祁帅, 田青, 张苗, 屈孟娇, 姚田帅, 王成

2022, 41(7): 2223-2234.

摘要 ( 199 )

PDF (8219KB) ( 141 )

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建筑工业化的不断推进需要混凝土的强度尽早、尽快形成。相较于传统的蒸汽或蒸压养护,在水泥基材料中加入一定的成核剂,除了能够有效促进水化、加速凝结外,还有助于改善界面结构和提高耐久性,因而被广泛用于实际工程中,受到了国内外学者的极大关注。本文对比归纳了无机盐类成核剂、有机物类成核剂、纳米成核剂和复合成核剂的成核作用机理,详细分析了成核行为的热力学与动力学特性,概括总结了成核效应的影响因素以及对水泥基材料性能的综合影响。最后探讨了成核剂发展面临的挑战,并对需进一步研究的可能方向提出了建议,旨在为水泥基材料成核剂的高效利用与深入研究提供借鉴与参考。

不同措施对水泥稳定碎石混合料性能的影响

田小革, 于水, 李光耀, 闵雪峰, 任全, 杨帆

2022, 41(7): 2235-2243.

摘要 ( 62 )

PDF (4745KB) ( 50 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过开展抗压回弹模量测试、强度测试、收缩性能测试和耐久性能测试,研究了采用振动拌和技术、掺加玄武岩纤维、掺加膨胀剂以及提高水泥用量四种措施对水泥稳定碎石混合料性能的提升效果,并基于多因素方差分析评价了不同技术措施对水泥稳定碎石混合料各项性能的影响程度。结果表明,这四种措施对水泥稳定碎石混合料性能具有显著影响,增大水泥用量对其强度、抗压回弹模量和耐久性提升效果最为显著,但对抗收缩开裂性能不利。掺加膨胀剂和玄武岩纤维可以显著改善水泥稳定碎石混合料的干缩性能,与31 d龄期的基准水泥稳定碎石混合料相比,干缩系数分别降低57.7%和18.8%。

硫铝酸钙膨胀剂与氧化镁膨胀剂对丁苯乳液改性砂浆性能的影响

魏阔, 刘斯凤

2022, 41(7): 2244-2250.

摘要 ( 63 )

PDF (1977KB) ( 53 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文研究了温度为20 ℃,相对湿度为90%(RH90%)和60%(RH60%)时,硫铝酸钙膨胀剂(CSA)与氧化镁膨胀剂(MEA)对丁苯乳液改性砂浆的工作性能、力学性能与收缩性能的影响。结果表明,丁苯乳液改性砂浆的流动度随着2种膨胀剂掺量的增加均先增大后降低。在RH90%与RH60%下,CSA掺量分别为水泥质量的6%与10%时,砂浆的抗折与抗压强度最高。2种相对湿度下,CSA都可有效降低砂浆干燥收缩;RH90%下掺8%MEA可提升砂浆抗折与抗压强度,亦可有效补偿砂浆后期干燥收缩;RH60%下掺8%MEA会降低砂浆抗折与抗压强度,且无法有效补偿砂浆的干燥收缩。

疏水改性聚醚合成聚羧酸减水剂及其降粘性能研究

李申桐, 杨勇, 周栋梁, 胡聪, 刘金芝, 张志勇

2022, 41(7): 2251-2257.

摘要 ( 63 )

PDF (1145KB) ( 35 )

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通过丁基缩水甘油醚在异戊烯基聚氧乙烯醚末端的碱性开环反应制备出疏水改性的聚醚大单体,并以此为原料与丙烯酸、马来酸酐共聚合成疏水改性聚羧酸减水剂,研究了丁基缩水甘油醚加成个数在3、5、8时对改性聚羧酸分散和吸附能力的影响,并通过砂浆和混凝土试验研究了改性聚羧酸对水泥浆体粘度的影响。结果表明:加成个数3是最优合成条件,此时分散能力不受影响,还能使吸附能力增强21%;继续增加加成个数,分散能力变差,且吸附能力没有显著增强。改性聚羧酸可降低砂浆粘度30%以上,提升砂浆流速40%,缩短砂浆V漏斗流出时间27%,缩短混凝土倒坍落度筒流出时间34%,这些结果都有力证实了改性聚羧酸能有效降低水泥浆体的粘度。

初始损伤对喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

贾飞, 阎王虎, 潘慧敏, 汤建华, 王选明, 高昆

2022, 41(7): 2258-2267.

摘要 ( 58 )

PDF (8636KB) ( 33 )

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为揭示有初始损伤的喷射混凝土在硫酸侵蚀作用下的性能劣化规律,根据超声波波速变化定义初始损伤度,利用压力试验机对混凝土试件进行初始损伤预制,使初始损伤出现5个不同梯度:0.10、0.15、0.20、0.25、0.30。通过干湿循环硫酸盐侵蚀试验,以外观形貌、质量变化率、相对动弹模量作为评价指标,并借助微观形貌分析和化学组成分析,系统研究了初始损伤度对喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,探讨了影响机理,建立了初始损伤喷射混凝土在硫酸盐侵蚀作用下的损伤演化模型。结果表明,在整个侵蚀过程中,随着侵蚀时间的延长,喷射混凝土试件质量和相对动弹模量均呈先增大后减小的变化趋势。初始损伤度为0.10时混凝土受硫酸盐侵蚀过程影响较小,基本可以忽略。初始损伤度超过0.10后,试件在硫酸盐侵蚀作用下的劣化速度加快。经历180个干湿循环侵蚀后,初始损伤度为0.15、0.20、0.25、0.30组试件的质量较基准组分别下降了2.9%、3.4%、4.0%和4.7%,相对动弹模量分别降至0.42、0.34、0.28、0.16。预制初始损伤所产生的砂浆微裂缝和骨料位移为硫酸盐的侵入提供了有利条件,损伤度为0.10的试件表面有少量剥蚀,内部微裂纹较基准组略多,但腐蚀劣化并不严重。损伤度为0.30的试件表皮几乎全部脱落,内部出现了大量贯穿裂缝,裂缝较宽且深,反应产物中石膏和钙矾石晶体衍射峰强度最高,侵蚀损伤最为严重。根据相对动弹模量变化定义侵蚀损伤因子,所建立的损伤模型曲线与试验结果吻合较好,拟合相关系数均在0.94以上,可以较好地反映不同初始损伤喷射混凝土的损伤劣化规律。

不同应变率下聚甲醛纤维机场道面混凝土弯曲性能研究

王祯辉, 郭荣鑫, 晏永, 张久长, 李黎山

2022, 41(7): 2268-2274.

