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2020, 39(12): 3728-3728.

摘要 ( 78 )

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相关文章 | 计量指标

Ce-Y(Ca)-TZP陶瓷及Ce-TZP/Al₂O₃复相陶瓷的研究与应用进展

李楠, 谢志鹏, 易中周, 翟凤瑞

2020, 39(12): 3729-3742.

摘要 ( 90 )

PDF (9233KB) ( 64 )

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氧化铈稳定的四方氧化锆多晶陶瓷(Ce-TZP)具有良好的抗低温老化性和很高的断裂韧性(K_IC>20 MPa·m^1/2),但是弯曲强度较低(500 MPa左右)。如何在保留Ce-TZP陶瓷的抗低温老化性和高断裂韧性的同时,提高其强度,是本领域研究人员共同关心的问题。大量研究表明,通过添加其他固溶离子(如Y³⁺)达到共稳定效果和引入第二相(如Al₂O₃)获得细晶Ce-TZP基的复相陶瓷,可以显著提高材料的断裂强度,综合改善其力学性能。本文对CeO₂与其他氧化物共稳定的ZrO₂陶瓷及Ce-TZP/Al₂O₃复相陶瓷的研究进展进行了综述,并以义齿种植和增材制造为例介绍了其应用现状。

海水海砂混凝土力学性能与耐久性研究综述

李师财, 于泳, 金祖权

2020, 39(12): 3743-3752.

摘要 ( 168 )

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远海工程建设面临钢筋混凝土易腐蚀、河砂和淡水匮乏等难题。国内外学者选择资源丰富的海水海砂代替淡水河砂制备混凝土,并研究其工作性能、力学性能及耐久性能。海水海砂中高含量的氯盐会加快水泥水化和凝结,导致早凝和早期强度提高,但后期增长变缓,最终强度与淡水河砂混凝土相近。海砂中少量的贝壳对混凝土工作性能和力学性能影响不大。海水海砂混凝土中的氯离子传输及结合方式更为复杂,其不同于内掺型氯离子,由此导致海水海砂混凝土中的钢筋锈蚀机理改变。辅助胶凝材料、复合型阻锈剂及纤维增强复合筋等为海水海砂混凝土结构应用提供了保障。

矿物掺合料对混凝土徐变影响研究进展

韩超, 何智海, 詹培敏, 张晓翔, WOLDERUFAEL Yirgalem Fissiha

2020, 39(12): 3753-3762.

摘要 ( 88 )

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掺加矿物掺合料是改善混凝土性能的主要措施之一,受到研究者的广泛关注。当前,已有大量研究表明矿物掺合料对混凝土徐变性能具有积极的作用,但缺少文献系统回顾和比较不同类型矿物掺合料对混凝土徐变的影响。本文从徐变机理、单掺和复掺不同类型矿物掺合料对混凝土徐变的影响等方面,对已有文献进行总结分析,以便为进一步研究提供参考和借鉴。

缓凝剂对高贝利特硫铝酸盐水泥水化和性能的影响

唐芮枫, 王子明, 兰明章, 陈智丰

2020, 39(12): 3763-3769.

摘要 ( 98 )

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高贝利特硫铝酸盐(HB-CSA)水泥是一种具有低收缩特性的新型低碳水泥。针对该种水泥凝结硬化不易控制的问题,系统研究了氨基三亚甲基膦酸(ATMP)和葡萄糖酸钠(SG)对HB-CSA水泥水化和凝结硬化的影响。采用等温量热仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了缓凝剂在HB-CSA水泥中的作用机理。结果表明:ATMP可以显著延缓HB-CSA水泥水化进程,延长凝结时间,提高HB-CSA水泥的中后期强度;而SG仅表现出有限的作用。两种缓凝剂与聚羧酸减水剂(PCE)复配可以延迟HB-CSA水泥水化放热速率,抑制钙矾石等早期水化产物的形成,且不同种缓凝剂会使钙矾石呈现出不同的形貌。

马来酸三乙醇胺酯对水泥水化的影响

吉旭平, 蒋亚清, 张风臣, 潘亭宏

2020, 39(12): 3770-3774.

摘要 ( 122 )

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为克服三乙醇胺早强剂对水泥抗折强度和后期强度的影响,合成了马来酸三乙醇胺酯,并通过背散射电子成像(BSE)和BET分析,研究了马来酸三乙醇胺酯对水泥水化程度、C-S-H含量和水泥水化28 d分形维数的影响。结果表明:马来酸三乙醇胺酯可促进水泥水化尤其是水泥中硅酸盐相的水化;复掺马来酸三乙醇胺酯和聚羧酸减水剂,可显著提高水泥水化产物中C-S-H的含量;三乙醇胺降低了水泥石28 d的分形维数,马来酸三乙醇胺酯单掺及与聚羧酸减水剂复掺则使水泥石28 d的分形维数提高。由此可见,马来酸三乙醇胺酯作为增强型水泥早强剂具有广阔的应用前景。

基于X-CT的非饱和水泥基材料水分传输与渗透系数计算

杨林, 张云升, 张春晓

2020, 39(12): 3775-3782.

摘要 ( 98 )

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

利用X射线计算机断层扫描(X-CT)联合Cs离子增强技术连续监测水分在非饱和水泥基材料中的动态传输过程,建立水分传输距离与时间的关系,获得水分传输的毛细吸水系数,在此基础上提出了计算水泥基材料渗透系数的理论模型。系统研究了水灰比、粉煤灰掺量、矿渣掺量和砂体积掺量对水泥基材料毛细吸水系数和渗透系数的影响,结果表明:当水灰比从0.35增大到0.55时,硬化水泥浆体的毛细吸水系数从2.07×10^-4 m/s^1/2增大到3.22×10^-4 m/s^1/2,而固有渗透系数增大1个数量级;粉煤灰的掺入能有效降低浆体的水分传输性能,且粉煤灰的最佳掺量为30%(质量分数),当矿渣掺量为30%(质量分数)时,硬化浆体的固有渗透系数比掺同等质量粉煤灰的高1个数量级;当砂体积掺量从0%增加到40%时,砂浆的毛细吸水系数和固有渗透系数均下降,当砂体积掺量大于42.4%时,砂浆的界面过渡区(ITZ)连通,砂浆的毛细吸水系数增大。

粉煤灰掺量对PVA-ECC性能的影响

李晓琴, 周旭, 李世华

2020, 39(12): 3783-3790.

