于试验数据拟合获取了海水条件下不同配比浆液的粘度时变方程.研究结论可为海底隧道注浆工程设计中浆液扩散半径等关键参数的选取提供理论指导.

不同缓凝剂对水泥超长缓凝作用与水化特性的影响

王方刚;梁权刚;陆加越;刘建忠;姜骞;赵少鹏

2020, 39(7): 2065-2072.

摘要 ( 23 )

PDF (3345KB) ( 45 )

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研究了羟基乙叉二膦酸(HP)、蔗糖(ZT)和葡萄糖酸钠(PN)3种缓凝剂对水泥净浆凝结时间和抗压强度的影响,并利用水化热测试、XRD、热重等手段分析对延缓水泥水化的影响机理.结果表明,随着3种缓凝剂掺量的增大,凝结时间逐渐延长,掺0.3％和0.4％的ZT出现不凝的现象,掺0.3％和0.4％的PN和HP均达超缓凝,7 d时无强度,14 d和21 d强度明显低于空白组(KB),但28 d强度接近空白组,到90 d则均高于空白组.HP的超缓凝作用使水泥的水化程度缓慢降低的效果最明显,其水化产物中的AFt略低于KB的,而AFm量极少,远低于KB的,CH以及包括C-S-H凝胶在内的非晶相接近KB的.与PN相比,HP对水泥的水化抑制效果较好,HP的水化产物AFt量略低于PN的,CH以及包括C-S-H凝胶在内的非晶相与PN接近.

不同水含量下氧化石墨烯改性水泥材料界面性能的模拟研究

马冰洋;杨铁军;潘产金;侯东帅

2020, 39(7): 2073-2078.

摘要 ( 30 )

PDF (6926KB) ( 39 )

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水含量会影响硅酸盐材料的机械性能.本文采用分子动力学方法(Molecular Dynamics,MD),研究了0％、50％、100％三种水含量下氧化石墨烯/托贝莫来石(GO/C-S-H)界面的机械性能.研究发现界面连接主要由Caw-Os(C-S-H硅链中的氧原子)、Caw-Ocoo(氧化石墨烯表面去质子化的羧基)、Caw-Ooh(氧化石墨烯表面的羧基)、Caw-Ooo(氧化石墨烯表面的环氧基)以及界面氢键组成,其中Caw-Os和Caw-Ocoo在受到水分子影响时比较稳定,而Caw-Ooh、Caw-Ooo在受到水分子影响时化学稳定性会下降.不同水含量模型的单轴拉伸结果表明,界面机械性能会随着水含量的增加而降低,界面应力最大值从1.1 MPa下降到0.7 MPa.

粉煤灰掺量对硬化水泥净浆长期溶蚀性能的影响

赵月明;左晓宝;何绍丽

2020, 39(7): 2079-2084.

摘要 ( 16 )

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为了分析长期处于软水环境下粉煤灰对水泥基材料溶蚀特性及其溶蚀过程的影响,以单掺粉煤灰的复合水泥浆体薄片试件为研究对象,开展不同粉煤灰掺量的水泥复合浆体浸泡在去离子水长达两年的溶蚀实验,并通过饱水-干燥称重、SEM/EDS、XRD等测试,分析溶蚀过程中复合水泥浆体薄片试件的孔隙率、微观结构、钙硅比及物相组成等参数的变化规律,揭示粉煤灰对水泥浆体溶蚀特性的影响及其抗溶蚀性能的改善机理.结果表明,在水泥浆体中合理掺加粉煤灰可有效地改善其微观结构及物相组成,减缓水泥浆体的微观结构劣化和溶蚀进程,提高其在去离子水中的抗溶蚀性能,掺入40％粉煤灰的复合水泥浆体在去离子水中具有最佳的抗溶蚀性能.

发泡剂对矿渣基地质聚合物气孔结构及吸水性的影响

王立宁;陈振;张增志

2020, 39(7): 2085-2091.

摘要 ( 20 )

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将矿渣分别与粉煤灰、偏高岭土混合作为主要原料,以过氧化氢为发泡剂制备两种地质聚合物多孔材料.结合体式显微镜和Image-Pro Plus图像分析技术等测试手段,对多孔地质聚合物气孔结构进行表征,研究了不同过氧化氢用量对矿渣基地质聚合物多孔材料气孔结构、吸水性、释水性以及集水性的影响.分析不同过氧化氢用量制备的多孔地质聚合物气孔结构与吸水性、释水性的关系,进而得出材料兼具吸水性和释水性时的过氧化氢用量.研究结果显示,随着发泡剂用量的增加,地质聚合物泡孔尺寸随之增大,吸水性和集水性也有提升,释去单位质量的水所用时间明显减少.

拉压不同模拉伸硬化GRC矩形梁弯曲性能研究

司国栋;吕锋;孙诗兵;田英良;李欣;金晓冬

2020, 39(7): 2092-2098.

摘要 ( 16 )

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对拉压不同模拉伸硬化(THDM)模型矩形梁进行分析,推导了弯矩方程,其可以退化为弹性(E)、弹塑性(EP)、弹性硬化(EH)、拉压不同模弹性(DM)、拉压同模拉伸硬化(THSM)模型矩形梁弯矩方程.用ABAQUS模拟不同模型的四点弯曲试验,THDM模型挠度与玻璃纤维掺量为5％的GRC试验挠度最接近.相同最大拉应力对应的THDM模型的弯矩大于E模型的弯矩.

熟料颗粒角速度实验及预测研究

闻岩;鞠艳旭;黄泊霖;袁林

2020, 39(7): 2099-2105.

摘要 ( 15 )

PDF (6685KB) ( 28 )

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在水泥熟料流动状态换热研究中,一般认为颗粒的旋转运动对整体换热效果具有一定影响.在所建立的颗粒角速度实验装置上,利用姿态传感器采集颗粒转角信号,对多工况下颗粒的旋转角速度进行了实验测定.研究发现角速度随推料速度的增大而增大,颗粒的推程运动角速度大于返程运动角速度,在一个推程内,颗粒自旋角度占颗粒圆周的17％～25％,对颗粒堆积体的换热有较大影响.基于神经网络理论对实验数据进行处理,建立了颗粒转角的BP神经网络模型,预测值相对于实验值平均误差为14％,该模型为考虑颗粒旋转的水泥熟料流态换热研究提供了分析及验证基础,同时对于其他颗粒的角速度研究具有一定的借鉴意义.