摘要 ( 57 )

PDF (5252KB) ( 31 )

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机场道面混凝土结构在不同性质荷载作用下的力学行为受应变率的影响较大。为研究应变率对聚甲醛纤维机场道面混凝土(PFAPC)弯曲性能的影响,通过四点弯曲试验,分析不同应变率(10^-5~10^-1 s^-1)下PFAPC抗弯挠度、弯曲模量、弯曲强度及韧性指数的变化规律,并观察断口纤维的微观形貌,总结不同应变率下的纤维失效模式。结果表明:PFAPC的弯曲峰值强度、极限抗弯挠度及弯曲模量随应变率的增加呈上升趋势;与峰值强度相比,应变率对PFAPC残余强度影响较小,但随应变率增大总体呈上升趋势;与极限抗弯挠度相比,峰值挠度随应变率的增加波动上升;聚甲醛纤维在各应变率作用下主要为拔出破坏模式;PFAPC在车辆及飞机冲击作用下能吸收较大能量,呈现出一定的延性破坏特征,具有良好的弯曲韧性。

高强珊瑚混凝土(HSCC)单轴受压性能试验研究

张继旺, 黄满锋, 苏仕参, 易金, 覃庆龙, 王磊

2022, 41(7): 2275-2282.

摘要 ( 56 )

PDF (14029KB) ( 69 )

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骨料强度低、缺陷明显导致珊瑚混凝土难以应用于高强度或特殊防护结构。采用小粒径级配的珊瑚砂完全取代粗骨料制备高强珊瑚混凝土(HSCC),系统测试了HSCC的基本力学性能、单轴受压性能和孔隙率等。结果表明:优化骨料粒径和配合比制备的HSCC强度等级为C105,轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值在0.86~0.94;未掺加纤维的HSCC失效模式为爆炸性破坏,掺加体积率为0.43%的聚丙烯纤维(PPF)的HSCC表现出明显的延性破坏特征,破坏后在20%~30%极限强度时进入残余强度转折点;HSCC孔隙率约在4.7%~6.9%,干表观密度为2 230~2 310 kg/m³,表面宏观孔洞较少,通过扫描电镜发现骨料边缘填充情况较好。

湿筛混凝土动态受压力学性能及破坏形态细观数值模拟

张清芳, 洪鹤轩, 沈璐

2022, 41(7): 2283-2291.

摘要 ( 46 )

PDF (17616KB) ( 40 )

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湿筛混凝土通常用来代替由于骨料粒径较大而不便开展物理试验的水工全级配混凝土。为了研究加载速率对湿筛混凝土力学性能及破坏形态的影响,从细观角度出发,运用颗粒流离散元软件PFC^2D建立湿筛二级配混凝土细观数值试件,根据拟静态单轴压缩(应变速率10^-5 s^-1)试验数据标定出数值试件中砂浆颗粒之间、粗骨料颗粒之间及砂浆颗粒与粗骨料颗粒接触面之间的细观参数,进而开展应变速率为10^-4 s^-1、10^-3 s^-1、10^-2s^-1的动态加载并进行动态力学性能及破坏形态的数值模拟和机理分析。结果表明,不同应变速率下试件的应力-应变曲线形状相近,峰值应力随着应变速率的增加而增大,增长率为7.3%～37.9%,峰值应力处应变增大幅度不大。试件破坏形态与物理试验现象吻合较好,随着应变速率的增加,裂缝数量不断增加,裂缝分布趋于均匀,裂缝数量增长率平均为峰值应力增长率的4.2倍。此外,随着应变速率的增加,数值试件内部的颗粒接触力的不均匀程度有所降低,这表明动态强度的增长与混凝土内部受力的不均匀程度有关。

不同龄期碱矿渣陶粒混凝土抗压强度试验与能量特征分析

袁璞, 朱益胜

2022, 41(7): 2292-2298.

摘要 ( 57 )

PDF (4610KB) ( 28 )

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采用煤矸石陶粒与矿渣制备碱矿渣陶粒混凝土,可实现煤矸石和矿渣等固废的再利用。为研究龄期与陶粒掺量对碱矿渣陶粒混凝土抗压强度及能量特性的影响,对不同龄期(1 d、3 d、7 d、14 d、28 d)与不同陶粒体积掺量(0%、25%、50%、75%、100%)的碱矿渣陶粒混凝土进行单轴压缩试验。结果表明,不同龄期与陶粒掺量下混凝土应力-应变曲线均经历了压密阶段、弹性变形阶段、裂缝开展阶段、破坏阶段,煤矸石陶粒的掺入使呈混凝土呈现一定的延性特征。抗压强度、弹性模量与龄期呈良好的正相关指数函数关系,与陶粒掺量呈良好的负相关二次函数关系。随龄期的延长,总能量和弹性能不断升高,耗散能先降低后升高;随陶粒掺量的增大,总能量和弹性能逐渐降低,耗散能先升高后降低。

混杂纤维增强高强混凝土性能研究

赵雅明, 张明飞, 张振, 罗要飞

2022, 41(7): 2299-2307.

摘要 ( 52 )

PDF (5179KB) ( 60 )

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为研究钢纤维、聚乙烯醇纤维混杂比例对高强混凝土性能的影响,通过合理设计坍落度试验、力学强度试验、收缩试验、抗裂试验、抗氯离子侵蚀试验,对比评价了纤维混杂比例对高强混凝土工作性、抗折强度、收缩性、抗裂性能以及氯离子渗透系数的影响。结果表明,钢纤维和聚乙烯醇纤维降低了新拌混合物的工作性。与单掺纤维相比,混杂纤维对高强混凝土力学性能改善效果不明显,但可明显改善混凝土抗裂性能,开裂面积抑制率最大为95.8%,同时能使高强混凝土收缩率和氯离子分别降低27.7%和66.5%,明显提高高强混凝土的耐久性能。通过扫描电镜试验分析探讨了纤维增强混凝土的作用机理,结果表明混杂纤维对基体内部结构的改善实现了对混凝土宏观性能的提升,最终推荐采用0.75%(体积分数)钢纤维和0.25%(体积分数)聚乙烯醇纤维。

铝灰的回收利用和无害化处理研究及应用进展

魏杰, 刘战伟, 颜恒维, 杨万章, 李梦楠, 刘舒鑫

2022, 41(7): 2308-2320.