摘要 ( 96 )

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采用粉煤灰替代部分水泥(40%、50%、60%和70%(质量分数))进行聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)的力学性能、韧性、抗渗性能研究;建立了PVA-ECC抗压强度与其极限拉伸强度、弯曲荷载、弯曲韧性指数、挠度及抗渗性能之间的相关性;同时还进行了PVA-ECC渗水高度的统计数据概率分布分析。结果表明,随粉煤灰含量增加,强度逐渐下降,极限拉伸应变逐渐增大,韧性指数、能量吸收能力及跨中挠度逐渐增大,各组别抗渗性能相对于粉煤灰40%含量组别均有所提升。建立抗压强度与其余指标之间相关性,得到一套完整的强度、韧性、抗渗性的相关性理论体系。对PVA-ECC的渗水高度的频率分布直方图采用正态分布进行统计分析,得到渗水高度概率分布,同时计算出平均渗水高度95％置信区间。

新旧水泥砂浆界面粘结性能试验研究

孟繁强, 薛善彬, 张鹏, 王俊洁, 高世壮

2020, 39(12): 3791-3798.

摘要 ( 112 )

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在荷载和环境因素作用下,混凝土结构产生不同程度的劣化。为了保证结构的安全性和耐久性,需要对损伤水泥基材料进行修复。基体的含水饱和度、界面粗糙度、修补砂浆的水灰比以及试件的养护条件都会影响修补砂浆与基体间的粘结强度。选取四种含水饱和度(0%、30%、70%、100%)的旧砂浆作为基体,浇筑水灰比为0.4和0.6的新砂浆,试件密封养护28 d,剪切试验结果表明:当新砂浆水灰比为0.6,旧砂浆含水饱和度按照70%、30%、100%、0%的顺序变化时,界面的剪切强度逐渐减小;当新砂浆水灰比为0.4,旧砂浆含水饱和度按照30%、0%、70%、100%的顺序变化时,界面的剪切强度逐渐减小。同时发现,新砂浆水灰比为0.4时的界面剪切强度普遍大于水灰比为0.6的数值。通过切槽法改变旧砂浆的界面粗糙度,然后浇筑水灰比为0.6的新砂浆,试件标准养护。剪切试验结果表明:当旧砂浆界面粗糙时,界面间的剪切强度是旧砂浆光滑时的1.26倍。选取两种含水饱和度(0%、100%)的旧砂浆作为基体,浇筑水灰比为0.4和0.6的新砂浆,分别进行标准养护和密封养护,剪切试验结果表明:在旧砂浆含水饱和度和新砂浆水灰比相同的情况下,标准养护下的界面剪切强度明显大于密封养护下的界面剪切强度。

硬化水泥浆体气体渗透特征研究

宋杨, 李金远, 李俊锋, 陈望, 吴海洋

2020, 39(12): 3799-3805.

摘要 ( 80 )

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渗透性直接决定了有害物质在混凝土等水泥基材料中的传输速度,是影响混凝土耐久性的关键指标。基于水泥浆体三维孔隙结构和压汞试验数据,分别采用Katz-Thompson方程和格子Boltzmann方法模拟计算水泥浆体试样的渗透率,并与气体渗透测试结果进行对比,其结果表明:硬化水泥净浆气体渗透率测试结果为3.82×10^-18~7.29×10^-18 m²;Katz-Thompson方程的预测结果仅具有数量级的准确度,不能真实准确地预测水泥浆体孔隙结构的渗透率;格子Boltzmann方法能够准确地预测水泥浆体的本质渗透率,为4.88×10^-19~15.48×10^-19 m²;气体渗透测试结果比模拟结果高约2~10倍,表明水泥浆体中毛细孔依然是渗透的主要路径,而气孔和微裂缝仅在局部起到了提高气体渗透率的作用。

新型复合早强剂对水泥砂浆力学性能的影响

刘春英, 任国盛, 高小建

2020, 39(12): 3806-3811.

摘要 ( 81 )

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本文试验研究了两种新型复合早强剂(甲酸钙-晶胚、甲基丙烯酸-晶胚)对水泥砂浆新拌性能和力学性能的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行了微观分析。结果表明,随着早强剂掺量增加,新拌水泥砂浆的流动度略有降低,凝结时间提前。两种复合早强剂均能够加速水泥早期水化,显著提高水泥砂浆的早期强度。甲酸钙-晶胚、甲基丙烯酸-晶胚两种复合早强剂可使水泥砂浆的12 h抗压强度分别提高96.7%和89.3%,抗折强度分别提高192.2%和211.1%;同时,对水泥砂浆28 d抗压强度的提高幅度仍高达50.0%左右,说明两类早强剂对水泥砂浆后期强度发展无负面影响。XRD和SEM分析均证实,掺两类复合早强剂使水泥水化程度提高,水化产物增多,结构密实度提高。

机制砂混凝土耐磨性的主要影响因素分析及多因素计算模型

谢吉程, 张云, 杜越明, 陈正, 罗婷倚, 唐亚森

2020, 39(12): 3812-3822.

摘要 ( 66 )

PDF (2378KB) ( 33 )

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本文研究了砂类型、砂率、石粉含量和抗压强度对机制砂混凝土耐磨性的影响,建立了磨损量的多因素计算模型。结果表明:由于含石粉及具有更高的粗糙度和坚固性,石灰岩与辉绿岩机制砂制备的C30、C40混凝土耐磨性比河砂混凝土提高20%以上;在0.40~0.44范围内选取较低的砂率可获得较优的耐磨性;利用石粉含量为5%~11%(质量分数)的机制砂制备混凝土,石粉含量为9%时可获得最佳的混凝土耐磨性,微观分析表明此时混凝土密实度最佳;通过灰色系统理论确定了耐磨性影响因素的影响程度排序为:砂率R₃>压碎值R₂>粗糙度R₁>抗压强度R₅>石粉含量R₄>0.6;对比验证表明提出的混凝土磨损量多因素计算模型具有较高的预测精度和良好的适用性。

机制砂混凝土应力-应变试验研究

谢开仲, 刘振威, 盖炳州, 朱茂金, 新赢

2020, 39(12): 3823-3831.