环氧树脂掺量对CAE砂浆力学性能的影响机理分析

石福周;刘晓佩;丁文海;汪凯旋

2020, 39(7): 2106-2112.

摘要 ( 12 )

PDF (7628KB) ( 27 )

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使用电液伺服万能材料试验机对水泥-乳化沥青-环氧树脂砂浆(CAE砂浆)进行了单轴压缩试验,分析了CAE砂浆的力学行为随环氧树脂含量的变化规律.采用SEM微观测试手段研究了环氧树脂掺量对CAE砂浆微观结构的影响.结果表明,随着环氧树脂掺量的增加,CAE砂浆的弹性模量、峰值应力和脆性指数逐渐减小,峰值应力对应的应变逐渐增加,CAE砂浆的塑性变形特征越加明显.CAE砂浆弹性能的峰值随着环氧树脂掺量的增加逐渐增大,CAE砂浆的耗散能随着环氧树脂掺量的增加逐渐减小,环氧树脂有助于增加CAE砂浆的致密性和内部黏聚力,降低外力作用对其产生的损伤.

喷射混凝土用无碱液体速凝剂的制备及其机理研究

仇影;倪锐

2020, 39(7): 2113-2119.

摘要 ( 30 )

PDF (3563KB) ( 35 )

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采用常温滴加工艺,以纳米活性氧化铝和改性醇胺为主要原料制备了一种喷射混凝土用无碱液体速凝剂(AFL).通过贯入阻力研究了速凝剂应用于混凝土,其中早期硬化强度的发展对喷射混凝土回弹量的影响,并通过XRD和SEM微观特征研究,分析了不同类型速凝剂的作用机理.结果表明,无碱液体速凝剂AFL掺量为6％时,初终凝时间满足GB/T 35159—2017《喷射混凝土用速凝剂》检测要求,1 d抗压强度21.8 MPa,28 d抗压强度比111.8％,90 d抗压强度保留率110.4％,30 min内混凝土硬化强度高,应用于喷射混凝土中,隧道拱顶和侧墙的回弹率分别为13.4％和6.4％.

石粉含量与钢纤维长度对机制砂超高性能混凝土性能的影响

王剑;李北星;杨建波

2020, 39(7): 2120-2126.

摘要 ( 17 )

PDF (2237KB) ( 33 )

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为利用机制砂作细集料制备一种低成本的超高性能混凝土(UHPC),研究了石粉含量(5％、7％、10％、12％、15％)与3种长度的钢纤维及其2种钢纤维混杂对花岗岩机制砂UHPC的工作性能和力学性能的影响规律,并与河砂UHPC进行了对比.结果表明,机制砂UHPC的流动性低于河砂UHPC,且随石粉含量的增加而显著降低,机制砂UHPC的抗压强度、抗弯拉强度和弹性模量随石粉含量的增加呈先增大后降低趋势,当石粉含量≥10％时,机制砂UHPC的各项力学性能高于河砂UHPC.在钢纤维总体积掺量保持2％不变情况下,随钢纤维长度增加,UHPC的流动性降低,力学性能增大;当1％的长度13 mm平直钢纤维和1％的长度20 mm端勾钢纤维混杂时,机制砂UHPC的各项力学性能最佳.

PVA对改善再生混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

赵隆柳;谢军;林鑫;陈萌;口斗瓦色初;杨荣钊;朱哲明

2020, 39(7): 2127-2133.

摘要 ( 35 )

PDF (3013KB) ( 36 )

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通过电通量试验方法,测定了再生混凝土(RAC)试件抗氯离子渗透性能,研究了聚乙烯醇(PVA)的掺入对RAC抗氯离子渗透性能的影响,同时对比分析了PVA聚合度分别为1788、2488、2688时对RAC的改善幅度.结果表明,在本试验材料配合比下,RAC抗氯离子渗透性较普通混凝土(NAC)降低了26.1％,掺入PVA可较明显提高抗氯离子渗透性.不同聚合度PVA改善效果不同,聚合度为1788、2488、2688的PVA对RAC抗氯离子渗透性能分别提升33.1％、42.5％、45.2％.综合考虑抗氯离子渗透性、溶解性及粘结性等因素,本试验认为RAC中掺入PVA最合适聚合度为2488.

海工磨细矿渣混凝土的冻渗性与孔结构研究

杨文武;杜蓬娟;范伟;李想

2020, 39(7): 2134-2138.

摘要 ( 12 )

PDF (3622KB) ( 29 )

相关文章 | 计量指标

在天然海水侵蚀和冻融循环作用下,与普通混凝土对比,对掺加磨细矿渣(GGBS)海工混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性的耦合性能(简称冻渗性)以及孔结构的细观性能进行了研究.用R值代表混凝土冻渗性指标进行分析讨论,结果表明:掺加磨细矿渣的混凝土,无论掺加引气剂与否,水胶比增大,R值逐渐减小;不掺引气剂,矿粉掺量增大,R值减小;掺加引气剂,矿粉掺量增大,R值增大;引气剂掺量增大,R值增大,但引气剂掺量超过一定极限,R值增长不明显;抗压强度等级在40～60 MPa范围内,其强度值与R值没有明显的规律性.MIP结果表明:掺加矿粉和引气剂的海工混凝土经过冻渗后,无害孔和少害孔的数量较多;R值与最可几孔径大小有明显的反比关系.

骨料粒径对自密实混凝土流变性、工作性和静态稳定性影响研究

张志超

2020, 39(7): 2139-2144.