摘要 ( 81 )

PDF (6323KB) ( 34 )

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铝灰是铝冶炼过程中产生的危险废物,铝灰中的氮化铝、氟化物、氯化物等具有易浸出的特性,加剧了对环境的污染,如何对铝灰资源化利用变成亟需解决的难题。本文阐述了不同铝灰的来源、成分及其危害,详细介绍了火法/湿法工艺对氧化铝和氮化铝、氟化物、氯化物的无害化处理及回收。通过综述铝灰无害化处理及回收利用工艺并结合实验提出了三步处理实现铝灰零废物排放的构想,即水洗预处理-铝资源湿法浸出-废渣利用,最后展望了铝灰综合利用未来的发展方向。

引气剂和沙漠砂对混凝土性能的影响

吕胜辉, 沙吾列提·拜开依, 阿力马斯·叶尔布拉提, 覃森

2022, 41(7): 2321-2326.

摘要 ( 42 )

PDF (2282KB) ( 25 )

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为探究沙漠砂替代率与引气剂掺量两者对C30混凝土的影响,将沙漠砂(6种掺量)与引气剂(5种掺量)定量组合掺入混凝土中,测定其对新拌混凝土含气量、坍落度、经1 h含气量以及28 d抗压强度的影响规律。试验结果得出:沙漠砂对新拌引气混凝土含气量有一定的抑制作用,并且随着沙漠砂替代率增加,抑制作用不断增强,但对经1 h引气混凝土的含气量影响并不明显。随着引气剂掺量和沙漠砂替代率的增加,混凝土的坍落度与28 d抗压强度均呈先增大后减小的趋势,当沙漠砂替代率为40%(质量分数)、引气剂掺量为0.002%(质量分数)时,抗压强度达到最大值。合理地将引气剂与沙漠砂组合后掺入混凝土中,其工作性能与抗压强度都会有显著提升。

粉煤灰对PVA纤维/水泥基体界面作用及复合材料拉伸性能的影响

姚智高, 林常, 蔡舒, 徐树英, 潘莉莎

2022, 41(7): 2327-2336.

摘要 ( 43 )

PDF (13104KB) ( 22 )

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本文研究了粉煤灰掺量对基体强度、聚乙烯醇(PVA)纤维/水泥基体间界面作用以及无表面修饰PVA纤维应变硬化水泥基复合材料(SHCC)拉伸性能的影响。结果表明,随着粉煤灰掺量的增加,基体的28 d抗压强度在18~93 MPa内呈下降趋势。单轴拉伸试验结果表明,掺入20%(质量分数,下同)和50%粉煤灰对SHCC的影响不明显,随着粉煤灰掺量增至67%和80%,SHCC的多微缝开裂和应变硬化特征呈增强趋势,极限应变值也相应增大,最高达7.2%,并且具有轻质特性。单纤维拔出试验结果显示,高掺量粉煤灰不仅可以降低PVA纤维与基体间的化学黏结作用,还能减弱界面摩擦作用,从而有效抑制了PVA纤维在拔出过程中出现过早断裂,显著提高了无表面修饰PVA纤维SHCC的延展性。

石灰石粉-粉煤灰细度变化对水泥基胶凝材料体系水化动力学的影响

成高立, 李晓光, 王攀奇, 马荣贵

2022, 41(7): 2337-2343.

摘要 ( 45 )

PDF (1607KB) ( 46 )

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为研究混磨不同细度石灰石粉-粉煤灰对水泥基胶凝材料水化进程和早期力学性能的影响规律,本文采用等温量热法测定了不同细度复合胶凝体系在水化温度为20 ℃时的水化放热速率和放热量,根据Krstulovic-Dabic提出的水化动力学模型计算了复合胶凝体系水化反应各阶段的动力学参数。结果表明:增加石灰石粉和粉煤灰的细度可促进复合胶凝体系水化产物的结晶成核与晶体生长,缩短水化诱导期结束时间和达到最大放热速率时间,加速水泥的水化反应速率。石灰石粉和粉煤灰细化会缩短相边界反应过程时间,使复合胶凝体系在水化程度更高时发生反应控制机制转变。抗压强度试验表明增加细度可明显提高胶砂试件的早期强度,其后期强度保持稳定。

钢渣-煤基固废可控低强度材料制备及热力学分析

卢明阳, 庞来学, 杨达, 宋迪, 张佳丽, 田晓峰, 张逸洋

2022, 41(7): 2344-2351.

摘要 ( 36 )

PDF (7462KB) ( 25 )

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利用NaOH、Na₂SO₄协同碱激发煤矸石(CG)、钢渣(SS)、粉煤灰(FA)制备无水泥可控低强度材料(CLSM)。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)分析了CLSM的微观结构和相组成。结果表明,Ca/(Ca+Si)的摩尔比与材料的7 d、28 d无侧限抗压强度比值存在线性关系,当Ca/(Ca+Si)摩尔比大于0.407时,7 d即可达到28 d无侧限抗压强度的70%以上,该材料具有早强特性。当粉煤灰质量掺量在40%以下时,CLSM工作性(流动性)满足ACI规范要求,不同质量配比的SS/FA改变了CLSM体系中反应产物的相组成,产物中钙矾石与水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的密实嵌合结构为材料力学性能提供了微观结构基础。最后,基于吉布斯自由能最小化方法,模拟了水化产物中两种晶型水化硅酸钙的生成量。

C-S-H纳米晶核对矿物掺合料复合胶凝材料水化性能的影响研究

王坤, 刘凤东, 杨飞华, 吕民望, 杨露, 王发洲

2022, 41(7): 2352-2359.

摘要 ( 79 )

PDF (7323KB) ( 49 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

水泥中掺入大量矿物掺合料易造成其早期强度低、施工周期长等问题。本文研究了C-S-H晶核对含矿物掺合料的复合胶凝材料体系水化性能的影响规律;通过热力学计算阐述了C-S-H晶核降低水化产物成核势垒的机理,并通过离子溶出与沉积探讨大掺量矿物掺合料胶凝体系水化机理。结果表明:矿物掺合料复合胶凝材料体系水化能力较弱,这是由于Ca²⁺溶出受到制约,C₃S的水化反应缓慢;当加入晶核后,水泥中硅酸盐相溶解-结晶能力得到大幅提升,使得矿物掺合料水泥体系的水化反应活性接近纯水泥体系。研究表明,C-S-H晶核可解决大掺量矿物掺合料胶凝体系所带来的水化能力严重不足问题。

基于Box-Behnken响应面法的钠离子吸附剂的制备工艺条件优化

熊孟雪, 杨敏, 陈前林

2022, 41(7): 2360-2367.