摘要 ( 71 )

PDF (6652KB) ( 28 )

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为研究机制砂混凝土单轴应力状态下的力学性能,通过对0%、4%、8%、12%、16%、20%(质量分数)六种石粉含量,C20、C30和C40三类强度等级的机制砂混凝土棱柱体试件进行单轴抗压试验,并与河砂混凝土进行对比,获得了其在单轴受压下的应力-应变全曲线,拟合得到了适用于机制砂混凝土单轴受压的本构方程,结果表明:机制砂混凝土应力-应变曲线变化趋势和河砂混凝土基本相似,在曲线的上升段,机制砂混凝土与河砂混凝土基本重合,但在曲线下降段,机制砂混凝土比较陡峭;随着石粉含量的增加,机制砂混凝土试件的峰值应力和峰值应变都呈现出先增加后减小的趋势,当石粉质量分数为8%时,三种不同强度等级的机制砂混凝土峰值应变均达到最大;机制砂混凝土峰值应力和弹性模量均随着混凝土设计强度等级的提高而增大;基于Sargin模型拟合得到的机制砂混凝土应力-应变全曲线与试验全曲线吻合性较好。

基于Toufar模型的级砂组合对UHPC强度的影响

林晓松, 黄志斌

2020, 39(12): 3832-3836.

摘要 ( 73 )

PDF (1602KB) ( 25 )

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为了研究砂的级配对超高性能混凝土(UHPC)强度的影响,通过筛分试验将砂分为5级,1～5级砂的粒径区间分别为1.25～2.5 mm、0.63～1.25 mm、0.315～0.63 mm、0.16～0.315 mm和0.08～0.16 mm。根据3&4和3&4&5级砂组合的试验数据,分别对Toufar模型进行了修正和验证。采用修正后的Toufar模型,计算4&5、2&3&4&5、1&2&3&4&5级砂组合最大特征密实度。采用4种级砂组合设计UHPC配合比(4&5、3&4&5、2&3&4&5、1&2&3&4&5),测试其强度。研究表明,修正的Toufar 模型能用于UHPC配合比设计中级砂组合最大特征密实度及各级砂质量比的计算。当3、4、5级砂的质量比M_3S:M_4S:M_5S=1:0.35:0.473时,该级砂组合的密实度最大,对应的UHPC抗折和抗压强度最大。

内养生桥面铺装混凝土抗早期塑性开裂性能

谢政专, 周胜波, 韦万峰, 刘卫东, 焦晓东, 王彬

2020, 39(12): 3837-3843.

摘要 ( 79 )

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为改善桥面铺装混凝土抗早期塑性开裂性能,通过平板约束法和现场桥面铺装实体工程研究了内养生材料对混凝土抗早期塑性开裂性能的影响。试验结果表明,内养生材料可以有效延缓混凝土的早期开裂,且随着内养生材料掺量的增加,混凝土抗早期塑性开裂性能越好;当内养生材料掺量为0.2%(质量分数)时,平板约束法下的混凝土单位开裂面积由1 219 mm²/m²降低到47 mm²/m²。在实体工程应用中,同普通混凝土相比,0.2%掺量的桥面铺装混凝土单位面积裂缝条数、最大长度、最大宽度以及开裂面积分别同比下降了91.7%、55.8%、37.5%、90.7%,说明内养生材料可以显著提升桥面铺装混凝土抗早期塑性开裂的性能。

严寒地区冻融混凝土内钢筋应力滑移模型及OpenSEES有限元模拟

吴伟, 冯虎

2020, 39(12): 3844-3850.

摘要 ( 56 )

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在严寒地区冻融混凝土与钢筋局部粘结滑移模型的基础上,基于冻融混凝土内钢筋沿锚固长度的受力机理分析及迭代过程分析,建立了冻融混凝土内钢筋应力滑移计算方法,提出了冻融混凝土内钢筋的应力滑移关系骨架曲线。基于有限元计算软件OpenSEES,将推导的冻融混凝土内钢筋应力滑移关系曲线嵌套于零长度截面单元,并将该单元应用于梁柱纤维模型,对3根既有的冻融钢筋混凝土框架柱进行模拟,与试验结果进行对比分析。结果表明,冻融钢筋混凝土柱有限元模型的模拟结果与试验结果的符合程度良好,从构件层次验证了推导的冻融混凝土内钢筋应力滑移关系曲线具有较好的精度和可靠性。研究成果可为严寒地区冻融混凝土内钢筋应力滑移推导及有限元模拟提供理论参考。

石墨质改性混凝土高温性能的研究

郑慧君

2020, 39(12): 3851-3857.

摘要 ( 60 )

PDF (10841KB) ( 20 )

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通过热处理后混凝土力学性能及微观结构的变化,研究了石墨、氧化石墨烯复合玄武岩纤维对混凝土高温性能的影响。结果表明:石墨的添加会引起混凝土力学稳定性的降低,而氧化石墨烯则可以大幅度提升混凝土的高温力学稳定性,有效降低了热处理所带来的劣化影响;玄武岩纤维与石墨、氧化石墨烯的复合使用均未形成协同作用效果,反而降低了试样的力学性能。微观分析显示石墨分散在材料体系之中形成了界面缺陷,而氧化石墨烯可以在材料系统中形成紧密连续的交联结构,有效提高了混凝土的高温力学性能。

玄武岩纤维原料特征分析

刘昶江, 仝晓聪, 刘忠, 杨春成, 李红超, 姜乐涛

2020, 39(12): 3858-3865.

摘要 ( 129 )

PDF (4324KB) ( 77 )

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玄武岩纤维是以天然玄武岩为主要原料,经熔融和快速拉丝工艺制备而成的连续纤维材料,其性能受原料影响较大,且并非所有玄武岩均可直接制备玄武岩纤维。立足于玄武岩纤维原料的优选与标准化调配,以14个纤维及20个岩石样品的化学成分为基础,综合分析其化学组分、矿物组成、岩石性能、熔体结构与性质等特征。从氧化物组分类别及其摩尔比例、酸度系数、矿物组成、碱性岩种类、铝饱和程度、熔体解聚度与粘度关系等角度对可拉丝原料特征进行了归纳。结果表明,一般用于纤维生产的原料为氧化物组成摩尔分数范围RO₂=0.58~0.75、R₂O₃=0.15~0.20、RO=0.18~0.30(R为阳离子),酸度系数为3.5~5.8,非晶或隐晶质的钙碱性、偏铝质岩石,其主要矿物为斜长石和单斜辉石,不含石英、橄榄石、刚玉等高熔点矿物,通常其熔体的解聚度NBO/T为0.2~0.4、粘度lgη为0.5~1.4 Pa·s。

基于逐步回归分析法的炉渣-水泥-全尾砂胶结充填体强度影响分析

张盛友, 孙伟, 李金鑫

2020, 39(12): 3866-3873.

