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当期目录

    2021年 第40卷 第3期    刊出日期:2021-03-15
    特别报道——中国工程
    太阳能光伏产业智能化开发及应用
    官敏, 于涛, 常郑, 胡匡艺, 盖琳琳, 艾晓晶, 盛嘉诚, 储静远
    2021, 40(3):  693-703. 
    摘要 ( 115 )   PDF (24325KB) ( 96 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    近年来,中国建材国际工程集团有限公司充分利用自身在太阳能光伏产业链全覆盖的优势,结合其在基础材料、组件、装备等方面取得的技术突破,从研发(晶硅、碲化镉薄膜、铜铟镓硒薄膜)、智能装备制造、设计、建造(光伏工厂、光伏电站等)、运维和管理等方面对公司的光伏产业进行了全方位智能化升级,并将相关成果应用于国内外多个重点光伏项目中。这对于推动我国光伏产业高质量发展,尤其是智能光伏产业技术进步起到积极示范作用。
    水泥混凝土
    石墨烯在水泥基材料中的作用机制研究综述
    梁佳丰, 郭建强, 李岳, 朱巧思, 李炯利, 王旭东
    2021, 40(3):  704-713. 
    摘要 ( 415 )   PDF (12313KB) ( 419 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    石墨烯具有优异的力学强度、阻隔性以及超大比表面积,通过对其进行物理或化学分散处理,能够制备高性能石墨烯水泥基复合材料。石墨烯通过调控水泥水化反应、改善孔隙结构以及界面结合等方式,可以改善水泥基材料的力学强度和耐久性能,在水泥基复合材料领域展现出巨大的应用潜力。本文综述了石墨烯水泥基复合材料的研究进展,总结了石墨烯在水泥基复合材料中的分散工艺和应用效果。同时,讨论了石墨烯的作用机理,并展望了石墨烯水泥基复合材料的发展趋势。
    碳纳米管水泥基复合材料的研究进展
    张继旭, 王文广, 李金权, 韩杰
    2021, 40(3):  714-722. 
    摘要 ( 246 )   PDF (6761KB) ( 173 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    近年来,碳纳米管(CNTs)在传统胶凝材料中的应用愈来愈受到人们的重视。通过添加适量的CNTs,可以使胶凝材料的一些性能得到有效改善。本文综述了国内外有关CNTs在水泥基材料中的应用研究进展,主要探讨了CNTs对水泥基材料的力学性能、耐久性及微观结构的影响,掺加活性物质对CNTs/水泥基复合材料性能的影响,并且总结了当前研究中所存在的一些问题,为今后的研究前景提出了一些建议。
    超轻硫铝酸盐水泥基发泡材料的制备及硬化性能研究
    王上, 刘松辉, 周蓉, 张跃宏, 张海波
    2021, 40(3):  723-730. 
    摘要 ( 96 )   PDF (11441KB) ( 89 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对传统硅酸盐水泥基发泡材料膨胀倍率小、容重与干密度较大、凝结时间长等问题,采用硫铝酸盐水泥熟料、石灰和硬石膏作为胶凝材料,双氧水(H2O2)为发泡剂,羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)为稳泡剂制备了超轻硫铝酸盐水泥基发泡材料(U-SCFM),系统研究了H2O2用量、HPMC掺量及水胶比对U-SCFM膨胀倍率、干密度及硬化强度等性能的影响规律,并通过超景深显微镜、热分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)等对U-SCFM硬化体的水化产物及微观结构进行表征。结果表明:当水胶比为0.8,H2O2和HPMC掺量分别为胶凝材料质量的10%和1%时,制备出膨胀倍率为4.2、干密度为265 kg/m3、7 d抗压强度达到0.98 MPa的U-SCFM材料;HPMC的增稠作用及U-SCFM快速凝结硬化形成钙矾石晶体是U-SCFM硬化体多孔结构形成的主要原因。以上结果为煤矿巷道高冒区的充填提供了一种绿色安全、低成本充填材料。
    不同分散剂对复掺GO/CNFs水泥基复合材料力学和导电性能的影响
    吴一晨, 郭荣鑫, 夏海廷, 索玉霞, 未立煌, 陈佳敏
    2021, 40(3):  731-740. 
    摘要 ( 180 )   PDF (12990KB) ( 421 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    新型碳纳米材料氧化石墨烯(GO)和纳米碳纤维(CNFs)在分散性良好的前提下可用于改善传统水泥基材料的性能。采用聚羧酸减水剂(PCs)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)3种不同分散剂对复合GO和CNFs在水泥基材料中进行分散,研究分散剂种类对复掺GO/CNFs水泥基复合材料的力学及导电性能的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)对不同分散剂制备的复掺GO/CNFs水泥基试件的微观结构进行分析。结果表明:当单独使用PCs作为分散剂时,在质量分数0.05%GO和0.5%CNFs掺量下,试件的抗压强度达到最大(70.1 MPa);在0.05%GO和0.3%CNFs掺量下,试件的电阻率最小(112.65 Ω·m),且在加载条件下表现出良好的电阻率-应力变化响应。而采用SDS、SDBS两种离子型分散剂时,在GO/CNFs混合分散液的配制和试件制备过程中均会产生大量绵密且难以排出的气泡,使得水泥基复合材料的内部结构疏松,抗压强度降低,电阻率变大,导电性能下降。使用PCs单独分散的GO/CNFs水泥基试件表面水化产物结构致密,而采用SDS分散时水泥基试件微观结构疏松,且仅在100倍下即可观察到表面存在大量孔隙,因此使用PCs分散GO/CNFs对水泥基复合材料性能改善的效果最好。
    氯化铵溶蚀下水泥基材料的固-液平衡方程
    汤玉娟, 左晓宝, 殷光吉, 仝小芳, 许飞
    2021, 40(3):  741-749. 
    摘要 ( 71 )   PDF (5392KB) ( 35 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    通过开展硬化水泥净浆与模拟孔溶液间的溶解平衡实验,获得了6 mol/L氯化铵溶液加速溶蚀条件下,硅酸盐水泥体系的固-液平衡曲线。实验得到的固-液平衡曲线与去离子水溶蚀条件下的平衡曲线相似,氯化铵溶液与去离子水溶液对水泥基材料具有相似的溶蚀机理。此外,氯化铵溶液溶蚀过程中还伴随着固相镁和固相硫的溶解流失,且其溶解流失规律与固相钙相似,也存在三个阶段,而固相Al和Fe基本不溶出。
    高流动性磷酸铵镁水泥硬化浆体耐盐腐蚀性能试验研究
    李涛, 张继文, 姜海楼, 杨建明
    2021, 40(3):  750-757. 