摘要 ( 51 )

PDF (5316KB) ( 31 )

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赤泥中含有一定量的钠离子,这对赤泥应用性能影响很大。本研究通过制备吸附剂来分离钠离子,应用Design-Expert软件响应面法中的Box-Behnken程序,对吸附剂的制备工艺条件进行优化研究。通过单因素试验,以钠离子去除率为评价指标,确定了煅烧温度、煅烧时间和Al掺量三因素的适宜范围。在此基础上,利用Box-Behnken中心组合试验,以钠离子去除率为响应值进行响应面分析,对制备工艺条件进行优化。结果表明,最佳制备条件为煅烧温度400 ℃,煅烧时间5 h,Al掺量40%。在此条件下,钠离子去除率为95.30%,这为赤泥中钠离子的分离提供了一种方法。

钙基水热浸出赤泥脱碱试验及机制分析

王涛, 李望, 朱晓波, 燕旭东

2022, 41(7): 2368-2375.

摘要 ( 43 )

PDF (6795KB) ( 19 )

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以Ca(OH)₂为脱碱剂水热浸出赤泥脱碱,考察了Ca(OH)₂掺量、反应温度、液固比对赤泥脱碱率的影响,同时对赤泥脱碱过程进行机理分析和浸出动力学分析。研究结果表明,在Ca(OH)₂掺量为60%(质量分数)、反应温度为250 ℃、液固比为8 mL/g的条件下,赤泥脱碱率可达到96.3%。Ca(OH)₂可有效脱除赤泥中的游离碱和结构碱,赤泥中的钙霞石和水钙铝榴石被分解,脱碱渣中新相铁钙榴石(水合的)是主要的衍射峰,并且赤铁矿的衍射峰明显减弱,方解石的衍射峰增强。该脱碱过程受固膜内扩散关键步骤控制,线性相关系数都大于0.97,特征常数n<1,表观活化能为5.20 kJ/mol。

钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化过程的影响及热力学模拟

廖宜顺, 黄维峰, 李豪, 王思纯

2022, 41(7): 2376-2383.

摘要 ( 66 )

PDF (6230KB) ( 56 )

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通过测试水泥浆体的凝结时间、抗压强度、电阻率,同时结合水化产物分析及热力学模拟,研究了不同掺量钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响规律。结果表明,随着钢渣粉质量掺量的增大,初凝时间呈先延长后缩短的趋势,且在掺量为20%时达到最大值。在28 d龄期内,掺入钢渣粉的水泥硬化浆体抗压强度均小于未掺入钢渣粉的硬化浆体,但在龄期达到60 d和90 d时,掺入40%钢渣粉试样的抗压强度均大于未掺入钢渣粉的试样。钢渣粉与硫铝酸盐水泥复合浆体的电阻率在水化初始阶段随着钢渣粉掺量的增大而增大,在水化后期(约3 h后)则随钢渣粉掺量的增大而减小。在1 d龄期内,钢渣粉掺量为40%的试样中的钢渣粉发生了水化反应,使得水泥浆体在减速期的水化速率最大。由热力学模拟结果可知:在钢渣粉掺量为40%的试样中,C₂S在10 h后开始进行水化反应,C₂ASH₈则在168 h后开始生成;当钢渣掺量大于15%时,随着钢渣粉掺量的增大,钙矾石和铝胶的生成量逐渐减少,C₂ASH₈的生成量逐渐增多。

铁尾矿砂基环氧树脂透水材料力学性能及界面特性研究

曹港豪, 蹇守卫, 魏博, 李宝栋, 赵金鹏

2022, 41(7): 2384-2392.

摘要 ( 50 )

PDF (16055KB) ( 21 )

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利用固体废弃物制备透水材料是海绵城市发展新方向,而力学性能差成为固废基透水材料应用的难点之一。为解决该问题,设计了一类用铁尾矿砂作为骨料,环氧树脂作为胶凝材料的聚合物透水材料,研究了环氧树脂含量对透水材料力学性能和透水性能的影响,并探讨了纳米SiO₂、TiO₂、Al₂O₃和硅烷偶联剂KH-560等有机-无机材料对透水材料力学性能的影响。结果表明:当环氧树脂质量分数为6%时,可以得到兼顾力学性能和透水性能的透水材料,抗压、抗折强度和透水速率分别为17.5 MPa、5.3 MPa和1.12 mm/s;同时,当纳米SiO₂、TiO₂、Al₂O₃的添加量分别为环氧树脂的3%、4%、4%(质量分数)时,对透水材料力学性能的提升分别为33.1%、30.5%、28.6%,其原因是纳米粒子在透水材料受压过程中会吸收树脂基体中的部分能量,抑制或消除树脂中微裂纹的扩散;当硅烷偶联剂KH-560的添加量为环氧树脂的0.9%(质量分数)时,透水材料的强度可提升36.5%。SEM和FTIR分析表明,硅烷偶联剂KH-560对改善铁尾矿砂与环氧树脂界面具有显著作用。该研究对研发高性能的固废基透水材料具有重要意义。

纳米SiO₂对氧化镁激发矿渣材料性能的影响试验研究

方虎, 陈佩圆, 张立恒

2022, 41(7): 2393-2399.

摘要 ( 66 )

PDF (9921KB) ( 27 )

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为改善MgO-激发矿渣材料(MASM)力学性能,利用纳米SiO₂(NS)促进MASM的强度发展,研究了不同NS掺量对MASM凝结时间、抗压强度、水化历程、水化产物和微观形貌的影响,分析并揭示了NS的作用机理。研究结果表明:随着NS掺量的增大,MASM凝结时间逐渐缩短,流动度逐渐减小;NS掺量越大,矿渣水化越快,主要水化峰出现越早,峰值越高。NS不仅促进了MgO的反应和C-(A)-S-H的形成,还提高了MASM的结构密实性。掺入1%~2%(质量分数)的NS,可将MASM的抗压强度分别提高7.12%~33.37%(3 d)、12.44%~26.29%(7 d)、12.49%~31.09%(28 d)。

外加剂对磷建筑石膏的改性及其机理研究

李龙, 李北星, 陈鹏博, 殷实

2022, 41(7): 2400-2410.