摘要 ( 12 )

PDF (1488KB) ( 26 )

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通过工作性试验、流变性能测试和柱状法试验,研究了不同粗骨料最大粒径对CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土流变性、工作性和静态稳定性的影响.结果表明,随着粗骨料最大粒径的增加,自密实混凝土扩展度先增大后小幅度减小,T500先减小后增大.当骨料粒径在5～20 mm范围内时,扩展度和L仪充填比最大,T500和J环高差最小.混凝土屈服应力和塑性黏度随骨料粒径的增大呈先减小后增大的趋势.静态离析百分数在骨料粒径为5～20 mm时最大.随着塑性黏度的增大,T500线性增加,而静态离析百分数线性减小.

纳米二氧化硅改性混凝土宏观性能及微观调控机理分析

李振东;孟丹;王智鹏;吴学敏;黄鑫

2020, 39(7): 2145-2153.

摘要 ( 55 )

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系统研究了纳米SiO2对水泥净浆流动性、水泥砂浆强度、混凝土强度和动弹性模量、混凝土渗透性能的影响,并采用X射线衍射(XRD)分析了不同掺量纳米SiO2对混凝土不同水化阶段水化产物的影响规律,同时借助电镜扫描(SEM)分析了水化产物微观结构受到的影响,从宏观性能和微观机理两方面探讨了纳米SiO2对水泥基材料的影响.结果表明,纳米SiO2会影响水泥水化尤其是早龄期水化速度,从而提高混凝土和砂浆强度,提高混凝土的抗渗性能,降低混凝土的动弹性模量.一定范围内,随着纳米SiO2掺量的增加,水泥水化产物受影响的程度逐渐增大,通过XRD和SEM分析水化产物微观结构变化规律,发现与宏观力学性能和耐久性能吻合较好.纳米SiO2本身的特性(粒径大小、表面活性、分散性能等)决定其对水泥水化过程和产物的影响程度.

石粉含量对C50花岗岩机制砂混凝土性能的影响

张凌强;陈倩;黄兴;李北星

2020, 39(7): 2154-2158.

摘要 ( 18 )

PDF (2495KB) ( 28 )

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结合三峡翻坝江北高速公路工程建设,采用花岗岩机制砂配制预应力T梁用C50混凝土,试验研究了机制砂石粉含量在3％～9％范围变化对C50机制砂混凝土工作性能、力学性能、收缩和耐久性能的影响.结果表明,机制砂石粉含量的增加,提高了配制等坍落度混凝土所需减水剂掺量,增加了混凝土抗压强度和弹性模量,混凝土的抗折强度在石粉含量5％时最大.随石粉含量的增加,混凝土的早期干缩增大,后期干缩在石粉含量7％时最大.另外,C50机制砂混凝土的抗氯离子渗透性随着石粉含量的增加而提高,抗冻等级均超过F300,石粉含量对其抗冻性影响不明显.

基于CT图像三维重建的高温下高性能混凝土孔隙衍化分析

石丽娜;杜红秀;徐瑶瑶

2020, 39(7): 2159-2164.

摘要 ( 28 )

PDF (5621KB) ( 43 )

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为研究高温对高性能混凝土内部孔隙变化的影响,采用X射线CT技术,分别对常温、200℃ 、300℃ 、400℃ 、500℃ 、600℃ 温度作用下的混凝土进行扫描和图像重建,采用MIMICS软件对掺与不掺聚丙烯纤维混凝土进行三维细观结构重建,分析其内部孔隙随温度的变化情况.结果表明,随着温度的升高,混凝土内部孔隙体积及孔隙表面积呈不同幅度增加,混凝土内部微结构不断劣化,掺加聚丙烯纤维,在400℃ 前可明显改善混凝土内部结构高温劣化,在200～400℃ 时可减缓混凝土小孔隙的增加,有利于抑制高性能混凝土的高温爆裂,并减缓高温对混凝土内部结构劣化的影响.

基于分形理论的玄武岩筋废旧钢纤维混凝土梁受弯性能研究

范小春;吴伟;袁云林

2020, 39(7): 2165-2171.

摘要 ( 17 )

PDF (6383KB) ( 26 )

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为了利用梁表面裂缝的分布和演化过程来研究玄武岩筋废旧钢纤维混凝土梁的受弯性能,对6根不同废旧钢纤维(Recycled Steel Fiber,RSF)体积掺量和配筋率的试验梁进行受弯试验,并运用分形理论对梁表面裂缝进行分析.验证了玄武岩筋废旧钢纤维混凝土梁表面裂缝分布的分形特征,其分形维数在0.89～1.07之间.探讨了梁表面裂缝分形维数与荷载等级、RSF体积掺量、配筋率及跨中挠度之间的关系.结果表明:分形维数与荷载等级和跨中挠度均呈对数增长关系;极限状态下,RSF的掺入减小了梁表面裂缝的分形维数,RSF体积掺量为1.5％时,分形维数最小为0.9722;随着配筋率的增加,梁表面裂缝发展更充分,其分形维数也更大.

混凝土单轴压缩破碎分形研究

吴剑锋;李慧剑;王彩华;孟德亮;李佶芩

2020, 39(7): 2172-2177.

摘要 ( 14 )

PDF (1264KB) ( 28 )

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针对混凝土单轴压缩破碎后的分形特征进行了研究.依据Turcotte研究成果,对混凝土破碎分形维数进行了定量计算.分析了粗骨料粒径、试样形状对混凝土破碎分形维数的影响,探讨了抗压强度、峰值应变、单位体积吸收能、脆性指标与破碎分形维数的关系.结果表明:混凝土单轴压缩破坏后的碎块分布具有分形特征;单轴压缩破碎分形维数随粗骨料粒径的增大呈下降趋势,随混凝土抗压强度的提高呈增大趋势,随峰值应变的提高、单位体积吸收能的增加、脆性指标的减小而增大;圆柱体试样的破碎分形维数与同粒径的棱柱体试样相比呈降低趋势.

回转窑内半干法脱硫灰中CaSO3的氧化与分解特性

付冬冬;管学茂;房晶瑞;苏清发;汪澜;徐灿凤

2020, 39(7): 2178-2183.