    摘要 ( 67 )   PDF (10805KB) ( 43 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为研究高流动性磷酸铵镁水泥(MAPC)硬化浆体耐盐腐蚀性能,通过测试高流动性MAPC的抗压强度、抗折强度、变形、吸水率、流动性、水化温度曲线以及微观形貌,对比研究了空白组M0和单掺水玻璃M1的MAPC硬化浆体长期浸泡在清水、氯化钠和硫酸钠溶液中的相关性能。试验结果表明:单掺水玻璃提高了MAPC硬化浆体的早期水化反应速率以及流动性;单掺水玻璃提高了MAPC硬化浆体的强度,改善了变形,降低了吸水率。此外,单掺水玻璃的M1浆体试块无论在何种溶液下进行浸泡,其性能均优于空白组M0,其中在硫酸盐溶液下性能最佳。
    淀粉基减水剂对水泥及混凝土性能的影响
    苗方利, 姚治会, 张鼎
    2021, 40(3):  758-764. 
    摘要 ( 90 )   PDF (6651KB) ( 54 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以玉米淀粉为生物基原材料,双氧水(H2O2)为绿色氧化剂,阳离子季铵盐为醚化剂,通过氧化-醚化反应制备了一种新型绿色淀粉基减水剂(SWR)。为评价SWR对水泥水化性能的影响,利用红外光谱分析(FT-IR)SWR制备过程中官能团的变化;对比SWR、聚羧酸减水剂(PWR)、萘系减水剂(NWR)三种减水剂对水泥减水率、Zeta电位、净浆流动度、胶砂强度、混凝土抗压强度性能的影响。结果表明,SWR分子链上引入了羧基与醚键。随减水剂掺量的增加,SWR的减水率逐渐增大,且较PWR、NWR有更优异的减水效果,以水泥质量为基准,SWR折固掺量的质量分数为1.0%时,减水率可达33%。Zeta电位分析表明,三者具有相近的电位绝对值,但SWR具有最大的经时电位绝对值。当减水剂掺量的质量分数低于0.6%时,三者的水泥净浆流动度较为相近,但继续增加减水剂用量,NWR的水泥净浆流动度更为突出。SWR胶砂试件的7 d与28 d抗折强度、抗压强度基本介于PWR与NWR胶砂试件之间;SWR混凝土7 d抗压强度最低,28 d时抗压强度最高,达49.6 MPa,表明SWR起到缓凝作用。综合分析,SWR减水剂具有较好减水与缓凝作用,同时可保证混凝土的强度性能,推荐SWR折固掺量的质量分数为1.0%。
    再生粗骨料附着砂浆含量对再生混凝土抗冻耐久性的影响
    魏达, 朱平华, 王新杰, 刘惠, 刘少峰, 贾学军
    2021, 40(3):  765-774. 
    摘要 ( 83 )   PDF (12933KB) ( 43 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    选取五种不同附着砂浆含量的商用再生粗骨料在全取代天然粗骨料条件下制备C40再生混凝土,探讨了30%极限拉应力水平下,再生粗骨料附着砂浆含量对再生混凝土抗冻耐久性的影响规律,通过数学拟合确定了基于相对动弹性模量和抗冻耐久性指数要求的砂浆界限含量。结果表明:冻融循环后,再生混凝土抗压强度损失率与附着砂浆含量存在较强线性关系;再生混凝土质量损失率、相对动弹性模量、抗冻耐久性指数均与再生粗骨料附着砂浆含量呈二次函数关系;以冻融循环300次后再生混凝土相对动弹性模量降至60%为限值,获得对应的砂浆界限含量为49.52%(质量分数);以不同设计使用年限及不同冻融工况所规定的抗冻耐久性指数作为界定条件,得到了再生混凝土在拉应力条件下满足相应抗冻耐久性指数的砂浆界限含量。最后,通过搜集文献数据验证了本研究结果的合理性。
    石粉含量对C45凝灰岩机制砂混凝土性能的影响
    王旭昊, 甘珑, 余海洋, 李程, 高新民, 张亚刚, 李联伟, 边庆华
    2021, 40(3):  775-783. 
    摘要 ( 86 )   PDF (4042KB) ( 38 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用坍落度、振动凯氏球体试验,以及抗压强度、静压弹性模量、劈裂抗拉、混凝土表观电阻率试验,分析了石粉含量对C45凝灰岩机制砂混凝土(MSC)工作性、力学性能、抗氯离子渗透性能的影响;通过二次项式拟合分析,结合MSC与天然砂混凝土(NSC)的对比研究,给出了C45凝灰岩MSC的推荐石粉含量。结果表明:随着石粉含量的提高,C45凝灰岩MSC的坍落度、振动凯氏系数、抗压强度、静压弹性模量、劈裂抗拉强度、抗氯离子渗透性能均先增大后减小,存在最佳石粉含量;当对混凝土的要求为坍落度>100 mm、静压弹性模量>44 GPa时,C45凝灰岩MSC的推荐石粉含量为2%~5%(质量分数,下同);当对混凝土的要求为坍落度<100 mm、静压弹性模量<44 GPa时,推荐石粉含量为可放宽为5%~8%;合理控制机制砂石粉含量可以使C45凝灰岩MSC的综合性能优于C45 NSC。
    格尔木盐湖地区内掺阻锈剂对钢筋混凝土耐久性影响
    王成平, 张佳生
    2021, 40(3):  784-791. 