摘要 ( 46 )

PDF (12240KB) ( 21 )

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制备磷建筑石膏制品是磷石膏资源化利用的一条重要途径,而合适的改性技术是保证建筑石膏制品能够工业化生产的关键。分别利用3种减水剂、3种缓凝剂、2种黏结剂、2种保水剂对磷建筑石膏进行改性,探讨外加剂品种对磷建筑石膏的适应性,研究外加剂掺量对磷建筑石膏的性能影响规律,并采用扫描电镜对优选出的外加剂的改性机理进行分析。结果表明:聚羧酸减水剂(PC)、醋酸乙烯酯-乙烯共聚物可再分散乳胶粉黏结剂(VAE)、羟丙基甲基纤维素保水剂(HPMC)和骨胶缓凝剂(BG)对磷建筑石膏具有较好的适应性,可分别用于改善磷建筑石膏的绝干强度、黏结强度、保水性能及延长其凝结时间;PC和VAE能改善磷建筑石膏硬化体内部晶体结构的致密性,而BG、HPMC则使磷建筑石膏硬化体结构更加疏松。

缓凝剂对磷建筑石膏-普通硅酸盐水泥复合体系性能的影响及其机理研究

马保国, 邬磊, 陈偏, 戚华辉, 金子豪, 杨琪

2022, 41(7): 2411-2420.

摘要 ( 60 )

PDF (10075KB) ( 29 )

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磷建筑石膏(β-HPG)力学性能差,凝结硬化快,已有研究表明用普通硅酸盐水泥(OPC)替代部分β-HPG可改善其力学性能,但对此复合体系工作性能的调控作用及机理研究尚不明确。本文探讨了三种缓凝剂对β-HPG-OPC复合体系性能的影响,通过测试凝结时间和抗压强度来表征性能变化,通过分析水化热曲线、电导率曲线、XRD谱和SEM照片来讨论作用机理。研究结果表明,三聚磷酸钠(STPP)对复合体系基本无缓凝作用,蛋白质类SC缓凝剂(SC)和柠檬酸(CA)的缓凝作用均较好,其中SC对初凝时间的延缓作用较好,CA对终凝时间的延缓作用更佳。CA使二水石膏晶体的形貌发生改变,导致体系抗压强度显著降低;SC对二水石膏晶体的粗化作用使体系形成相对致密的微观结构体,对抗压强度影响较小。研究结果将为β-HPG-OPC复合体系工程应用提供重要参考,有助于推进β-HPG在工程中的高附加值利用。

砖混类再生微粉泡沫胶凝材料力学性能研究

崔宁, 栾仲豪

2022, 41(7): 2421-2429.

摘要 ( 54 )

PDF (9550KB) ( 31 )

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利用建筑垃圾制备的再生微粉,可以有效替代水泥,减少水泥资源的使用,提高建筑垃圾的资源利用率。本文通过气泡参数分析、力学性能测试等方法,研究了砖混类再生微粉和发泡剂掺量对低强度泡沫胶凝材料力学性能的影响。结果表明:再生微粉的掺入会导致胶凝材料抗压强度降低,微粉掺量大于水泥时,胶凝材料抗压强度随再生微粉掺量增加而小幅提高;浆体流动度随再生微粉掺量的增加先降低后增高;再生微粉掺量较小时,发泡剂掺量对浆体流动性影响较大,而当微粉掺量较大时,发泡剂掺量对浆体流动性无显著影响;不同批次再生微粉性能差异较小。通过调节再生微粉和发泡剂掺量可制备满足不同力学性能需求,同时具有良好流动性的泡沫胶凝材料。

冻融循环下糯米浆对石灰土抗剪强度的影响

张阳, 麻梦梦, 刘佳鑫, 邓杰

2022, 41(7): 2430-2437.

摘要 ( 50 )

PDF (7456KB) ( 26 )

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在季节性冻土地区修建道路工程时,不仅要对土壤进行力学改性还需要保护脆弱的生态环境。本文研究了冻融循环条件下,糯米浆对石灰土抗剪强度的影响。在石灰土(石灰质量浓度为10%)中加入不同质量浓度(0%、2%、4%、6%、8%)的糯米浆,研究不同冻融循环次数(0次、1次、3次、6次、10次)下糯米浆改良土的应力应变曲线特征以及抗剪强度、黏聚力和内摩擦角的变化特征。结果表明,在石灰土中加入糯米浆可以提高改良土的抗剪强度,但糯米浆浓度过高反而导致抗剪强度降低,糯米浆浓度为6%时改良土的抗剪强度较大。冻融循环会导致改良土的抗剪强度下降,糯米浆可以降低改良土在冻融循环下的强度损失。冻融循环作用下,改良土黏聚力和内摩擦角的变化趋势不同。该结果为糯米浆改性季节性冻土地区路基土提供了参考。

内蒙古中部隆盛庄古建筑青砖墙体冻害损伤研究

郝贠洪, 何丹丹, 吴日根, 何晓雁

2022, 41(7): 2438-2446.

摘要 ( 44 )

PDF (8193KB) ( 18 )

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经分析,冻融是造成隆盛庄古建筑墙体产生病害的主要原因。为了进一步研究严寒环境对古建筑墙体损伤劣化的影响,通过对青砖试样进行冻融试验,分析冻融前后质量、抗压强度和表面硬度的变化规律;基于Weibull分布,分别建立了质量、抗压强度和硬度3个指标下的冻融损伤模型,并通过统一3个损伤模型的形状参数(m)值对模型进行了修正。结果表明:青砖材料的抗压强度、质量损失量和表面维氏硬度随冻融次数的增加呈指数型下降;相同冻融循环次数下,表面硬度的损伤程度远比质量和抗压强度的损伤程度大;建立的Weibull损伤模型与试验曲线具有较高的吻合度,修正后的冻融损伤模型可以较好地反映青砖在严寒环境下的损伤规律。

固体氧化物电池氧离子电解质研究进展

冯斌, 刘鹏, 杨现锋, 谢志鹏

2022, 41(7): 2447-2457.