摘要 ( 15 )

PDF (3498KB) ( 26 )

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将CaSO3加热氧化为CaSO4是提高半干法脱硫灰综合利用率的重要途径,而在众多热处理工艺中,回转窑因其能耗低、受热均匀、产品性能稳定等优势是最有望实现工业化的技术之一.本文模拟工业回转窑的工艺过程,对半干法脱硫灰在回转窑不同工况条件下CaSO3的氧化与分解特性进行了试验研究,分析了温度、停留时间、氧气浓度对CaSO3氧化与分解特性的影响.结果表明:随着煅烧温度的增加,CaSO3氧化率显著增大,当温度达到600℃时,CaSO3氧化率达到了60.48％,而CaSO3分解率随温度变化不大;降低回转窑转速有利于提高CaSO3的氧化率,但影响较小;回转窑内氧气浓度对CaSO3的氧化有显著影响,当温度为450℃,氧气浓度由14.0％增加至17.5％时,CaSO3氧化率由12.18％增加至71.95％.

响应曲面优化某铜矿细磨中间粒级含量试验研究

马帅;肖庆飞;杨森;张谦

2020, 39(7): 2184-2189.

摘要 ( 11 )

PDF (2506KB) ( 33 )

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使用Design-expert软件对影响立式搅拌磨机磨矿产品中间粒级(-0.038+0.010 mm)含量的磨矿时间、立式搅拌磨机转速、磨矿浓度三个因素进行设计及优化.结果显示,拟合的多元线性回归方程为y=-860.84625+52.45375A+0.44685B+18.08074C-0.0121875AB-0.272AC-0.0014825BC-3.7525A2-8.3875×10-5 B2-0.1651C2,中间粒级含量的最佳条件为磨矿时间1.94 min,搅拌器转速2138.05 r/min,磨矿浓度43.56％,该条件下可得到中间粒级含量预期值为61.48％,实际中间粒级含量可达61.68％,实际值与模拟值差异小于1％.最佳磨矿方案与响应曲面试验设计交叉方案中最佳方案相比,中间粒级提高了1.08％.因此,通过建立数学模型确定最佳的操作参数,可以提高磨矿产品质量,增加进入浮选流程的可选粒级,并对提高后续选别指标提供一定的理论依据和生产指导.

脱硫脱硝灰为基体制备早强型粉体矿渣助磨剂性能研究

陈伟;金胜;袁波

2020, 39(7): 2190-2195.

摘要 ( 15 )

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脱硫脱硝灰是一种熔窑烟气脱硫脱硝处理后产生的固体废弃物,主要成分为无水硫酸钠,资源化利用困难且存在环境隐患,目前主要以卫生填埋的方式进行处置.本文研究了一种以脱硫脱硝灰为基体,复合三乙醇胺、三异丙醇胺等有机试剂制备早强型粉体矿渣助磨剂的方法,研究分析了其助磨效果和粉磨后矿渣微粉的性能.研究发现,基于脱硫脱硝灰制备的粉体矿渣助磨剂能显著提高矿渣微粉的比表面积,助磨剂掺量越高,提升效果越显著.脱硫脱硝灰中Na2 SO4可以提升矿渣水泥孔溶液的pH值,加速胶凝材料水化反应.硫酸根离子促进钙矾石等具有微膨胀性能产物的生成,提高硬化体致密度,提升材料力学性能.以脱硫脱硝灰为基体制备的粉体矿渣助磨剂一方面提高了矿渣微粉比表面积,另一方面促进了矿渣微粉水化反应,提高了矿渣活性指数.

天然粘土火山灰活性试验研究

钟惟亮;范立峰

2020, 39(7): 2196-2203.

摘要 ( 47 )

PDF (7387KB) ( 39 )

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研究采用高岭石含量较低的天然粘土.首先,对天然粘土在不同温度、不同恒温时间下进行热处理;其次,采用XRD测试对煅烧后天然粘土开展矿物成分分析,并结合TG-DTA测试进一步确定各矿物的分解温度;再次,分别通过电导率测量(EC)和强度活性指数测试(SAI)对煅烧粘土活性大小以及水泥替代效果进行定量评估;最终,确定获取天然粘土最佳火山灰活性的煅烧温度和恒温时间.实验结果表明,煅烧温度700℃ 并保持3 h恒温的天然粘土具有最佳火山灰活性.当采用最佳火山灰活性的煅烧粘土替代30％水泥时,混合砂浆7 d抗压强度达到32.55 MPa,与水泥砂浆相比强度增大了11％.煅烧天然粘土可以提高混合砂浆的抗压强度,是一种潜在的水泥替代材料.

玄武岩粉对海工胶凝材料性能及水化的影响

张楠楠;李云龙;刘锦红;苏峰平;许亮;康明;汪峻峰;鲁刘磊

2020, 39(7): 2204-2210.

摘要 ( 16 )

PDF (1729KB) ( 40 )

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利用玄武岩粉、矿粉及脱硫石膏大掺量取代硅酸盐水泥制备海工胶凝材料,研究了玄武岩粉对海工胶凝材料抗压强度及抗氯离子渗透性能的影响,并通过红外光谱、X射线衍射、压汞等手段研究了其水化机理.结果表明,当玄武岩粉掺量小于24％时,56 d龄期的海工胶凝材料具有良好的性能,与普通硅酸盐水泥相比,尽管抗压强度有所降低,但抗氯离子渗透性能提高了76％.适量玄武岩粉能优化水泥-矿粉胶凝体系的级配,在掺量从6％增加到30％时,28 d龄期的浆体孔隙率提高了2.3％,但浆体的孔径分布得到了优化.

砂-膨润土-石膏膨胀土模型试验相似材料膨胀特性研究

张振阳;王博林;王旭;张轩瑜

2020, 39(7): 2211-2217.

摘要 ( 19 )

PDF (1625KB) ( 36 )

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膨胀土模型试验相似材料一直限制着膨胀土地质力学模型试验的发展,如何正确选择模型试验相似材料成为影响试验结果的关键.依据相似理论人工配置与膨胀土有相似胀缩性质的砂-膨润土-石膏混合物,从控制影响膨胀土膨胀应变的主要因素出发,通过三因素四水平的正交试验分析了黏粒含量、初始干密度、含水率对混合物膨胀性的影响.试验结果表明,混合物膨胀应变率曲线主要分为三个变化过程,首先加水后快速膨胀,随后黏土矿物晶格扩张,渗水速率减缓,膨胀速率持续减小,最后膨胀量微弱增长直到变形稳定.随着膨润土含量、石膏含量以及初始干密度的增加,混合物膨胀应变率逐渐增加,并呈现出较好的线性增长规律;随含水率的增大,混合物膨胀应变率逐渐减小,呈线性递减趋势.正交试验水平范围内,初始干密度对混合物膨胀应变率影响最为显著,含水率次之,黏粒含量最小但也影响显著.为合理选择配制膨胀土地质模型试验相似材料提供了一定的参考.