    摘要 ( 55 )   PDF (9014KB) ( 30 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    阻锈剂常用来缓解混凝土中钢筋锈蚀问题,而阻锈剂种类是否对混凝土耐久性有一定影响尚需要进行进一步研究。因此分别制备内掺阻锈剂Ca(NO2)2(又称CAN)和C4H11NO(又称CN)混凝土,并对两组试件在格尔木盐湖地区进行现场暴露试验。每3个月对试件进行电化学试验研究、超声波检测、质量检测,以混凝土中钢筋锈蚀程度、混凝土中裂缝的发展、混凝土的质量损失三方面对其耐久性的影响进行分析。研究表明,两组试件经过180 d现场暴露,其内部钢筋达到了低锈蚀状态,经过810 d后的现场暴露,A组试件中钢筋就达到中等锈蚀状态,而B组钢筋依然处于低锈蚀状态。经过810 d的现场暴露,A、B组试件的相对质量评价参数ω1值分别为0.42、0.46,相对动弹性模量评价参数ω2值分别为0.47、0.53,自暴露180 d后,同时期A组试件的ω1ω2值小于B组试件。在810 d时A、B组试件的表面最大裂缝分别达到了0.15 mm、0.11 mm左右。阻锈剂CN对混凝土耐久性的提升效果要好于CAN。
    沸石粉取代部分硅灰的超高性能混凝土力学性能研究
    兰波, 何智海, 胡海波, WOLDERUFAEL Yirgalemfissiha, 杨莹, 韩旭东
    2021, 40(3):  792-800. 
    摘要 ( 71 )   PDF (8751KB) ( 51 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    相比于硅灰,沸石粉是一种可就地取材、价格低廉的矿物掺合料。采用沸石粉取代硅灰制备超高性能混凝土(UHPC),研究了沸石粉掺量、水胶比和钢纤维体积掺量对沸石粉UHPC力学性能的影响。结果表明:沸石粉取代部分硅灰降低了UHPC的3 d强度,而随着龄期的增加,15%(质量分数)取代率的沸石粉增加了其强度,30%(质量分数)沸石粉取代率影响不大;沸石粉有助于改善UHPC后期韧性;水胶比的增加降低了沸石粉UHPC强度,但水胶比为0.16和0.14的试件强度相差不大;适量钢纤维有助于提高沸石粉UHPC强度,其最佳体积掺量范围为2.5%~3.0%。
    膨胀剂和减缩剂对预制箱梁混凝土的防裂效果研究
    张丰, 白银, 张金康, 祝烨然, 宁逢伟, 吕乐乐, 胡海明
    2021, 40(3):  801-811. 
    摘要 ( 62 )   PDF (7208KB) ( 37 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    测试C50箱梁混凝土的力学、抗裂、变形、热学性能,采用B4Cast软件仿真分析构件混凝土的温度、应力发展规律和开裂趋势,并研究膨胀剂、减缩剂对箱梁混凝土的防裂效果。结果表明:C50箱梁混凝土抗裂性较差,早期平板总开裂面积达310 mm2/m2,圆环开裂时间约为52 h;箱梁混凝土与外部环境最大温差为16~18 ℃,在翼板两侧和底板两侧拐角处混凝土表层拉应力达到最大,分别约为0.8 MPa、0.9 MPa。膨胀剂、减缩剂对C50混凝土拌合物工作性、力学性能、热学性能影响不大,仅单掺减缩剂会使混凝土力学性能略有降低。膨胀剂、减缩剂的掺入,可降低C50混凝土平板总开裂面积68%~95%,延后圆环开裂时间105.5~227.5 h;可使自生体积收缩变形减小63%~78%,干缩减小38%。膨胀剂与减缩剂复掺,可削减箱梁混凝土温峰达4 ℃,降低最大拉应力52%,混凝土抗裂安全系数可达3.05,开裂风险明显下降。
    盐冻作用下玄武岩纤维混凝土力学性能损伤研究
    徐存东, 黄嵩, 李洪飞, 李振, 连海东, 李智睿
    2021, 40(3):  812-820. 
    摘要 ( 74 )   PDF (1287KB) ( 143 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对西北寒旱地区混凝土结构易开裂耐久性降低的问题,选取力学性能优异的玄武岩纤维作为混凝土增强材料,采用室内快速冻融试验,以纤维体积掺量为变量,研究了不同纤维体积掺量(0.05%、0.1%、0.15%、0.2%)混凝土试件分别在清水、质量分数为3%的NaCl溶液、质量分数为5%的Na2SO4溶液冻融作用下动弹性模量、抗压强度、抗折强度三个力学性指标的变化。研究发现,玄武岩纤维的掺入能有效提升混凝土的初始抗折强度和抗盐冻能力,纤维体积掺量在0.15%~0.2%时混凝土试件动弹性模量、抗压强度与抗折强度在盐冻作用下的衰减速率减缓明显,玄武岩纤维混凝土在三种冻融介质中力学性能下降速率排序为清水<5%Na2SO4溶液<3%NaCl溶液。以动弹性模量为损伤变量,拟合混凝土相对抗压强度、相对抗折强度与损伤度的相关模型,模型相关性良好。研究结果可为玄武岩纤维混凝土的实际运用与后期维护提供理论依据与参考。
    低温冻融循环对陶粒混凝土动态力学性能的影响
    薛文, 王腾, 程文杰, 沈鸿儒, 李乙, 陈江瑛, 朱瑶宏
    2021, 40(3):  821-828. 
    摘要 ( 102 )   PDF (10723KB) ( 34 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了研究冻融循环温度和循环周次对陶粒混凝土动态力学性能的影响,开展了冻融循环试验和Hopkinson束杆动态压缩试验。冻融循环温度上限取+10 ℃,下限取为-20~-60 ℃,间隔-10 ℃,试样尺寸150 mm×150 mm×100 mm,对冻融循环后的试样进行动态压缩试验。结果表明,增加冻融循环周次和降低冻融循环温度,均加深了陶粒混凝土的损伤,使其动态抗压强度降低。当循环周次达到30次时,陶粒混凝土的弹性模量下降至未冻融前的60%左右,混凝土弹性模量随冻融循环最低温度的降低基本呈线性递减趋势。陶粒混凝土抗压强度随着冻融循环周次增加或冻融循环最低温度降低而降低,且最大应力所对应的应变随着抗压强度的降低而增大。
    基于随机森林和支持向量机的高性能混凝土抗渗性预测研究
    吴贤国, 刘茜, 王洪涛, 陈虹宇, 高飞, 黄汉洋
    2021, 40(3):  829-835. 