摘要 ( 57 )

PDF (1724KB) ( 37 )

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固体氧化物电池(SOCs)作为一种绿色、高效的全固态能量转换装置,既能在燃料电池模式下将氢、碳、烃、醇等燃料的化学能转化为电能,又能在电解池模式下分解水制氢,在缓解全球能源危机、实现碳中和等方面具有重要意义。然而,SOCs常用的Y₂O₃稳定的ZrO₂(YSZ)电解质材料在1 000 ℃以上才具有较高的离子电导率,但过高的工作温度会提高运行成本,限制材料选择,并降低系统稳定性。因此,降低工作温度一直是SOCs发展的核心问题之一,开发高电导率电解质材料和降低电解质膜厚度是实现SOCs中低温化应用的主要路径。本文从材料开发和薄膜制造两方面对中低温SOCs各类氧离子电解质的研究进展进行梳理,针对ZrO₂、CeO₂、Bi₂O₃及LaGaO₃基固体电解质,系统阐述了异价离子掺杂对提升氧离子电导率和稳定相结构的作用机制,介绍了电解质薄膜的制备技术和导电性能,为发展高性能固体氧化物电池电解质材料提供参考依据。

Ni、Cu共浸渍的LSCM-GDC复合阴极性能研究

刘欣楠, 肖彦之, 黄美琪, 蒋菡, 孔江榕, 周涛

2022, 41(7): 2458-2466.

摘要 ( 54 )

PDF (11180KB) ( 37 )

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固体氧化物电解池可以清洁、高效地将电能和热能转化为化学能,在新能源领域具有广阔的应用前景。La_0.75Sr_0.25Cr_0.5Mn_0.5O_3-δ(LSCM)具有较好的高温稳定性,但离子电导率相对较低,在电解过程中电催化性能不足。本文将LSCM与具有较高离子导电性的Ce_0.8Gd_0.2O_2-δ(GDC)复配构造复合电极,并以共负载的形式在复合电极中浸渍纳米Ni、Cu金属催化剂提高电极的水蒸气吸附和转化能力,Ni、Cu共负载能够同时保留单一Ni或Cu负载对电极电解机制的改善。结果表明,Ni、Cu共负载相比于单一Ni或Cu负载电极在还原性气氛下具有更高的电化学性能,在还原性气氛和800 ℃工作温度下,镍铜质量比2∶8的负载电极在-0.1 V过电位下的电流密度可达到2.36 A·cm^-2,极化阻抗为0.92 Ω·cm²。

陶瓷凝胶再流动结合压滤制备高密度氧化铝素坯

吴晓浪, 赵瑾, 岛井骏藏, 毛小建, 章健, 王士维

2022, 41(7): 2467-2473.

摘要 ( 50 )

PDF (3767KB) ( 36 )

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高密度素坯是制备高性能陶瓷的基础,采用再流动结合压滤的方法制备高密度氧化铝素坯,研究了再流动结合压滤对素坯性能的影响。结果表明:脱水收缩1 d的再流动浆料具有更好的可压缩性,随着脱水收缩时间的延长,浆料的可压缩性降低;再流动结合压滤对高固含量浆料的物理力学性能提升效果更明显,与56.0%(体积分数)固含量的浆料直接压滤制备的素坯相比,通过再流动结合压滤制备的素坯相对密度从64.5%提高至65.7%,累积气孔率从0.149 mL/g降低至0.140 mL/g,素坯在1 550 ℃下烧结2 h的烧结收缩率从13.2%降低至12.6%,在1 500 ℃下烧结6 h制备的陶瓷抗弯强度从483 MPa提高至545 MPa。以上结果对大尺寸陶瓷部件制备具有重要意义。

LaMeAl₁₁O₁₉(Me=Cu,Zn)陶瓷体材料的抗CMAS性能研究

蔚海浪, 曹学强, 邓龙辉, 蒋佳宁

2022, 41(7): 2474-2484.

摘要 ( 47 )

PDF (27573KB) ( 39 )

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随着燃气涡轮机的应用温度不断提升,陶瓷材料的抗CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(CMAS)性能越来越重要。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试方法,研究了LaMeAl₁₁O₁₉(Me=Cu,Zn)陶瓷体材料在不同温度和时间条件下的抗CMAS腐蚀行为。结果表明,LaZnAl₁₁O₁₉(LZA)和LaCuAl₁₁O₁₉(LCA)体材料的腐蚀产物都包括透辉石(Ca(Mg,Al)(Si,Al)O₇)和钙长石(CaAl₂Si₂O₈)。随着腐蚀温度的提高和时间的延长,腐蚀深度增加,Ca(Mg,Al)(Si,Al)O₇逐渐转变为CaAl₂Si₂O₈。LZA和LCA体材料的CMAS腐蚀可以用“溶解-析出”机制解释。体材料逐渐溶解到CMAS中,形成Ca(Mg,Al)(Si,Al)O₇,进而逐渐转变为CaAl₂Si₂O₈,使难以结晶的透辉石相转变为易结晶的钙长石相。La原子为析晶的晶核,CMAS玻璃相与体材料之间存在界面能,这些因素共同促进了CaAl₂Si₂O₈在CMAS内部以及两者的界面处析出厚板状晶体。

Y₂O₃对高热导率Si₃N₄陶瓷显微结构和性能的影响

张晶, 张伟儒, 孙峰, 徐学敏, 王再义, 吕沛远, 王梅

2022, 41(7): 2485-2493.

摘要 ( 60 )

PDF (14484KB) ( 43 )

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以氧含量相对较高的“平价”Si₃N₄粉体(氧含量1.85%(质量分数))为原料,Y₂O₃-MgO作为烧结助剂,制备低成本高热导率Si₃N₄陶瓷,研究Y₂O₃含量对Si₃N₄陶瓷致密化、显微结构、力学性能及热导率的影响。结果表明,适当增加Y₂O₃的加入量不仅可以促进Si₃N₄陶瓷的致密化和显微结构的细化,还有助于晶格氧含量的降低和热导率的提升。Y₂O₃含量为7%(质量分数)的样品在1 900 ℃烧结后的综合性能最佳,其相对密度、抗弯强度、断裂韧性和热导率分别为99.5%、(726±46) MPa、(6.9±0.2) MPa·m^1/2和95 W·m^-1·K^-1。

连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印工艺及性能研究

刘陶欣, 鲍崇高, 董文彩, 马海强, 鲁文奇

2022, 41(7): 2494-2501.