摘要 ( 52 )

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为降低某铜矿充填成本,探究单因素或多因素交互作用对充填体强度的影响。实验设计24组不同配比,分析了炉渣掺量、质量浓度、灰砂比耦合作用下对充填试件单轴抗压强度的影响;将炉渣掺量、质量浓度、灰砂比分别设定为解释变量X₁、X₂、X₃,单轴抗压强度设定为Y,利用软件SPSS对实验数据进行逐步回归分析,并用响应曲面法验证回归的准确性。结果表明:炉渣掺量与试件单轴抗压强度呈正相关,灰砂比越高,强度增长幅值越大;28 d强度最大增长率达138.2%;单一元素对单轴抗压强度的影响权重依次是质量浓度、灰砂比,炉渣掺量影响不显著;两种及以上影响因素交互作用下仅炉渣掺量与灰砂比交互对强度影响非常显著;两种方法回归的方程表达式基本一致,印证了回归方程的可靠性;回归拟合度达97.76%,拟合值与实验值非常接近,可将回归方程运用于该矿山充填现场。

玻璃粉对再生混凝土力学性能的影响

杨震樱, 周长顺

2020, 39(12): 3874-3880.

摘要 ( 55 )

PDF (7624KB) ( 25 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了实现城市固体垃圾废玻璃资源化,本文研究了不同掺量(0%、5%、10%和20%,质量分数)玻璃粉(GP)取代水泥对再生混凝土抗压强度、劈拉强度和弹性模量等力学性能的影响,并通过压汞法(MIP)和扫描电子显微镜(SEM)分析了再生混凝土的内部微观结构。研究结果表明,玻璃粉降低了再生混凝土早期的力学性能,但掺入适量的玻璃粉有利于提高再生混凝土后期的力学性能。含10%(质量分数)玻璃粉试样90 d的抗压强度、劈拉强度和弹性模量均高于普通再生混凝土,同时总孔隙率降低19.3%。玻璃粉的二次火山灰活性和微集料填充作用改善了再生混凝土的微观结构。

稻壳灰的制备及其对地聚物力学性能的影响

刘振正, 谢春磊, 王学营, 郭亮, 武悦悦, 陈琴, 段平

2020, 39(12): 3881-3888.

摘要 ( 64 )

PDF (9534KB) ( 28 )

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以稻壳为原料,研究稻壳在不同酸预处理条件和不同煅烧条件下制备得到的稻壳灰在表观性能、元素成分、反应活性、物相结构和微观结构等方面的特性差异及其对偏高岭土基地聚物力学性能的影响,确定稻壳灰最佳制备条件。结果表明,盐酸预处理会显著提高稻壳灰中无定形SiO₂的纯度,高达98.354%(质量分数)。经酸预处理的稻壳在550 ℃下煅烧60 min即可煅烧完全,稻壳灰反应活性最高。酸处理后的稻壳灰使地聚物的孔隙结构更加致密,550 ℃稻壳灰地聚物(10%(质量分数)稻壳灰+90%(质量分数)偏高岭土)28 d抗压强度最高,达53.3 MPa。通过综合影响分析,得到稻壳灰的最佳制备条件为:经2.5%(质量分数)盐酸溶液浸泡1 h后,550 ℃煅烧1 h。

室温碱激发低钙粉煤灰地质聚合物配比试验研究

魏威, 高彦斌, 陈忠清, 朱文韬, 朱泽威

2020, 39(12): 3889-3896.

摘要 ( 75 )

PDF (6777KB) ( 31 )

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为得到室温下粉煤灰与碱激发剂质量比、水玻璃与氢氧化钠溶液质量比和氢氧化钠溶液摩尔浓度对粉煤灰地质聚合物力学性能的影响,以低钙粉煤灰为原料,制备了地质聚合物胶凝材料。采用正交试验方法,分析粉煤灰地质聚合物抗压强度,探讨碱激发剂配比对粉煤灰地质聚合物力学性能的影响,结合SEM、XRD和FTIR对试样进行表征,并对该材料的应力-应变曲线进行了研究。结果表明:粉煤灰地质聚合物的抗压强度随着激发剂掺量的减少而增大,水玻璃在激发剂中的比值与粉煤灰地质聚合物的抗压强度呈现正相关,其中粉煤灰与碱激发剂质量比为1.8,水玻璃与氢氧化钠溶液质量比为2.5且氢氧化钠溶液的浓度为10 mol/L时,120 d龄期的抗压强度可达51.98 MPa。对应力-应变曲线分析得出,在一定程度上,激发剂的掺入量对粉煤灰地质聚合物的破坏应变和弹性模量有较大影响。SEM、XRD和FTIR分析表明随着养护时间增长,胶凝材料体系内结构更致密,生成了更多的硅铝酸盐凝胶。

磷石膏激发预处理及其制备免烧建材的研究

田佳瑜, 王海峰, 尤晓宇, 陈晓亮, 王家伟

2020, 39(12): 3897-3904.

摘要 ( 90 )

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磷石膏胶凝活性差,阻碍了它在建材领域的大宗消纳。本文通过研究碱激发预处理后磷石膏物相和微观结构,以及用其制备高掺量免烧建材的抗压强度、物相和微观结构,从而获得磷石膏制备高掺量、高抗压强度免烧建材的工艺参数。结果表明:100 g磷石膏,碱激发剂为100 mL,在室温下预处理24 h后,磷石膏主晶相CaSO₄·2H₂O的晶粒变小,结晶度降低,通过观察微观结构发现硫酸钙颗粒变大,细小颗粒量大幅降低,从而提高了其胶凝活性。当磷石膏掺入量为80%(质量分数)时,与未处理磷石膏相比,所制备的免烧建材保养7 d、28 d和浸水后的抗压强度均明显提高,分别为13.79 MPa、18.22 MPa和11.44 MPa,其微观形貌显示硫酸钙颗粒间没明显边界,几乎融为一体,致密度极高,对材料强度的增加十分有利。

温度对精炼渣碳酸化效果影响分析

方明航, 伊元荣, 马文青, 马忠乐, 白书齐, 蔺悦, 杜昀聪

2020, 39(12): 3905-3912.