    摘要 ( 57 )   PDF (4300KB) ( 32 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了实现对混凝土抗渗性快速而精确地预测,提出了一种基于随机森林(RF)和支持向量机(SVM)的RF-SVM预测模型。首先以氯离子渗透系数为抗渗性评价指标,基于原材料配比确定了混凝土抗渗性的初始指标体系,然后利用随机森林算法结合后向剔除法进行指标筛选,剔除了冗余指标,得到了用于支持向量机建模的最优指标集,最后在此基础上建立了基于支持向量机的混凝土抗渗性预测模型,并研发了RF-SVM算法。以东北某高速公路项目为背景进行应用分析,结果表明,所提出的RF-SVM模型能够有效筛除冗余因素,得到精度较高的预测结果,且预测结果满足工程实践的要求,能够为混凝土抗渗性预测提供一种快速有效的方法。
    剪弯梁宏细观多尺度非线性有限元分析
    胡彪, 王宪杰, 王思文, 李承玥, 王兆毅, 翁振江
    2021, 40(3):  836-844. 
    摘要 ( 49 )   PDF (9610KB) ( 22 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为深入研究细观粗骨料粒径对混凝土宏观构件非线性力学性能的影响,通过生成满足Fuller级配的骨料粒径,以放置区域像素的RGB(红绿蓝)值判断骨料重叠情况,实现骨料在混凝土内部的随机分布。在此基础上,运用均匀化方法求解二维细观随机多边形骨料模型的等效弹性模量及刚度矩阵,并引入混凝土材料损伤因子模拟剪弯梁裂缝展开,由此构建混凝土多尺度非线性力学模型。结果表明,当混凝土进入塑性阶段后,骨料最大粒径对拉、压状态下损伤因子的相关性不可忽略,并直接影响宏观剪弯梁的裂缝开展及最大塑性应变大小,且有可能改变剪弯梁的破坏模式。
    资源综合利用
    尾矿制备混凝土研究进展与利用现状分析
    申艳军, 白志鹏, 郝建帅, 廖太昌, 李曙光, 许汉华
    2021, 40(3):  845-857. 
    摘要 ( 440 )   PDF (8837KB) ( 272 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    利用尾矿制备混凝土已成为实现尾矿资源综合回收利用的一条较佳途径。首先分析尾矿渣排放与综合利用现状,探究尾矿作为混凝土制备骨料的资源利用状况,然后具体明确不同类型尾矿渣用于混凝土凝胶材料、粗细集料以及改性掺合料的研究进展,最后展望了尾矿替代天然建筑材料的后期发展方向。现阶段研究表明:尾矿部分代替混凝土材料时,其微粉二次水化作用发挥的“火山灰效应”与“微集料效应”是尾矿混凝土强度高于普通混凝土的主要原因;尾矿因颗粒小,作为混凝土细集料应用范围有限,而作为微粉充填材料或替代凝胶材料潜力巨大;尾矿混凝土可发挥细粒尾矿的棱角性及亲水性特征,用于增加混凝土粘性,便于制备合成骨料或隧道喷射混凝土。尾矿制备混凝土可极大缓解建材短缺并解决尾矿堆放造成的环境问题,对未来绿色建材发展提供了新思路。
    粉煤灰地聚合物力学性能影响因素研究综述
    彭玉清, 郭荣鑫, 林志伟, 张敏
    2021, 40(3):  858-866. 
    摘要 ( 86 )   PDF (1689KB) ( 43 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    粉煤灰地聚合物是以粉煤灰为硅铝质原料制备的,具有强度高、耐高温、耐腐蚀、有效固封金属离子等优点。但它固有的脆性以及需高温养护才能快速获得高强度的特点限制了其运用范围,而以纤维作为增强材料不仅可以提高粉煤灰地聚合物的强度,还可以改善其延性和韧性。本文主要从粉煤灰原料特性、碱激发剂、养护制度和增强材料四方面入手,重点阐述了粉煤灰粒径和化学组成,碱激发剂的种类、用量和模数,升温养护时间和初期养护温度对抗压强度的影响,以及纤维对粉煤灰地聚合物抗压强度和弯曲性能的影响。最后,根据现有的研究成果,对四种影响因素分别是如何影响粉煤灰地聚合物力学性能进行总结。
    粉煤灰基地聚物的性能影响因素及其凝胶产物研究进展
    赵献辉, 王浩宇, 周博宇, 高涵
    2021, 40(3):  867-876. 
    摘要 ( 74 )   PDF (1551KB) ( 38 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    粉煤灰基地聚物材料因绿色、低碳等优点受到建材行业关注。本文基于地聚物的形成及优势,分析了粉煤灰作为硅铝基材的优点,着重阐述了激发剂离子、养护方式和钙组分对粉煤灰基地聚物材料性能的影响,综述了粉煤灰基地聚物材料的凝胶产物变化及其反应机理研究进展。目前含钙固废作为添加物逐渐应用于改性粉煤灰基地聚物中,因此明确凝胶产物组成和反应机理将为粉煤灰基地聚物材料性能优化提供理论指导。
    锂云母锂渣性质及利用研究现状
    陈志友, 苏小琼, 杨志文, 肖洪旭
    2021, 40(3):  877-882. 
    摘要 ( 283 )   PDF (919KB) ( 152 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    锂渣是含锂矿石中提取锂及其化合物过程中产生的废渣,采用食盐压煮法提取锂产生的锂渣中残留的钠盐和碱影响环境的安全。本文介绍了锂云母锂渣的产生、组成和物理化学性质,对其在建筑材料领域和功能材料领域的最新研究进展进行了评述,并分析了制约锂云母锂渣利用的主要因素和其应用中常见的问题,最后借鉴粉煤灰的研究成果展望了未来锂云母锂渣的应用前景与发展方向。
    煅烧温度对天然水硬石灰物理力学特性影响研究
    刘广英, 郭向宇, 戴仕炳, 戴仕宝, 满晓磊
    2021, 40(3):  883-888. 
    摘要 ( 53 )   PDF (5518KB) ( 29 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    研究了900~1 150 ℃煅烧温度对寒武纪灰岩制备的天然水硬石灰物理力学特性的影响。利用XRD谱、SEM照片和消化速率表征煅烧产物特性,风吹成粉后检测天然水硬石灰凝结时间和抗折抗压强度。研究表明900~1 150 ℃煅烧温度范围内,煅烧产物主要成分均为游离CaO和β-Ca2SiO4,28 d抗压强度均达到天然水硬石灰NHL2的要求。煅烧产物游离CaO含量和消化速率随煅烧温度升高先增大后减小,其中950 ℃时达到峰值。天然水硬石灰凝结时间随煅烧温度升高逐渐缩短,但950 ℃时较1 000 ℃时有明显减少,抗折、抗压强度随煅烧温度变化无明显规律,1 150℃时28 d强度最高。
    淤泥基免烧陶粒的制备及性能影响因素
    高鹏, 徐悦清, 曹云, 韩燕, 刘荣
    2021, 40(3):  889-899. 