不同气氛下某金矿尾渣制备烧结型陶瓷材料的试验和机理研究

李盼;张强;葛雪祥;周明凯

2020, 39(7): 2218-2222.

摘要 ( 10 )

PDF (2526KB) ( 28 )

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以金矿尾渣为主要原料,添加一定比例其他矿物原料制备烧结型陶瓷材料.探究了不同气氛对其物相组成及物理性能的影响.通过XRF、XRD、TG-MS等测试方法对陶瓷样品的物相组成及烧成过程中SO2气体的释放规律进行分析,并测试其不同温度下的烧失量、吸水率、体积密度、抗折强度.结果表明,通过控制烧成气氛可以抑制FeS2的热分解,不仅减缓了SO2气体的释放量从而避免了样品在快烧过程中黑心鼓包现象的产生,同时氮气气氛条件下烧成的试样具有更好的致密性,为金尾矿资源化利用提供了新的工艺方法.

干湿循环对碱激发材料固化细铁尾矿砂强度特性的影响分析

万磊;张智;宋华松;王旭东;汪东林

2020, 39(7): 2223-2231.

摘要 ( 12 )

PDF (5993KB) ( 36 )

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通过无侧限抗压强度和干湿循环试验测试,山东临沂废弃铁尾矿砂在C、D、E三种碱激发材料的固化胶凝作用下满足了路基填料的强度要求,并显示出优于水泥固化件的耐久性.在与水泥掺量相同的情况下,三种新型材料固化体7 d强度是水泥固化体强度的1.79～2.18倍;12次循环后强度系数是水泥固化体的1.1～2.2倍,C、D、E干湿循环的第一次浸泡液pH值比水泥胶凝体低0.89～1.10,C和E质量损失率小于水泥固化细铁尾砂,充分说明新型碱激发类材料作为环境友好经济型固化剂,在细铁尾矿砂改良与资源化应用为路基填料方面效果良好.

某铅锌矿超细全尾砂炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料研究

邢行;杨仕教

2020, 39(7): 2232-2240.

摘要 ( 12 )

PDF (5977KB) ( 30 )

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为了实现某铅锌矿冶炼厂炼铅炉渣的废物再利用,针对该铅锌矿超细全尾砂,通过机械活化和化学活化两种方式研究炼铅炉渣制备矿山用充填胶凝材料的可能性.首先采用机械活化的方式,将炼铅炉渣分别粉磨80 min、100 min和120 min以获得不同细度的炉渣粉,对其进行粒度分析.然后选取NaOH和水泥熟料混合后组成的复合激发剂,开展炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料正交试验.最后,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料的水化机理进行了综合分析.结果表明,炼铅炉渣细度是影响炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料充填体强度的主要因素,当料浆质量浓度为74％,灰砂比为1:4,炼铅炉渣D50为19.93μm,炼铅炉渣掺量为40％,NaOH掺量为4％时能够满足某铅锌矿嗣后充填法采矿的强度要求.炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料主要水化产物为C-S-H凝胶,与水泥胶凝材料相比,炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料与超细全尾砂的胶结性能更好,充填体的结构更加致密,不同龄期下的抗压强度均更高.

不同围压黄砂岩强度与峰值频率特征

郑晓娟;王云飞

2020, 39(7): 2241-2247.

摘要 ( 17 )

PDF (6800KB) ( 26 )

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为明确工程建设中黄砂岩变形力学特性,本文采用RMT岩石力学试验系统和DS声发射信号分析系统对黄砂岩进行了巴西劈裂、单轴压缩和三轴压缩试验,详细分析了黄砂岩变形、强度、声发射峰值频率与宏观破裂特征.研究表明:随着围压增大,黄砂岩弹性阶段增加显著,峰后破坏几乎直线下降,表明黄砂岩为典型脆性岩体;拟合试验数据获得黄砂岩线性Mohr-Coulomb、非线性Hoek-Brown和指数强度准则,并指出Hoek-Brown准则表达黄砂岩强度变化规律最优,对抗拉强度预测误差最小;劈裂破坏出现单一峰值频率带,在破坏峰值前峰值频率降低,单轴压缩为2个主峰值频率带,在破坏峰值前变为4个主峰值频率带,劈裂和单轴压缩高频带在同一范围;三轴压缩出现2个峰值频率带,明显低于单轴时峰值频率带频率,在屈服阶段后期峰值频率变宽,不存在明显频率带,围压对2个峰值频率带频率大小没有影响,可将破坏峰值前峰值频率带变宽和变多的特征作为黄砂岩破坏的先兆信息.黄砂岩单轴压缩发生典型张剪复合破坏,破碎严重,三轴发生剪切破坏形式,破裂面单一,随着围压增大破裂角减小.

发泡剂对多孔氧化铝陶瓷孔结构和抗弯强度的影响

安迪;杜景红;邱哲生;严继康;甘国友

2020, 39(7): 2248-2252.

摘要 ( 48 )

PDF (6226KB) ( 39 )

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以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为发泡剂,凝胶注模结合发泡法制备多孔氧化铝陶瓷.研究了发泡剂SDBS的添加量对多孔氧化铝陶瓷的气孔率、孔径尺寸及气孔分布和抗弯强度的影响.研究结果表明,在一定范围内随发泡剂SDBS添加量的增加,总气孔率和闭气孔率会有明显的上升趋势,孔径尺寸差异逐渐变小,气孔分布的均匀性逐渐变好.当SDBS的添加量超过1.0wt％后,气孔率虽然无明显变化,但是样品孔径尺寸及气孔分布的均匀性均变差,样品的抗弯强度随着SDBS用量的增加有明显降低的趋势.当SDBS的添加量为1.0wt％时,可以制备出闭气孔率为49％,抗弯强度为35 MPa,孔径尺寸及气孔分布均匀的多孔氧化铝陶瓷.