摘要 ( 55 )

PDF (4442KB) ( 28 )

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为了有效改善精炼渣的安定性及致密性问题,采用正交试验探讨精炼渣碳酸化过程,以温度为单一影响因素,考察碳酸化粒度分布,结合XRD,SEM,FT-IR,TG-DTA等手段对精炼渣碳酸化效果进行探讨。结果表明,精炼渣碳酸化各因素主次关系为:粒径>CO₂通气量>反应温度>转速>液固比;碳酸化后精炼渣中f-CaO、Ca₂SiO₄、Ca₃SiO₅、12CaO·7Al₂O₃消失,CaCO₃晶型增加明显,且以方解石为主;不同温度(20 ℃、40 ℃、60 ℃、80 ℃)碳酸化后精炼渣总的热分解失重百分率分别为:35.26%、35.24%、34.36%和27.29%。

赤泥制备水玻璃工艺研究

史国义, 潘爱芳, 马昱昭, 孙悦, 畅捷, 杨玲, 段玉宇

2020, 39(12): 3913-3917.

摘要 ( 62 )

PDF (3053KB) ( 30 )

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为了提取利用赤泥中的硅元素,实现赤泥的资源化,同时为水玻璃的制备寻找一种新原料。本文以中铝山西新材料有限公司两组分赤泥为研究对象,通过化学分析法、XRD对赤泥进行了化学组成及矿物组成分析。表明该赤泥中二氧化硅含量较高且都为非晶态,反应活性高,为制备水玻璃的理想硅源。对赤泥进行酸浸可得到纯度为92%的硅胶。硅胶湿法制备水玻璃最佳工艺参数为NaOH质量浓度15%,液固质量比3,体系温度95 ℃,反应时间为15 min。经实验验证,最佳参数下的二氧化硅溶出率可达91%,对该赤泥中硅的利用率达84.6%。该研究可为赤泥资源化和水玻璃原料选取提供新的思路和依据。

钛白废酸浸出赤泥脱碱实验研究与动力学分析

朱晓波, 王涛, 李望

2020, 39(12): 3918-3923.

摘要 ( 62 )

PDF (2889KB) ( 24 )

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依据赤泥强碱性和钛白废酸呈酸性的特点,利用钛白废酸浸出赤泥脱碱。考察了搅拌速率、液固比、浸出温度和浸出时间对赤泥脱碱效果的影响,同时对赤泥脱碱过程进行了理论分析和动力学研究。结果表明:在浸出温度为70 ℃,搅拌速率为400 r/min,液固比为5 mL/g和反应时间为60 min的条件下,赤泥脱碱率大于99%,脱碱液pH值为6.2。利用钛白废酸浸出赤泥,赤泥脱碱率高,脱碱渣中铁品位也得到了富集,可以作为提取回收铁的二次矿产资源。钛白废酸能够显著破坏赤泥中钙霞石的晶体结构,使得结构碱几乎全部溶解,脱碱渣中出现硬石膏衍射峰,赤铁矿衍射峰也可明显分辨。该脱碱过程受未反应核收缩模型(USCM)中的内扩散关键步骤控制,线性相关系数大于0.99,脱碱反应速率常数随着温度升高而增加,表观活化能(E_a)为13.12 kJ/mol。

玄武岩纤维对传统糯米灰浆性能的影响及机理分析

阳令明, 张维祥, 周绍青

2020, 39(12): 3924-3931.

摘要 ( 64 )

PDF (8444KB) ( 40 )

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糯米灰浆的早期强度以及收缩、冻融等性能制约了其在古建筑修复中的应用。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术手段探讨了玄武岩纤维掺量及糯米浆浓度的改变对糯米灰浆力学性能的影响及其机理。结果表明:糯米浆的浓度调控了碳酸钙晶体的位置、大小、形貌,对糯米灰浆的早期强度及收缩、耐温、冻融等性能影响较大,糯米浆浓度为6.5%(质量分数)时各项力学性能最佳;玄武岩纤维的空腔结构及细小直径的特点对糯米灰浆的力学性能有较大帮助,28 d抗压、抗折强度分别提高436%、150%,7 d收缩率下降65%,冻融次数明显增加,5%(质量分数)掺量的玄武岩纤维-糯米灰浆综合性能最佳。在实际应用中,掺入一定量的玄武岩纤维来改善糯米灰浆性能是可行的。

超声波辅助插层-剥离法制备煤系高岭土微粉的研究

张涛, 闫雷, 巩柯语, 黎佳全, 何宏伟, 苗洋, 高峰

2020, 39(12): 3932-3938.

摘要 ( 55 )

PDF (3345KB) ( 21 )

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我国煤系高岭土储量丰富,为满足造纸、纺织等行业个性化的需求,通常要对其进行深加工。以山西朔州煤系高岭土为原料,分别在恒温磁力搅拌和超声波作用下探究了煤系高岭土/二甲基亚砜(DMSO)插层复合物制备的最佳条件,在插层复合物的基础上对煤系高岭土进行超声辅助剥离,制备得到高岭土微粉,并利用XRD、SEM、BET、TG-DSC等方法分析表征样品。正交实验结果表明在磁力搅拌条件下DMSO用量、插层时间以及插层温度均对插层率具有一定的影响,引入超声波有利于高岭土插层率的提升。插层复合物经超声辅助剥离后晶粒厚度明显减小,高岭土片层状结构大体上呈现碎片化,仅保留少部分大的片状结构,其边缘碎化,整体上也出现碎裂的趋势。剥离样品的比表面积和孔径均大幅度增加,为硬质高岭土的剥离和超微细粉体的制备提供了新的思路。

粉煤灰碱熔-水热合成沸石用于水溶液中汞的吸附

燕可翀, 李子鹏, 李杨敏, 王平治

2020, 39(12): 3939-3944.

摘要 ( 50 )

PDF (1327KB) ( 25 )

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汞被认为是危害最为严重的重金属之一。目前虽已有大量水处理技术可用于水中汞的去除,但由于成本较高等原因均未实现大面积的工业化应用。以工业固废粉煤灰为原料通过碱熔-水热法合成了沸石,可将其应用于水溶液中汞的吸附。结果表明:碱熔活化可以使得粉煤灰中稳定的莫来石、石英及非晶相矿物转变为钠铝硅酸盐、硅酸钠和钠霞石等矿物;这些矿物可溶于氢氧化钠溶液中,形成富含钠、铝、硅的碱性溶液;在适宜的水热条件下,通过调配铝硅比,可合成纯度较高的NaA型沸石;该法合成的粉煤灰基沸石可有效吸附水溶液中的Hg(II),去除率可达95%左右,吸附过程符合拟二级吸附动力学模型,反应速率同时受到内外扩散影响。

钙质促凝剂对固化高含水率工程废浆强度的影响

宋苗苗, 朱鹏, 徐桂中, 王凤珍, 唐鹏

2020, 39(12): 3945-3951.