    摘要 ( 128 )   PDF (17309KB) ( 210 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以疏浚淤泥为主要原料制备免烧陶粒,并探究了淤泥/水泥比、粘结剂添加量、石膏添加量和养护时间对陶粒性能的影响。结果表明,淤泥基免烧陶粒的最佳原料配比和养护工艺为淤泥/水泥比2.5(质量比),石膏添加量10%(质量分数),粘结剂添加量1%(质量分数),养护时间28 d。该条件下制得的陶粒颗粒抗压强度为4.49 MPa,颗粒密度为1.3 g·cm-3,1 h吸水率为9.78%。满足GB/T 17431.1—2010《轻集料及其试验方法》中普通轻质骨料的性能指标。经扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射仪(XRD)分析发现,最优条件下陶粒内部孔隙封闭,晶粒紧密结合,水化硬化反应生成水化硅酸钙(C-S-H)和钙长石类晶态组织,有利于提高陶粒的综合物理性能。
    活化牡蛎壳固化余泥渣土及其机理分析
    许颖, 陈锐, 韦其颖, 徐婷婷
    2021, 40(3):  900-906. 
    摘要 ( 57 )   PDF (9861KB) ( 54 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为实现牡蛎壳和余泥渣土两种固废资源的利用,提出了预处理的牡蛎壳经磷酸或磷酸氢二铵(DAP)活化后固化土体,制得牡蛎壳固化土。试验测定了不同配比的牡蛎壳固化土的力学性能,研究牡蛎壳固化土的边坡抗冲刷性能,并使用扫描电镜和X射线衍射仪观察固化土的微观结构,分析其固化机理。结果表明,掺磷酸、DAP能提高牡蛎壳固化土的抗压强度,其中掺加DAP的效果更好。材料最佳配比(质量分数)为:73.6%土,18.4%牡蛎壳(粒径≤1 mm),8%DAP。其烘干抗压强度达到2.14 MPa,是牡蛎壳稳定余泥渣土抗压强度的2.43 倍,软化系数达到0.5,改变了原土遇水崩解的特性。在室内边坡冲刷试验中,掺DAP牡蛎壳固化土与素土相比,有效降低了坡面冲刷的产沙量。微观结构分析表明,磷酸、DAP分别与牡蛎壳作用生成磷酸钙晶体、羟基磷灰石,两者都能胶结土粒,从而固化土体。
    高炭粉煤灰浮选脱炭试验研究
    胡振文, 郭远新, 林祥玲, 李秋义, 郑世东
    2021, 40(3):  907-913. 
    摘要 ( 65 )   PDF (4231KB) ( 30 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    高含炭量的粉煤灰是一种不可被直接利用的固体废弃物。为降低高炭粉煤灰的烧失量,对高炭粉煤灰进行脱炭试验研究。本文通过磨矿试验确定高炭粉煤灰原灰最佳磨矿时间为1.25 min;通过浮选药剂制度试验确定磨细高炭粉煤灰最佳浮选药剂制度为仲辛醇用量为4 kg/t,煤油用量为12 kg/t;通过浮选工艺试验,确定磨细高炭粉煤灰最佳浮选工艺为叶轮机转速2 000 r/min、刮泡时间8 min、矿浆浓度120 g/L和单位面积充气量0.30 m3/(m2·min)。通过上述试验,最终可得到烧失量为0.63%,产率为60.64%的脱炭粉煤灰,烧失量可达到Ⅰ级灰要求。
    活化煤矸石地质聚合物的制备与性能研究
    王菲, 刘泽, 韩乐, 谢福助
    2021, 40(3):  914-920. 
    摘要 ( 77 )   PDF (11391KB) ( 37 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    对原状煤矸石进行了定性和定量双重分析,优化了煤矸石活化的煅烧温度,探究了钠铝比(n(Na)/n(Al)=0.52、0.57、0.62)和激发剂模数(M=0.66、0.69、1.32、1.65)对活化煤矸石地质聚合物抗压强度和微观结构的影响。利用XRD、FT-IR和SEM对活化煤矸石地质聚合物的微观结构进行了分析表征。结果表明,高温活化煤矸石有助于激发煤矸石中的活性组分,在煅烧温度为600 ℃时,高岭岩相完全消失,“鼓包峰”面积相对较大,可用于制备活化煤矸石地质聚合物。n(Na)/n(Al)的提高促进了地质聚合反应的进行,抗压强度也随之提高,同时随着激发剂模数的增加,抗压强度也随之增加。当n(Na)/n(Al)为0.62,激发剂模数为1.65时,试样7 d的抗压强度可达到52 MPa。活化煤矸石地质聚合物的聚合产物主要为水化硅铝酸钠(N-A-S-H)凝胶,水化产物致密,性能优良。
    富镁镍渣-粉煤灰基地质聚合物的制备与性能表征
    刘洋, 吴锦绣, 封春甫, 杨圣玮, 冯福山, 王觅堂
    2021, 40(3):  921-928. 
    摘要 ( 63 )   PDF (9682KB) ( 34 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以工业固体废弃物富镁镍渣和粉煤灰为原料,以水玻璃和NaOH为碱激发剂,制备了一系列富镁镍渣-粉煤灰基地质聚合物。研究了不同粉煤灰掺量对地质聚合物力学性能的影响,并测定地质聚合物的线性收缩和碱溶出,通过XRD、IR、DTA等手段对产物进行表征。结果表明:富镁镍渣-粉煤灰基地质聚合物的强度随粉煤灰的掺入先升高后降低,当掺量为30%(质量分数)时,地质聚合物的抗压强度可达最高值22.15 MPa,较镍渣基地质聚合物强度提高42.2%;XRD分析表明富镁镍渣中MgO以镁橄榄石相存在,而非游离态,故地质聚合物具有良好的体积安定性。
    铁尾矿陶粒混凝土的制备与性能分析
    李晓光, 侯鑫鑫, 梁保真, 王攀奇, Saddam Ali
    2021, 40(3):  929-935. 