摘要 ( 59 )

PDF (7576KB) ( 55 )

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针对连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料3D打印成型工艺的技术难题,本文提出了浸渍-原位预固化-后固化的3D打印成型方案,实现了连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印成型,并研究浸渍温度对酚醛树脂接触角与表面张力,以及打印工艺对样件形貌和力学性能的影响规律。结果表明:当浸渍温度为40 ℃,预固化温度为180 ℃时,纤维-树脂界面结合效果最佳,原料具备成型条件;当打印间距为0.5 mm时,样件的弯曲强度及模量达到最大值,分别为660.00 MPa和57.99 GPa,层间剪切强度达到20.14 MPa。此连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料一体化制备工艺解决了3D打印热固性树脂原位成型难的问题,为制备具有复杂结构的连续纤维增强热固性树脂复合材料提供了参考。

玻璃化学强化技术研究进展

田昊东, 徐驰, 许少坤, 周绍骏, 曹文龙, 祖成奎

2022, 41(7): 2502-2510.

摘要 ( 312 )

PDF (2775KB) ( 147 )

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化学强化技术亦称离子交换技术,因可在玻璃表面形成压缩压应力层改善玻璃的机械强度而被广泛应用于建筑、交通等领域。化学强化工艺参数的变化直接影响着化学强化后玻璃的性能。本文综述了离子交换反应原理、玻璃组成、化学强化温度、化学强化时间及熔盐组成对化学强化过程的影响,并简要介绍了电场辅助化学强化工艺与无熔盐化学强化工艺的优点与不足。总结国内外化学强化技术的研究进展,提出玻璃现有化学强化技术的不足,为玻璃化学强化技术的科学研究与发展提供参考。

WO₃对零膨胀锂铝硅封接玻璃流动性的影响与作用机理

郭宏伟, 李荣悦, CHI Longxing, 刘帅, 王毅, 白赟

2022, 41(7): 2511-2517.

摘要 ( 62 )

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密封连接石英玻璃被广泛应用于航空航天、半导体加工以及微机电系统真空连接等领域。改进的低膨胀Li₂O-Al₂O₃-SiO₂(LAS)系微晶玻璃可以用于封接石英玻璃,但存在流动性不佳的难题。本文通过掺入WO₃对LAS系微晶玻璃进行改性,利用线膨胀系数分析仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪、高温烧结影像仪、扫描电镜,研究了掺入WO₃后LAS玻璃封接石英玻璃的机理。结果表明:WO₃对LAS玻璃的析晶产生先增强后削弱的影响; WO₃掺量越大,热膨胀系数越大,当掺量达到5.0%(质量分数)时,热膨胀系数提升至5.69×10^-7 ℃^-1;流动性与润湿性随着掺量增加而提升,铺展面积随掺量增加而增大,润湿角随掺量增加而减小,有效改善了LAS玻璃本身流动性不足的问题;LAS玻璃与石英玻璃之间主要是通过化学元素迁移实现封接。

Cr₂O₃含量对玻璃熔体黏度和熔化特性的影响

王艺慈, 王一帆, 王瑞鑫, 赵凤光, 柴轶凡, 罗果萍

2022, 41(7): 2518-2523.

摘要 ( 46 )

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为了保证玻璃液顺利浇注成型,并为高炉渣和铬铁合金渣协同制备CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-Cr₂O₃体系建筑微晶玻璃提供基础的工艺技术参数,采用FactSage7.1热力学软件绘制CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-Cr₂O₃玻璃体系的五元相图,并通过试验探究基础玻璃熔体的黏度和熔化特性。结果表明,在FactSage7.1绘制的相图中,随着Cr₂O₃含量的增加,相图的液相区范围不断缩小,表明玻璃的进一步熔化受到阻碍。晶核剂 Cr₂O₃的质量分数由0.85%增加到2.05%的过程中,玻璃熔体黏度逐渐减小,熔化性温度逐渐升高,在采用熔融法制备CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂-Cr₂O₃体系基础玻璃时应使熔融温度高于1 469 ℃。Cr₂O₃含量增加会使基础玻璃熔化温度升高,具体表现为各组试样的软化温度、半球温度和流动温度均不断升高,因此应尽量降低基础玻璃原料配比中Cr₂O₃的含量。

幕墙玻璃肋连接孔承载力试验与仿真研究

雷科阳, 磨季云, 姜捷奇, 杨印南

2022, 41(7): 2524-2532.

摘要 ( 39 )

PDF (6839KB) ( 20 )

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全玻幕墙具有较好的通透性,被广泛应用于现代建筑。对于大尺寸玻璃肋通常采用拼接的方式制作,拼接连接孔的承载能力对玻璃肋整体承载力影响很大,本文通过有限元软件ANSYS Workbench对连接孔接触进行分析,并与试验破坏荷载进行对比,比较玻璃孔内采用弹性介质尼龙1010套环与喜利得RE-500植筋胶两种连接孔构造对玻璃孔承载力的影响,然后分析玻璃孔尺寸对连接孔承载力的影响。结果表明:满足玻璃连接孔构造前提下,采用喜利得RE-500植筋胶的构造形式比采用弹性介质尼龙1010套环构造形式具有更高的承载能力;连接孔承载力随着开孔尺寸增大而提高,采用喜利得RE-500植筋胶构造形式下玻璃孔直径在54~56 mm最合适;工程实际中需严格控制玻璃肋的精加工,避免因玻璃表面缺陷影响玻璃肋的整体承载能力。

形态稳定的Na₂SO₄·10H₂O-Na₂HPO₄·12H₂O共晶盐相变储能材料的制备及热性能提升

魏宁, 柳馨, 铁生年, 汪长安

2022, 41(7): 2533-2541.