组分对(K,Na)2O-CaO-Al2O3-B2O3-SiO2系分相乳浊釉性能的影响

杨瑞强;汪永清;周健儿;包启富;刘昆;董伟霞

2020, 39(7): 2253-2259.

摘要 ( 17 )

PDF (4557KB) ( 30 )

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采用正交试验法探究组分对(K,Na)2 O-CaO-Al2 O3-B2 O3-SiO2系分相乳浊釉性能的影响,结果表明,(K,Na)2 O/CaO、Al2 O3的变化致使釉的熔融温度和表面张力发生改变,对釉面光泽度影响较大,而Al2 O3、SiO2含量的变化主要改变Al、Si在釉中的配位多面体状态以及Si对游离氧的争夺,因此对釉面乳浊白度有较大影响.(K,Na)2 O/CaO值的变化影响了釉中网络改性剂的含量,B2 O3摩尔含量的变化影响了釉中[BO3]、[BO4]的相对含量,因此两者改变了釉玻璃的结构致密程度进而影响釉面硬度.最优条件下制得釉样白度高于正交试验所有试样,釉式为0.5mol(K,Na)2 O-0.5molCaO-0.4molAl2 O3-0.4molB2 O3-6molSiO2,全熔块制备工艺条件下,釉样白度为58.2％,光泽度为89.3％,维式硬度为669.33 HV,釉面针孔缺陷得到显著改善.

ZnO-CoO型绿色无机颜料合成及影响因素研究

陈鑫鑫;贾治勇;田英良;王克宁;刘亚茹;王伟来

2020, 39(7): 2260-2266.

摘要 ( 22 )

PDF (6598KB) ( 34 )

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以ZnO和CoO为原料,采用固相烧结法制备了模拟叶绿素光谱曲线的绿色无机颜料,探究了该绿色无机颜料在380～1380 nm波长范围内的光谱曲线和颜色色度的变化规律.研究结果表明:通过调整原料配比、烧结工艺、辅助剂及粉磨参数等,可以调控该无机颜料色度变化(L?=42.8～54.63,a?=-8.82～-12.9,b?=3.19～5.28);CoO是决定颜料色度变化的主要物质,其含量为2.5wt％且烧结温度为1100℃ 时,可以制备得到色度最佳、模拟某叶绿素光谱曲线最优的绿色伪装颜料;通过球磨可以改善颜料的粒度进而影响颜色的变化,当球磨时间为1.5 h时颜料具有最佳的粒径和色度值.

低品位钾长石制备多孔保温隔热陶瓷研究

王琦琦;刘作冬;于永生;朱盛辉;刘鹏

2020, 39(7): 2267-2273.

摘要 ( 22 )

PDF (10242KB) ( 30 )

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以低品位钾长石为主要原料,碳化硅为发泡剂,通过高温发泡法制备多孔保温隔热陶瓷.分别采用X-射线衍射(XRD)和超景深显微成像对保温隔热陶瓷的晶相组成和结构形貌进行表征,研究了烧结温度与保温时间对多孔保温隔热陶瓷孔结构、导热系数、抗压强度、体积密度和吸水率等性能的影响.结果表明,烧结温度为1250℃、保温时间为30 min时制备的多孔陶瓷材料性能最优,样品的导热系数为0.072 W/(m·K),抗压强度为3.429 MPa,吸水率为13.5％,体积密度为0.542 g/cm3.

SPS制备MgO-Y2O3复相陶瓷及其性能研究

魏玉静;方海亮;邱小小;王连军;江莞;顾士甲

2020, 39(7): 2274-2280.

摘要 ( 36 )

PDF (13638KB) ( 50 )

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与单相的MgO和Y2 O3陶瓷相比,MgO-Y2 O3复相陶瓷具有更高力学性能的同时兼具良好的红外透过性,可以满足在极端条件下使用红外窗口材料的要求.本文分别采用沉淀法和软模板法制备了高比表面积的MgO和Y2 O3粉体,通过球磨将两种粉体混合均匀,利用SPS制备得到了复相陶瓷.主要探索了不同烧结温度对陶瓷微观结构、致密度、力学、热学及光学性能的影响.研究结果表明,复相陶瓷的最佳烧结温度为1200℃,密度达到完全致密,透过率最高为51％(4.17μm),硬度为10.31 GPa,断裂韧性为2.54 MPa·m1/2,杨氏模量为248 GPa,MSP强度为129 MPa以及室温热导率为15.57 W/(m·K).

添加氟化物对硅灰石玻璃陶瓷性能的影响

司伟

2020, 39(7): 2281-2285.

摘要 ( 15 )

PDF (5955KB) ( 32 )

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以钙铝黄长石、废玻璃粉为主要原料,分别添加MgF2、BaF2及复合氟化物,用反应析晶烧结法制备硅灰石玻璃陶瓷.使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的物相和形貌进行表征.对添加不同氟化物制备的硅灰石玻璃陶瓷进行了密度、收缩率、气孔率、吸水率、抗弯强度、抗压强度等性能测试.结果表明,添加MgF2、BaF2或复合氟化物制备的玻璃陶瓷主晶相均为硅灰石.添加MgF2可促使硅灰石玻璃陶瓷大量析晶,密度较低,吸水率和气孔率均较高,抗压强度大大降低.添加BaF2或复合氟化物具有较低的吸水率和气孔率,较高的密度,以及较高的抗弯强度和抗压强度.添加复合氟化物后可通过玻璃陶瓷的自收缩作用实现其烧结致密化,当添加5％MgF2与5％BaF2后,制得的硅灰石玻璃陶瓷体积密度2.4322 g/cm3,相对密度90.93％,气孔率0.27％,吸水率0.06％,抗弯强度54 MPa,抗压强度239 MPa.

用于导热填料的片状氧化铝的制备

李超;刘红宇

2020, 39(7): 2286-2290.