    摘要 ( 67 )   PDF (7776KB) ( 37 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    用铁尾矿陶粒替代普通混凝土天然粗骨料,根据《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ/T 12—2019)设计配合比,制备LC30~LC40的铁尾矿陶粒混凝土。测定和计算其力学性能、耐久性、经济性,并与普通混凝土作对比。结果表明,铁尾矿陶粒混凝土能够满足《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ/T 12—2019)中LC30配制强度,其强度与水胶比的相关性较普通混凝土弱,抗折强度和弹性模量分别仅有普通混凝土的60%和65%左右,但抗氯离子渗透能力和抗冻性能显著优于普通混凝土。本文研究了铁尾矿陶粒用于制备轻骨料混凝土的可行性和其混凝土的综合性能,为下一步装配式构件设计提供数据支撑,间接解决了陕南地区铁尾矿循环利用的问题。
    高火山灰活性煅烧煤矸石添加量对水泥抗压强度的影响
    刘谦, 郭玉森, 仲涛, 黄清云
    2021, 40(3):  936-942. 
    摘要 ( 59 )   PDF (2117KB) ( 26 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为研究高火山灰活性下煤矸石添加量对水泥抗压强度影响,以龙岩翠屏山煤矿煤矸石为研究对象,分析了温度对煤矸石活性的影响以及煤矸石添加量对水泥强度的影响。结果表明:随着煅烧温度的增大,煤矸石烧失量在逐渐增大,烧失量与煅烧温度呈幂函数关系;随着煅烧温度的增大,煤矸石活性呈现先增大后减小的规律,煅烧煤矸石吸钙量与温度成二次多项式关系,推断实验煤矸石的煅烧最佳温度为750 ℃;随着煤矸石添加量的增加,水泥单轴抗压强度呈下降趋势,试件的抗压强度与煤矸石添加量成指数关系;随着龄期的增大,添加煤矸石的试件强度具有增长的趋势。研究结果对确定煤矸石添加量提供了理论依据,对指导煤矸石在凝胶材料中应用具有重要意义。
    钾基碱性电解水对粉煤灰混凝土性能的影响
    谢子茜, 刘桂宾, 张天宇, 李秋义, 王亮
    2021, 40(3):  943-950. 
    摘要 ( 87 )   PDF (6359KB) ( 34 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    碱性电解水具有高活性、强碱性、强离子性和吸附性等优点。利用碱性电解水作为拌合水制备不同取代率的粉煤灰混凝土,系统研究碱性电解水对粉煤灰混凝土的工作性能、力学性能和抗氯离子渗透性能的影响,并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和差热分析试验(TG/DTA)分析碱性电解水混凝土的水化产物及微观结构形貌。结果表明:碱性电解水能够促进混凝土中水泥早期水化反应,改善混凝土的工作性能,除了生成更多的C-S-H凝胶体和Ca(OH)2等水化产物外,还生成了钾长石,降低了孔隙率,提高结构密实度,改善了混凝土的力学性能和抗渗性能;同时,碱性电解水在一定程度上可以激发粉煤灰的早期活性效应,使得粉煤灰玻璃体网络结构加速断裂,粉煤灰中的SiO2和Al2O3大量溶出与混凝土中的水化产物Ca(OH)2发生二次反应,生成更多的硅酸钙和铝酸钙等胶凝性产物。相较于普通自来水混凝土,当粉煤灰取代率为20%和30%(质量分数)时,碱性电解水混凝土的56 d抗压强度分别增长了8.7%和3.5%。
    轮胎半焦制备碳化硅晶须的研究
    陆鹏飞, 许光文, 崔彦斌, 武荣成
    2021, 40(3):  951-956. 
    摘要 ( 57 )   PDF (9732KB) ( 28 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以轮胎半焦和石英砂为原料,采用碳热还原法制备出碳化硅晶须。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对制得的产物进行物相组成和形貌分析,探究反应温度(1 300~1 500 ℃)、反应时间(120~300 min)、升温程序以及半焦粒度对合成碳化硅晶须的影响规律。结果表明:温度控制在1 350 ℃左右,且采用先升至1 500 ℃成核再降至1 350 ℃保温生长的加热方式时更有利晶须生长;原料粒度能够同时对碳化硅的生成和晶须的生长产生影响;随着半焦粒度的减小,碳化硅晶须的产量和质量均呈先升高后下降的趋势。在轮胎半焦粒度100~120目(150~120 μm)、反应温度1 350 ℃、反应时间240 min的最佳条件下,碳化硅产率为95.36%,制得的晶须直径为50~120 nm,长度为50~80 μm且分布均匀。
    基于砖含量的再生砖混粗骨料分类研究
    陶航宇, 陈萍, 龚亦凡, 詹静芳, 章莉
    2021, 40(3):  957-963. 
    摘要 ( 79 )   PDF (1162KB) ( 39 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对目前我国再生骨料分类标准适用范围窄,难以指导高砖含量再生骨料综合利用的问题,探究了砖含量对再生砖混骨料吸水率、表观密度和压碎指标等方面的影响规律,并结合现有文献资料统计分析,建立了砖含量与吸水率和压碎指标之间的一般线性关系公式。提出将砖含量作为主要分类控制指标,表观密度、吸水率和压碎指标作为技术控制指标的砖混骨料分级分类新方法。这种方法能够有效完善现有技术标准,使之与再生砖混骨料性质相适应,更加有效地指导砖混骨料在混凝土工程中的资源化利用。
    陶瓷
    钛酸锌锂微波介质陶瓷研究进展
    刘玉召, 蔡宗英, 曹卫刚, 刘洋
    2021, 40(3):  964-969. 
    摘要 ( 117 )   PDF (2457KB) ( 35 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    Li2ZnTi3O8陶瓷因其较低的烧结温度和良好的微波介电性能受到研究者的广泛关注,有望成为低温共烧候选材料之一。本文主要介绍Li2ZnTi3O8陶瓷的几种制备方法及其优缺点,以及离子置换改性、氧化物掺杂改性和低温共烧对微波介质陶瓷综合介电性能的影响,并对下一阶段Li2ZnTi3O8微波介质陶瓷的研究与应用进行了展望。
    离子对(Nb5+-Cr3+)掺杂对0.93Bi0.5Na0.5TiO3-0.07BaTiO3陶瓷微观结构和电学性能的影响
    陈培, 周昌荣
    2021, 40(3):  970-977. 