摘要 ( 53 )

PDF (3143KB) ( 27 )

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为明确钙质促凝剂添加对固化高含水率工程废浆强度性状的影响,对含钙质促凝剂的固化工程废浆开展一系列无侧限抗压试验,研究不同促凝剂性质及掺量下固化工程废浆强度性状的变化。结果表明:加入钙质促凝剂将显著增强固化工程废浆的无侧限抗压强度q_u,适宜的促凝剂掺量可将固化工程废浆的强度提高1倍左右;不同养护龄期下固化工程废浆的q_u随CaCl₂掺量的增加先增大后降低,随Ca(OH)₂掺量的增大则表现出先增大后减小再增大的变化趋势。和CaCl₂相比,添加Ca(OH)₂引起固化工程废浆强度的增加相对较小。此外,固化工程废浆的破坏应变ε_f和变形系数E50随促凝剂性质和掺量不同也是变化的。对于研究所用工程废浆和促凝剂,固化处理后土体的E50≈(30~100)q_u。

建筑废弃物木屑材料制备多孔碳材料

谢竺

2020, 39(12): 3952-3957.

摘要 ( 58 )

PDF (2140KB) ( 35 )

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为研究建筑废弃物——锯末木屑在环保中的应用,以NaNH₂为活化剂和氮源,利用一步热解法制备了氮掺杂的多孔碳材料,采用X射线衍射、X光电子衍射、氮气吸附-脱附等温线等方法对样品进行表征。结果发现样品主要由微孔构成,大的比表面积和高的氮含量相互协同,为CO₂的电化学还原反应提供了丰富的催化活性位点和CO₂反应物。电化学测试研究结果发现,样品还原CO₂的主产物为CO,在-0.7 V(可逆氢电极,RHE)的过电势下,CO的法拉第效率高达82%,且样品可持续稳定电解18 h。说明以建筑废弃木屑材料制备的多孔碳可有效还原CO₂,实现在环保领域中的应用。

铋离子掺杂固体氧化物燃料电池阴极材料的研究进展

孙宁, 刘小伟, 刘湘林, 金芳军

2020, 39(12): 3958-3963.

摘要 ( 92 )

PDF (1215KB) ( 29 )

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固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种可以将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置,具有燃料选择灵活、效率高、环境友好等优点。基于SOFC运行成本和长期稳定性的要求,降低工作温度已成为当前研究的热点。传统阴极较低的催化活性制约了SOFC的技术发展,因此开发具有良好催化性能的阴极材料至关重要。大量的研究表明,铋离子的掺杂能够有效提高材料的电导率和氧催化活性。从铋离子掺杂的角度出发,综述了铋离子掺杂对阴极材料的制备、结构、电导率和电化学性能的影响,并对掺铋SOFC阴极材料未来的发展趋势进行了展望。

釉面分相对无铅CuO-MnO₂系金属光泽釉的影响

曹志敏, 罗婷, 方益进, 吴军明, 刘青, 宋雅雯

2020, 39(12): 3964-3970.

摘要 ( 51 )

PDF (7363KB) ( 27 )

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以钙系生料釉为基础,引入结晶剂CuO、MnO₂制备无铅CuO-MnO₂系金属光泽釉;结合XRD、SEM-EDS进行物相组成定性分析和显微结构表征,系统探究外加TiO₂、V₂O₅以及玻璃粉对金属光泽釉釉面分相的影响。研究表明:一定量的TiO₂、V₂O₅引入能有效促进釉面的分相,将玻璃粉部分替换基础釉中的钾长石能使得釉熔体的高温粘度降低,并进一步加剧釉面分相,促进CuMn₂O₄铜锰尖晶石在釉层表面的析出和富集;当TiO₂引入量为2%,V₂O₅引入量为1%,玻璃粉引入量为25%(同为质量分数)时,金属光泽釉釉面效果最佳。

花型结晶釉的制备及显微结构表征

王超, 张力

2020, 39(12): 3971-3976.

摘要 ( 60 )

PDF (15010KB) ( 74 )

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针对传统结晶釉产品普遍存在的烧成温度高、保温时间长、连续化生产难等问题,以钾长石、方解石、氧化锌、玻璃粉为主要原料,在1 220 ℃成功烧成K₂O-Na₂O-CaO-ZnO-SiO₂-Al₂O₃系陶胎结晶釉,重点研究了窑炉冷却制度和着色剂对釉面效果的影响。结果表明:冷却过程中,1 100 ℃“定点保温”3 h,2%(质量分数)NiO和2%(质量分数)CuO的着色剂组合可使陶胎釉面呈现直径约4.5 cm、白色花边、绿色内簇的花状粗晶;在速率为125 ℃/h的“缓速冷却”制度下,可生成内部绿色放射状晶簇、宏观尺寸约8 mm、美观自然且边界清晰的“梅花状”晶体。采用场发射扫描电镜(FESEM)、能谱仪(EDS)、XRD等分析对典型“梅花状”晶体的显微结构、化学组成等进行了表征,发现其内部存在着六边形柱状、针状等同晶异构硅锌矿晶体。六边形柱状晶体主要聚集在“梅花”中心,由于垂直釉面方向空间受限而长大缓慢,其尺寸普遍在2 μm左右;针状晶体主要平行于釉面并向“花瓣”放射生长。底釉非晶玻璃相中存在大量纳米级分相微球结构,呈现出豆绿乳浊效果。Fe₂O₃、CuO、MnO、NiO的两两组合可使陶胎釉面呈现窑变多色的釉面结晶效果,其中Fe₂O₃与MnO,以及NiO与CuO的着色组合效果最佳。

Ag⁺改性羟基磷灰石制备及其除氟抑菌特性研究

赵瑨云, 胡家朋, 林皓, 刘瑞来, 刘俊劭, 付兴平, 穆寄林

2020, 39(12): 3977-3984.