摘要 ( 20 )

PDF (7236KB) ( 26 )

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在Na2 SO4和K2 SO4复合熔盐体系中,以Al2(SO4)3为铝源,饱和Na2 CO3溶液为沉淀剂,用溶胶-凝胶法制得氢氧化铝凝胶,然后用去离子水将凝胶稀释成不同比例,将稀释后的凝胶采用不同的干燥方式干燥得到前驱体氢氧化铝,再经煅烧、洗涤和干燥后得到片状氧化铝粉体.将片状氧化铝粉体与丁腈橡胶(NBR)混炼,在模具中硫化压片.通过电子显微镜和粒度分析仪观察和分析氧化铝的形貌和粒度,用化学分析法检测片状氧化铝的纯度,用导热仪测试橡胶片的导热率.研究熔盐比例、凝胶干燥方式和晶体生长空间对氧化铝粉体粒度分布及形貌的影响,考察不同粒度分布的片状氧化铝对丁腈橡胶导热率的影响.结果表明,当熔盐比Al2(SO4)3:Na2 SO4:K2 SO4为1:1:1,稀释比为3:1时,干燥箱干燥后于1200℃ 煅烧5 h,可获得形貌完整、表面光滑、分散性好、粒度分布窄的六方片状氧化铝粉体,Al2 O3含量为99.49％.片状氧化铝的填充可以提高丁腈橡胶的导热率,粒度分布越窄越有利于丁腈橡胶导热率的提高.

超薄玻璃导热系数测量方法及影响因素

田英良;刘亚茹;李建峰;王伟来;陈鑫鑫;李俊杰;司国栋;王为

2020, 39(7): 2291-2296.

摘要 ( 21 )

PDF (1850KB) ( 40 )

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针对超薄玻璃导热系数测量所面临的温度梯度小、易热击穿、透光性强等难题,根据热流法原理,创新性地提出了多层叠片法测量超薄玻璃导热系数,并探讨了试样叠加厚度、加载压力、冷热极温差及导热硅脂对导热系数测量结果的影响.结果表明,当多层叠片试样厚度大于2.0 mm,加载压力在200～300 N之间,冷热极温差大于40℃,导热硅脂的导热系数大于1.5 W/(m·K)时,超薄玻璃导热系数的测量结果具有重复性和准确性.

硅粉对金属Al结合镁铝碳滑板材料性能的影响

童则明;李伟;李彦明

2020, 39(7): 2297-2301.

摘要 ( 19 )

PDF (4875KB) ( 29 )

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金属Al结合镁铝碳质滑板抗侵蚀性优良,适用于浇铸钙处理钢.研究了加入硅粉对镁铝碳材料常规物理性能、抗氧化性、抗渣性的影响.结果表明,加入硅粉后,材料800℃ 和1000℃ 的烧后抗折强度(MOR)和高温抗折强度(HMOR)提高,但是加入过多硅粉会使材料1000～1600℃ 的烧后显气孔率升高,强度降低.加入适量的硅粉可以改善材料抗氧化性和抗侵蚀性.

化学组成对耐火材料抗钠冰晶石侵蚀影响研究

张欣;黄晨;唐安山

2020, 39(7): 2302-2307.

摘要 ( 17 )

PDF (3308KB) ( 40 )

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以板状刚玉和熔融石英分别作为Al2 O3和SiO2组分,借助薄片法和静态坩埚法研究化学组成对耐火材料抗钠冰晶石侵蚀的影响.研究结果表明,单一的Al2 O3或SiO2抗钠冰晶石侵蚀性差,Al2 O3中加入SiO2或者SiO2中加入Al2 O3,抗钠冰晶石侵蚀性显著改善,当Al2 O3:SiO2(wt％)为20:80时抗钠冰晶石侵蚀性最好,CRC值仅为6.59％.钠冰晶石完全溶解单一的Al2 O3,对单一的SiO2则进行物理渗透,而对Al2 O3-SiO2二元体系则发生化学反应生成霞石.高粘度的霞石起着屏障作用,阻碍了钠冰晶石的进一步渗透与侵蚀,提高了抗钠冰晶石侵蚀性.

凹凸棒石基新型水处理吸附材料研究进展

朱永峰;宗莉;于惠;王爱勤

2020, 39(7): 2308-2320.

摘要 ( 41 )

PDF (15924KB) ( 40 )

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随着我国对水污染治理力度的加大,对高性能水处理材料的需求也越来越迫切.以凹凸棒石为代表的黏土矿物因其储量大、价格低廉、对多种污染物吸附好以及环境相容性好等特点受到广泛关注.本文综述了近年来凹凸棒石基水处理新型吸附材料的研究进展,主要包括利用凹凸棒石一维纳米棒晶表面改性、负载和复合等新型吸附材料.重点介绍了各种新型吸附剂的构筑方法及其研究进展,展望了未来凹凸棒石基新型吸附剂的研发方向.

纳米二氧化硅粒径尺寸调控及其对表面化学修饰的影响研究

杨威;徐本梁;严顺洪;肖立鲜

2020, 39(7): 2321-2325.

摘要 ( 19 )

PDF (6515KB) ( 40 )

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本文通过sol-gel法制备了粒径可控的纳米SiO2,最小粒径为35 nm,最大粒径为350 nm.采用比表面积测试仪、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)以及红外光谱(FTIR)表征了纳米SiO2的物理化学特性,研究了不同粒径纳米SiO2对其表面化学修饰的影响机制.结果表明,sol-gel法制备纳米SiO2用水量显著影响粒径尺寸,粒径小于80 nm时,SiO2表面呈粗糙和不规则球形.粒径小于80 nm的SiO2表面的羟基主要以孤立的羟基存在,而粒径大于180 nm时,其表面的羟基以氢键结合的状态为主.纳米SiO2表面的羟基结合状态决定了其表面与硅氧烷化学反应活性,氢键结合的羟基基团不利于硅氧烷的化学修饰,孤立存在的羟基基团有利于纳米SiO2与硅氧烷反应.这一研究结果对指导纳米二氧化硅的表面处理和化学修饰具有重要意义.