    摘要 ( 62 )   PDF (15406KB) ( 49 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用固相烧结法制备(Bi0.5Na0.5)0.93Ba0.07Ti1-x(Nb0.5Cr0.5)xO3(摩尔分数x=0%、0.5%、1%、2%、2.5%、5%)(简称BNBT-xNC)无铅压电陶瓷,研究离子对(Nb5+-Cr3+)对0.93Bi0.5Na0.5TiO3-0.07BaTiO3(简称BNT-7BT)陶瓷微观结构、介电、铁电和应变性能的影响。结果表明,所有组分为伪立方相。随着离子对(Nb5+-Cr3+)含量增加,BNBT-xNC陶瓷的铁电弛豫特性明显改变,在较低掺杂浓度下(0%≤x≤1%)为非遍历弛豫态,随含量增加(1%≤x≤2%),出现非遍历-遍历弛豫态共存,最后转变为遍历弛豫态(2.5%≤x≤5%);陶瓷从铁电态向弛豫态转变,应变性能先增加后降低,最大应变Smax和逆压电常数d*33x=2%时达到最大,分别为0.22%和431 pm/V。
    碱金属氧化物Na2O对陶瓷结合剂金刚石磨具性能的影响
    梅涛, 黄启忠, 王绍斌, 潘富强, 冯秀鹏, 李洪雪
    2021, 40(3):  978-983. 
    摘要 ( 55 )   PDF (4263KB) ( 24 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    通过调整陶瓷结合剂中碱金属氧化物Na2O含量,来探究碱金属氧化物Na2O对陶瓷结合剂金刚石磨具性能的影响。当n(Na2O)/n(SiO2)=0.1时,磨具试样的强度(57.7 MPa)和硬度(117 HRB)达到最大值。随着碱金属氧化物Na2O添加量的增加,结合剂的耐火度随之显著降低,流动性显著增加。磨具试样断口SEM照片表明,适量的碱金属氧化物Na2O能够使磨具断面空隙减少,孔隙度降低,结合剂与磨料分布更加均匀,结合剂与磨料结合界面更加紧密。XRD分析表明,磨具试样在720 ℃下烧结,结合剂中除了玻璃相还产生了一种晶相,结合剂中碱金属氧化物Na2O的含量对烧结后产生的晶相种类无影响。
    半固态搅拌制 SiC 颗粒增强镁基复合材料过程的数值模拟
    张福龙, 梁潇文
    2021, 40(3):  984-989. 
    摘要 ( 47 )   PDF (10078KB) ( 32 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用商用的计算流体动力学(CFD)计算软件Fluent对SiC颗粒增强镁基复合材料搅拌过程进行动态模拟,研究了不同搅拌速度、搅拌时间及温度对于SiCp/AZ91(SiC颗粒增强镁合金AZ91)组织的影响。研究结果表明,搅拌时间和搅拌速度对于SiCp/AZ91材料成品质量有显著的影响,搅拌速度的增加有助于SiC颗粒的分散,但速度过快导致液面起伏较大,大量气体进入镁液中,最终使成品中气孔较多。而在搅拌时间方面,当时间较短时,SiC颗粒未充分与合金液混合,因此出现大片SiC颗粒团聚现象。随着搅拌时间的延长,团聚的颗粒逐渐向镁合金液中均匀分散,当搅拌时间为15 min时,SiC固相颗粒与镁合金液所组成的混合相最为均匀,此时继续延长搅拌时间,其固相颗粒的宏观均匀性并未发生进一步变化。根据模拟和试验的结果得出最佳的搅拌时间为15 min,搅拌速度为300 r/min。
    玻璃
    印刷具有梯度折射率微结构的硫卤玻璃衍射光学元件的研究
    何晓燕
    2021, 40(3):  990-998. 
    摘要 ( 52 )   PDF (21677KB) ( 43 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    通过一种高效而廉价的显微热极化工艺,在硫卤玻璃中刻印出覆盖可见到中红外波长且具有梯度折射率(GRIN)微结构的衍射光学元件(DOE)。研究了显微热极化的主要极化参数(极化电压U)对硫卤玻璃的微观形貌、微结构、衍射效果和梯度折射率的影响规律。在U为0.75~1.00 kV范围内发现了有效印刷GRIN微结构硫卤玻璃的形成区。表面形貌的深度、衍射级数随着U的增加而增加,但显微热极化对光学透过影响较小而不影响实际应用。显微热极化印刷后硫卤玻璃表面可以观察到周期长度为25 μm且最大相位差高达0.60λ(λ=632.8 nm)的GRIN微结构。其衍射性能的主要来源是近阳极一侧亚表面的K+迁移和玻璃结构重排形成周期性分布的GRIN微结构。
    新型功能材料
    掺杂石墨烯的ZnO复合材料研究进展
    盛浩, 刘琳, 徐键, 卢焕明
    2021, 40(3):  999-1006. 
    摘要 ( 106 )   PDF (6914KB) ( 46 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    ZnO是一种低成本且应用广泛的材料,石墨烯具有较大的比表面积以及优良的吸附、光电等特性,易于与ZnO结合,可提高ZnO的性能。掺杂石墨烯的ZnO基材料在气体检测、抗菌表面涂层、发光二极管、透明导电电极和光催化等方面都有着应用性。本文概述了近几年来石墨烯掺杂ZnO材料作为导电薄膜、传感器、光催化剂等在光电子、生物医疗、环保等不同领域内的研究与发展,提出了目前该复合材料在制备工艺复杂与可控性差,实际应用与理论有较大差距等问题,并对未来的研究趋势进行了预测和展望。
    超精密表面研抛磨粒的研究进展
    周兆锋, 洪捐, 黄传锦
    2021, 40(3):  1007-1015. 
    摘要 ( 80 )   PDF (6829KB) ( 44 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    半导体材料的超精密加工是一种获得高表面质量和表面完整性的加工技术,研抛磨粒是实现半导体材料超精密加工的关键耗材之一。从研抛磨粒的组成方式和结构特点,概述了研抛磨粒的研究现状和发展趋势。首先,构建了研抛界面内半导体材料工件-研抛磨粒-研抛垫的接触模型,讨论了研抛磨粒的材质、形状、浓度、粒径等因素对半导体材料研抛质量和研抛效率的影响;其次,从材质和粒径等方面介绍了混合磨粒的研抛性能,以及相应的研抛机理;然后,从材料结构和化学作用等角度总结了复合磨粒在超精密加工技术中的应用;最后,展望了研抛磨粒未来的研究方向。
    硼标记压裂裂缝示踪剂的制备及性能
    李向辉, 遆永周, 李灿然, 张锋, 陈前, 王晓慧, 苑素华, 朱玉坤
    2021, 40(3):  1016-1021. 