摘要 ( 48 )

PDF (8222KB) ( 21 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

利用原位共沉淀法制备Ag⁺改性羟基磷灰石(Ag-HAP)吸附剂,考察Ag⁺/Ca²⁺摩尔比对Ag-HAP吸附剂除氟抑菌效果的影响。红外光谱和X-射线粉末衍射实验表明Ag⁺置换Ca²⁺进入HAP晶格中,形成了Ag⁺-Ca²⁺新晶格。利用Langmuir和Freundlich吸附等温方程对实验数据进行拟合,对比相关系数R²值,Langmuir模型能更好地描述该吸附过程,且Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附更趋于单分子层吸附。计算了吸附热力学和动力学参数值,探讨了Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附机理。ΔG⁰＜0、H⁰＞0和ΔS⁰＞0,说明Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附是自发的、吸热的熵增过程,温度升高有利于吸附。吸附活化能E_a=12.645 kJ/mol,迁移能E=7.331 kJ/mol说明该吸附过程以物理吸附为主。Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学方程。利用龙头式净水器模拟Ag-HAP吸附剂除氟抑菌的动态吸附过程,抑菌实验表明Ag-HAP吸附剂的加入大大提高了饮用水的抑菌性能。

陶瓷轴承外圈内圆磨削力与表面质量研究

郝慧灵

2020, 39(12): 3985-3990.

摘要 ( 56 )

PDF (9656KB) ( 30 )

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为了探究陶瓷轴承外圈内圆(简称外圆)磨削力以及磨削力对表面质量的影响机制,通过磨削实验首先获得了不同磨削参数对外圆磨削力的影响规律,其次得出了旋转磨削力与表面粗糙度和表面去除方式的关系。结果表明,随着砂轮速度减小,进给量和工件转速增加,陶瓷外圆磨削法向与切向磨削力均增加,且法向磨削力是切向磨削力的3倍左右;当磨削力增大,磨削表面由塑性去除向脆性去除转变,表面粗糙度值增大,表面质量变差。在陶瓷轴承外圆磨削时可适当选用较高的砂轮速度、较小的进给量和工件转速以保证表面加工质量和加工效率。

搪玻璃使用寿命及其理化性能研究进展

薛洪喜, 崔永凤, 徐坤山, 刘杰, 李志恒

2020, 39(12): 3991-3997.

摘要 ( 69 )

PDF (1231KB) ( 30 )

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搪玻璃设备兼有金属强度和搪玻璃的耐高温、耐腐蚀、易清洁等优点,被广泛应用于医药、化工行业,成为当前化工行业不可替代的设备。但是,搪玻璃使用寿命短且其各项性能远达不到期望值,因此,通过引入添加物的方式提高搪玻璃理化性能对延长其使用寿命具有重要意义:通过提高搪玻璃网络结构的完整性,能够显著提高其化学稳定性;研磨添加剂以及硬质颗粒的添加降低了搪玻璃的孔隙率和摩擦系数,增强了抗磨损能力;界面处锚固点和枝晶体的增加能够显著增强搪玻璃的附着力;添加陶瓷颗粒能够降低热膨胀系数的差异,增强韧性以及阻氧能力,从而提高搪玻璃的高温防护性能。文章综述了添加物对搪玻璃耐腐蚀性、耐磨损性、密着性以及高温防护性能影响的研究,并进行了汇总分析,对后续开展试验研究具有一定参考价值。

石墨烯/玻璃块体复合材料的制备及性能

周文涛, 李建林

2020, 39(12): 3998-4002.

摘要 ( 63 )

PDF (7796KB) ( 36 )

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本文报道了还原氧化石墨烯/钠钙硅(rGO/SLS)玻璃块体复合材料的热压制备和力学性能。首先以3-氨基丙基三乙氧基硅烷为表面活性剂修饰玻璃粉微粒;然后在水溶液中带负电的氧化石墨烯(GO)纳米片通过静电自组装与被氨基修饰过带正电的玻璃颗粒相结合生成复合颗粒。通过高温真空热压烧结,GO被还原成rGO,从而原位生成rGO/SLS玻璃块状复合材料。结果表明,rGO均匀分布在玻璃基质中,并明显增强了复合材料的机械性能。rGO/SLS玻璃块体复合材料中rGO的含量为0.5%(质量分数)时,复合材料的弯曲强度比纯的SLS玻璃提高了约一倍。

用于低损耗特种玻璃熔炼的高纯致密锆英石的研制

钱敏, 邹兆松, 唐景平, 蒋亚丝, 徐永春, 胡丽丽

2020, 39(12): 4003-4009.

摘要 ( 68 )

PDF (3725KB) ( 33 )

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以纯度大于99.9%(质量分数)的高纯ZrO₂和SiO₂为原料,少量TiO₂为添加剂,采用高温固相法合成高纯锆英石(ZrSiO₄)粉料。研究温度和反应时间对高纯锆英石合成效率的影响,发现粒度小于50 μm的原料粉末经1 500 ℃反应48 h后,ZrSiO₄相的含量可以达到95.77%(质量分数)。将合成的高纯锆英石粉料球磨并冷等静压成型后,在1 550 ℃高温烧结成高纯致密锆英石砖。高纯致密锆英石中杂质Fe的含量仅为29 μg/g,Cu的含量小于1 μg/g,是普通商用致密锆英石的1/10;对磷酸盐玻璃静态光吸收损耗的影响仅为普通致密锆英石材料的1/3。将这种高纯致密锆英石材料用于激光玻璃窑炉,有助于降低玻璃对1 053 nm激光的损耗,提升激光玻璃的激光性能。

氧化锆对微通道板用铅硅玻璃结构和性能的影响

祝佳祺, 毛汉褀, 张正君, 孙建宁, 李婧雯, 林焱剑, 乔芳建, 张欢

2020, 39(12): 4010-4015.

摘要 ( 68 )

PDF (2340KB) ( 33 )

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通过X射线衍射(XRD)分析、拉曼光谱(Raman)分析、热膨胀系数以及维氏硬度等测试,探究了ZrO₂对微通道板铅硅玻璃的结构和性能等方面的影响。研究表明,引入8%(质量分数,下同)以内的ZrO₂可实现无析晶微通道板用铅硅玻璃的制备。玻璃中桥氧键的振动强度随ZrO₂含量的增加出现先增加后降低的变化趋势,对应热膨胀系数呈先降低后增加的变化趋势。ZrO₂含量为2%时,玻璃中桥氧含量达到最大,对应玻璃的热膨胀系数最小为80.5×10^-7 ℃^-1,此时微通道板耐离子轰击能力比无锆微通道板提高了33%。玻璃的维氏硬度随ZrO₂含量的增加逐渐变大,且ZrO₂含量低于5%时,维氏硬度变化较为明显。ZrO₂含量为8%时,玻璃的维氏硬度最大为5.1 GPa。

锆英石对铝铬锆砖抗侵蚀性能及六价铬形成的影响

徐腾腾, 徐义彪, Mithun NATH, 李亚伟, 张文辉, 张卫星, 张晟

2020, 39(12): 4016-4021.