表面改性对蛭石流延浆料性能的影响

钱玉鹏;王路路;吴望妮;田忍杰;江学峰;王飞

2020, 39(7): 2326-2329.

摘要 ( 18 )

PDF (2887KB) ( 35 )

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蛭石是一种具有层状硅酸盐结构的非金属矿物,具有良好的抗氧化性和压缩回弹性,是制备耐高温密封材料的优质原料.论文采用流延法进行材料成型加工,以硬脂酸和硅烷偶联剂A-151为改性剂,考察表面改性对蛭石流延浆料分散稳定性和流变性能的影响.结果表明,硬脂酸改性效果优于硅烷偶联剂A-151,当硬脂酸用量为2％时,高温膨胀蛭石粉体接触角为83°,改性效果显著,球磨制浆的RSH最大为79.2％,分散稳定性较好,浆料流动性最佳,流延坯带表面平整、均匀.

CuRh2O4热力学稳定性研究

吴泳洁;王鑫;戴炳蔚;周晓龙;于杰

2020, 39(7): 2330-2334.

摘要 ( 17 )

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通过第一性原理方法对Cu-Rh-O体系各物相晶胞进行结构优化,对优化后的结构计算了各物相声子谱,得到各个物相的热力学参数.计算数据和热力学数据手册值对比结果表明,各物相G、H、S手册结果与计算结果数据近于一致,验证了计算方法的可靠性,进而证明CuRh2 O4的热力学数据计算结果具有准确性,确定了反应吉布斯自由能在温度低于1174℃ 下系统的反应方向.利用固相反应烧结法合成了CuRh2 O4及其相变产物.通过XRD、差热分析检测确定了相变产物和反应温度.计算结果和实验结果对比表明,反应热力学计算具有准确性,为实际实验提供了理论支持.

乙酸锌活化制备柚子皮衍生活性碳及其电化学和吸附性能研究

黄均艳;王小丽;黄美英;夏明星

2020, 39(7): 2335-2342.

摘要 ( 23 )

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生物质衍生的活性碳在能量存储和环境保护中具有重要的应用潜力.以柚子皮为前驱体,乙酸锌为活化剂,通过一步法制备柚子皮衍生的活性碳.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)对其进行表征.结果表明,制备的活性碳具有大量的纳米尺寸孔以及高的石墨化程度.将该活性碳材料制备成超级电容器的电极,在电流密度为1 A·g-1时,其比电容可以达到210.5 F·g-1,在5 A·g-1电流密度下充放电循环5000圈,其容量保持率为88.5％.在去除水中亚甲基蓝的研究中,Langmuir等温吸附模型和准一级动力学模型能更好地描述吸附动力学和吸附平衡过程,Langmuir单层最大吸附量能达到125.0 mg·g-1.

固相反应快速制备铜掺杂方钴矿及其热电性质研究

籍永华;秦丙克;黄润;张金柱

2020, 39(7): 2343-2348.

摘要 ( 14 )

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采用固相反应法在制备温度923 K,保温时间约30 min的条件下,快速合成了铜掺杂方钴矿Cux Co4 Sb12(x=0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9),对样品进行了物相结构(XRD)、微观结构和不同温度条件下的热电性质测试分析.结果表明,所制备的样品Cux Co4 Sb12在0≤x≤0.7的范围内均为单相的方钴矿结构,样品含有许多微气孔,晶粒细小,平均直径在微纳米级.当测试温度为696 K时,样品Cu0.1 Co4 Sb12获得最低电阻率为48.71μΩ·m.在测试温度为462 K时,样品Cu0.3 Co4 Sb12获得最大Seebeck系数为233.14μV/K.样品Cu0.1 Co4 Sb12在测试温度为578 K时,获得最大的ZT值为0.24.

水泥乳化沥青砂浆峰值应变的试验研究

田青;张苗;蔡基伟;袁玉卿;邓德华

2020, 39(7): 2349-2353.

摘要 ( 21 )

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采用万能材料试验机对不同配合比的水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)进行了单轴压缩试验,研究了结构组成对CA砂浆峰值应变的影响,并进一步建立了峰值应变与抗压强度的定量关系.结果表明,峰值应变随A/C、W/C的减小而减小,A/C的变化改变了CA砂浆的结构特性,W/C的不同则影响了内部能量的释放过程.CA砂浆的峰值应变与抗压强度的平方根成正比,且符合林大炎方程,结合峰值应变的理论计算及CA砂浆充填层的实际受力状态,估算了充填层发生伤损破坏时的几何尺寸变化.

纳米TiO2协同纳米ZnO/SBS复合改性沥青耐紫外光老化性能评价

谢祥兵;马鹏;梁林园;童申家;李广慧

2020, 39(7): 2354-2361.

摘要 ( 23 )

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高海拔地区强烈紫外光辐照易使沥青路面老化,特殊环境因素要求沥青路面中黏结料须具有良好耐老化性,纳米材料以其独特优点已成为改性沥青研究的重要方向,而纳米材料在沥青中易发生团聚是制约该发展的重要瓶颈.以纳米ZnO、纳米TiO2、聚合物SBS为改性剂,运用硅烷偶联剂(KH-560)对纳米材料表面进行修饰,在此基础上研究基质沥青、SBS改性沥青、纳米ZnO/SBS改性沥青、纳米ZnO/纳米TiO2/SBS复合改性沥青紫外光老化前后物理性能演变规律,利用场发射扫描电镜结合能谱分析(SEM/EDS)研究老化前后纳米ZnO/纳米TiO2/SBS复合改性沥青中Zn、Ti特征元素含量变化及纳米材料分布形态,揭示耐光老化机理.结果显示:经过修饰后的纳米材料在沥青中分散均匀,纳米材料和沥青相容性得到明显改善,在制备过程中两者发生化学反应;紫外光老化后,纳米ZnO/纳米TiO2/SBS复合改性沥青延度保留率为87.72％,软化点增量降幅61.32％,耐老化性能最佳,其老化机理是纳米TiO2对波长为365 nm紫外光波具有良好吸收作用,而纳米ZnO在该波长辐照下易发生光分解,活性降低.

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