    摘要 ( 50 )   PDF (3731KB) ( 29 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    硼具有高的热中子捕获截面,可用于油气井下压裂裂缝的探测。通过热重分析-差热分析法(TG-DTA)、X射线衍射分析(XRD)、能谱分析(EDS)、扫描电镜(SEM)和电感耦合原子发射光谱(ICP-AES)测试方法,研究了碳化硼(B4C)不同外加量(质量分数分别为1%、5%和10%)对压裂示踪支撑剂结构和性能的影响。结果表明,当B4C外加量1%时,主晶相为刚玉相,69 MPa闭合压力下支撑剂的破碎率和体积密度分别为5.4%和1.66 g·cm-3。B4C外加量为5%和10%时,B4C氧化生成的氧化硼与氧化铝反应生成硼酸铝晶须,刚玉相减少。B4C氧化生成的二氧化碳和氧化硼的挥发,形成支撑剂的多孔结构,导致支撑剂破碎率升高和体密度下降。
    反应时间对镁铝水滑石制备及其吸附性能的影响
    胡盛, 张明浩, 胡卫兵
    2021, 40(3):  1022-1028. 
    摘要 ( 69 )   PDF (5119KB) ( 27 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用共沉淀法制备镁铝水滑石,并利用XRD、SEM、FT-IR对反应产物进行表征,研究了反应时间对水滑石物相组成、微观结构和对盐酸四环素吸附性能的影响,对土壤污染治理和修复具有重要的现实意义。结果分析表明,当反应时间为12 h时制备的镁铝水滑石对盐酸四环素有较好的吸附效果,吸附率为70.82%。镁铝水滑石对盐酸四环素的吸附过程符合准一级动力学方程,以静电吸附为主;对盐酸四环素的吸附行为符合Langmuir等温式,其中,ΔHO为7.40 kJ/mol,ΔGO<0,ΔSO为40.82 J/(mol·K),表明在研究的温度范围内该吸附是吸热、自发、熵增过程。
    TiO2协同增强ZIF-8光催化降解特性研究
    徐行, 杜慧玲, 杜娴, 冉宏培, 吴亮, 李卓
    2021, 40(3):  1029-1037. 
    摘要 ( 156 )   PDF (10283KB) ( 302 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    工业有机废水污染危害人类健康,阻碍经济的发展,是当前急需解决的问题。金属有机骨架(MOFs)材料因其独特的孔道结构、较大的比表面积、优异的吸附性能,有望成为工业有机废水处理的潜在新材料。ZIF-8(沸石咪唑酯骨架-8)具有复杂的SOD拓扑结构和高稳定性,其工业废水吸附应用价值逐渐受到关注。本文首先通过溶胶-凝胶法和温度调控制备最佳相比例的锐钛矿/金红石混合相TiO2纳米颗粒,采用溶剂法在TiO2颗粒表面原位生长制备了包覆型ZIF-8复合材料。结果表明,引入10%(质量分数)TiO2与ZIF-8构筑的复合材料对亚甲基蓝(MB)污染物的降解率和反应速率遵循一级动力学模型,分别是纯ZIF-8的1.27和2.3倍。可控制备且均匀分布在ZIF-8有机框架材料孔道中的Zn/ZnOx纳米异质结作为活化位点,增加与MB分子的接触面积,提升对载流子的俘获数量,同时TiO2与裸露的高活性异质结界面形成协同增强效应,构成立体催化降解复合体系,提高催化降解能力。
    耐火材料
    氧化铝源对CA6多孔材料相组成和显微结构的影响
    康国卫, 刘馨, 吴然, 汪涤, 李莹, 刘新红, 贾全利
    2021, 40(3):  1038-1045. 
    摘要 ( 69 )   PDF (13717KB) ( 45 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    用Al(OH)3、Al2O3微粉(uf-Al2O3)、工业Al2O3粉作为氧化铝源,CaCO3为钙源,通过高温固相反应合成了六铝酸钙(CA6)材料,研究了氧化铝原料对材料物相组成、显微结构和性能的影响。结果表明,以Al(OH)3、Al2O3微粉、工业Al2O3为氧化铝源的试样在1 300 ℃时开始有CA6相生成,各试样固相反应结束温度为1 500 ℃,继续提高烧成温度对物相组成没有影响。反应生成的CA6显微形貌因氧化铝原料不同而不同,以Al(OH)3为氧化铝源时,CA6的显微形貌多为片状结构;以工业Al2O3为原料时,CA6的显微形貌多为板片状和颗粒状;但以uf-Al2O3为氧化铝源时,CA6的显微形貌则多为等轴状晶粒。以uf-Al2O3为氧化铝源时,制备的材料耐压强度和体积密度最高,气孔率最低;以Al(OH)3为氧化铝源时,制备的材料耐压强度和体积密度最低,气孔率最高。
    MgO源对纳米η-Al2O3制备镁铝尖晶石的影响
    郑培毓, 张玲, 张晓序, 李人骏
    2021, 40(3):  1046-1051. 
    摘要 ( 63 )   PDF (8487KB) ( 27 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    分别以轻烧氧化镁粉、碳酸镁、分析纯氢氧化镁为MgO源,纳米η-Al2O3为原料(其摩尔比为1∶1),采用固相反应法制备镁铝尖晶石。研究不同MgO源对纳米η-Al2O3制备镁铝尖晶石的显气孔率、体积密度、物相组成、晶胞参数以及微观结构的影响。结果表明,随着烧结温度升高,三种MgO源与纳米η-Al2O3制得镁铝尖晶石试样的致密性逐渐升高。在1 600 ℃下,以氢氧化镁为MgO源与纳米η-Al2O3制得尖晶石试样的体积密度最大为3.296 g/cm3,显气孔率最低为1.9%,晶粒发育最好,晶粒尺寸约为3~5 μm。1 300 ℃时,三种MgO源与纳米η-Al2O3全部生成镁铝尖晶石,与以α-Al2O3为Al2O3源制备镁铝尖晶石的传统固相法相比,镁铝尖晶石的合成温度降低了100 ℃,可以降低镁铝尖晶石的成本,对镁铝尖晶石的应用具有实际意义。