摘要 ( 80 )

PDF (11174KB) ( 78 )

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铝铬锆砖因具有优异的抗渣侵蚀性能,被作为炉衬材料广泛应用于工作环境恶劣的危废焚烧炉。然而,铝铬锆砖在制备和服役过程中可能形成有毒的水溶性Cr(VI),相关研究工作却未见报道。本研究分别以单斜氧化锆和锆英石为氧化锆源制备了两种铝铬锆砖,研究了铝铬锆砖在四种不同组成危废焚烧炉渣中的侵蚀行为及熔渣侵蚀前后砖中Cr(VI)的含量。结果表明,锆英石高温下分解形成单斜氧化锆和无定形的二氧化硅,促进化学稳定性较好的(Al,Cr)₂O₃固溶体的形成,提高了铝铬锆砖的致密化程度,同时改善了铝铬锆砖的抗渣侵蚀性能。此外,生成的二氧化硅可以还原砖中Cr(VI)化合物,降低铝铬锆砖中的Cr(VI)含量。熔渣侵蚀后,铝铬锆砖渗透层中Cr(VI)含量与熔渣成分密切相关。在被高碱性氧化物含量的熔渣侵蚀后,铝铬锆砖渗透层中的Cr(VI)含量较高,但锆英石作为氧化锆源的铝铬锆砖在不同熔渣中侵蚀前后的原砖层和渗透层内的Cr(VI)含量均低于欧盟限制标准。

基于MXenes材料的电催化析氢研究进展

王家佩, 江松, 丛野, 李轩科, 董志军, 袁观明, 李艳军, 张江

2020, 39(12): 4022-4033.

摘要 ( 101 )

PDF (3180KB) ( 39 )

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具有独特层状结构的MXenes是一类新型的二维纳米材料大家族,其中包括二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物。它们具有较高的比表面积、丰富的表面化学性质、良好的亲水性和导电性。得益于这些出色的化学和物理特性,在储能、电磁屏蔽和电催化等应用领域,全世界越来越多的学者对MXenes的研究产生了兴趣。而在这些研究领域当中,电催化析氢(HER)是解决能源短缺问题的有效策略之一。在本文中,介绍了MXenes的结构与性质,综述了近年来MXenes基材料在电催化析氢领域的研究进展。最后,总结并展望了MXenes基电催化剂所面临的挑战与未来的发展方向。

水滑石类功能材料的特性分析及其阻燃应用

邹瑜

2020, 39(12): 4034-4042.

摘要 ( 60 )

PDF (4138KB) ( 35 )

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水滑石类化合物(LDHs)是一类具有特殊结构与功能的新型层状材料。介绍了LDHs的化学组成、结构和性质,对典型LDHs(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O)热分解行为和阻燃机理进行了分析。最后从主体层板调控、功能性客体插层、协同效应三个方面对LDHs在阻燃领域的应用进行了综述。

路面结构与材料对双层一次摊铺路面疲劳性能的影响

蒋应军, 李启龙, 上官宇浩

2020, 39(12): 4043-4053.

摘要 ( 49 )

PDF (4007KB) ( 25 )

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研究了摊铺工艺、混合料类型及结构层厚度对沥青路面疲劳性能的影响。结果表明:与传统摊铺工艺相比,同一应力下双层一次摊铺路面疲劳寿命可提高54%,双层一次摊铺路面上面层3 cm+下面层7 cm厚度组合与上面层AC(连续式密级配沥青混合料)-13+下面层AC-20混合料类型组合疲劳性能最佳,与传统分层摊铺典型路面相比,疲劳寿命可提高113%;对于沥青混合料在高应力作用下的疲劳性能及对应力变化敏感性,双层一次摊铺工艺优于传统摊铺工艺,主要体现在双层一次摊铺工艺沥青混合料的疲劳方程截距a值均大于马歇尔法,而斜率b值正好相反。为了有效提高路面疲劳性能,建议双层一次摊铺路面结构组合为上面层3 cm AC-13+下面层7 cm AC-20。

不同类型高模量沥青混合料抗剪性能研究

郝培文, 王俊彪, 曾志武, 赵超志, 仵涛, 李德文

2020, 39(12): 4054-4060.

摘要 ( 54 )

PDF (4093KB) ( 20 )

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为了研究不同类型高模量沥青混合料抗剪性能,利用Superpave剪切试验机并按恒高度频率扫描试验(FSCH)方法测得了EME2沥青混合料和AC-20沥青混合料的复数剪切模量及相位角,根据时间-温度等效原理,利用非线性最小二乘法拟合得到了参考温度下的复数剪切模量主曲线,预测了两种高模量沥青混合料的高低温性能。通过恒高度重复剪切试验(RSCH)得到了两种高模量沥青混合料的加载末应变和剪切斜率。FSCH结果表明,两种沥青混合料的复数剪切模量均随温度的升高而降低,随荷载频率增加而增加,AC-20沥青混合料的高温抗剪性能优于EME2沥青混合料,EME2沥青混合料的常温抗变形能力优于AC-20沥青混合料;RSCH结果表明,在60 ℃条件下,AC-20沥青混合料的抗剪性能优于EME2沥青混合料。

AC-13级配钢渣沥青混合料粘弹塑本构模型研究

曾国伟, 刘浩轩, 白凡, 吴亮, 周鹏

2020, 39(12): 4061-4067.

摘要 ( 49 )

PDF (2786KB) ( 20 )

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为了研究钢渣沥青混合料非线性粘弹塑性变形特性,提出Schapery模型与改进Swchartz模型组合的积分型粘弹塑本构模型。采用钢渣替换AC-13级配中粒径2.36 mm以上的石灰石粗骨料,制作得到钢渣沥青混合料试件。设计并开展一系列的单轴压缩蠕变实验,通过应力递增蠕变回复实验,获得不同应力条件下材料的弹性、粘弹性应变和粘塑性应变,进而拟合确定本构模型参数。利用0.4 MPa、1.0 MPa下的蠕变回复实验验证模型有效性。结果表明,模型不仅能准确刻画钢渣沥青混合料蠕变过程中的弹性、粘弹性与粘塑性变形,还可用于预测不同应力水平下钢渣沥青混合料蠕变变形规律。

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