摘要 ( 42 )

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在复合相变材料中引入碳纳米纤维(CNFs)提高相变体系的导热系数,以实现相变材料与外界环境进行快速有效的热量交换。本文采用熔融共混法将Na₂SO₄·10H₂O和Na₂HPO₄·12H₂O制备成共晶盐相变材料,借助聚丙烯酸钠构筑三维聚合物网络封装相变材料,利用CNFs提升复合材料的导热系数。通过Raman、XPS等测试方法,研究了CNFs经高能球磨、湿化学氧化处理后,其表面含氧官能团的变化;借助Raman、DSC、Hot disk、TG等测试方法,分析了CNFs对复合材料化学相容性、相变行为、热稳定性、潜热容量、导热系数的影响。结果表明:CNFs经过功能化处理,氧、碳原子比增大至0.140,氧化效果显著;CNFs引入至复合相变材料中,体系内各组分之间存在良好的化学相容性;当CNFs的添加量达到3%(质量分数),复合材料的固、液态导热系数分别达到1.05 W/(m·K)、0.88 W/(m·K),相较于未添加CNFs的复合材料,固、液态导热性能分别提升了69.4%、60.0%;经过1 000次循环试验,复合材料的熔融焓和结晶焓相较循环前分别下降了56.2%、65.3%,相变体系仍然具备一定的储热能力,表明将相变材料嵌入三维网络结构是一种有效的封装策略。

石墨烯增强复合相变储能材料的热学性能研究

李润丰, 刘艳军, 涂玉波, 王林俊, 温晓庆, 任磊

2022, 41(7): 2542-2548.

摘要 ( 40 )

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以铁尾矿多孔陶瓷为载体,通过自发浸渗法成功制备出了添加石墨烯的复合相变储能材料,并对该材料热学性能及稳定性进行测试。结果表明:通过改变载体孔隙率,可以制得导热系数为0.41~0.59 W/(m·K)、潜热为69~120 kJ/kg、热学稳定性良好的导热增强复合相变储能材料。通过拟合,复合相变储能材料的导热系数与多孔载体的孔隙率呈线性关系,且经100次热循环后材料熔化潜热和导热系数分别降低了3.2%和16.7%。本研究为固废铁尾矿在蓄热、储能领域的应用提供了新思路。

CeO₂复合改性ZSM-5分子筛用于催化甲醇制丙烯研究

杨欣欣, 刘飞, 姚梦琴

2022, 41(7): 2549-2557.

摘要 ( 42 )

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在甲醇制丙烯(MTP)反应中,ZSM-5分子筛较强的酸性易使甲醇与ZSM-5接触发生氢转移、芳构化等二次反应,堵塞孔道,使得其微孔结构更加不利于分子的扩散,加速催化剂积碳失活,导致丙烯选择性和丙烯/乙烯(P/E)比值下降。因此,本文利用催化活性较高的CeO₂对ZSM-5分子筛进行复合改性以达到有效降低其酸性并增大介孔的目的来提高丙烯选择性和P/E比。通过XRD、NH₃-TPD和N₂吸脱附技术表征,研究了不同ZSM-5硅铝比(摩尔比)、两相质量比(m(CeO₂)/m(ZSM-5))对CeO₂/ZSM-5复合催化剂物化性质的影响。在反应温度480 ℃、重时空速2.6 h^-1、N₂流量100 mL·min^-1、常压纯甲醇进料的条件下,考察了所制备的复合催化剂催化MTP的性能。结果表明,硅铝比为250、m(CeO₂)/m(ZSM-5)为1∶4的复合催化剂比以往研究结果具有更优异的MTP催化性能,甲醇转化率为99.9%,丙烯选择性为42.78%,P/E比为6.3。

热处理对钛基体表面电泳沉积GO/HA生物活性涂层的影响

韩委委, 刘莉, 余本锐, 朱庆霞

2022, 41(7): 2558-2563.

摘要 ( 35 )

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采用电泳沉积法在钛基体表面制备氧化石墨烯(GO)/羟基磷灰石(Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂, HA)复合涂层,通过XRD和SEM等测试手段对不同热处理条件下得到的GO/HA涂层进行表征。研究结果表明,热处理有助于促进涂层中HA结晶度的提高,600 ℃和800 ℃的热处理温度并没有导致HA发生热分解,但有可能破坏了涂层中GO的有序晶体结构。GO/HA涂层具有优异的生物活性,但随热处理温度的升高,涂层的润湿性和生物活性下降。热处理过程有利于涂层致密,加强涂层与基体的结合,800 ℃热处理后的涂层结合强度高达25.31 MPa。

Si/(Yb_1-xY_x)₂Si₂O₇/LaMgAl₁₁O₁₉热/环境障涂层的高温性能研究

毛传勇, 董淑娟, 蒋佳宁, 邓龙辉, 曹学强

2022, 41(7): 2564-2573.

摘要 ( 44 )

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采用等离子喷涂法在碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_f/SiC-CMCs)表面制备了Si/(Yb_1-xY_x)₂Si₂O₇/LaMgAl₁₁O₁₉(x=0、0.5)热/环境障涂层(T/EBCs)体系。通过SEM、EDS和XRD等测试方法研究了不同组成的T/EBCs体系在1 300 ℃下的热循环性能和抗水氧腐蚀性能,进而探讨了热循环失效和水氧腐蚀失效机理。结果表明,在T/EBCs体系中,Si/Yb₂Si₂O₇/LMA涂层体系的热循环寿命为403次,抗水氧腐蚀性能为50 h,Si/YbYSi₂O₇/LMA体系的热循环寿命降低至277次,而水氧腐蚀性能提高至80 h。YbYSi₂O₇与LMA之间较大的热失配应力以及层间含Al化合物或固溶体的生成是Si/YbYSi₂O₇/LMA热循环寿命降低的主要原因;YbYSi₂O₇-EBCs层较少的杂质氧化物减少了与水反应生成挥发性物质的几率,提高了Si/YbYSi₂O₇/LMA的抗水氧腐蚀能力。

0-3型钛酸锶钡与聚四氟乙烯复合材料的冷烧结制备与介电性能研究

应晓云, 刘军, 乔文豪, 周明, 骆英

2022, 41(7): 2574-2583.

摘要 ( 41 )

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0-3型钛酸锶钡(BST)与聚四氟乙烯(PTFE)复合材料是一种新型的陶瓷/高聚物功能复合材料,可以兼具BST材料与PTFE材料的优点,可表现出较高的介电常数和介电可调性。但是受聚合物相介电常数低的限制,常规方法(流延法)制备的以聚合物为基体,以陶瓷为填充相的复合材料的介电常数基本在100以下。为了进一步提高BST/PTFE复合材料的介电性能,本研究采用一种新型烧结工艺——冷烧结工艺实现BST陶瓷与PTFE高聚物的共烧。在试验中以BST为基体,引入体积比例为5%的PTFE,并引入固相八水合氢氧化钡(Ba(OH)₂·8H₂O)作为过渡液相以辅助烧结过程进行,制备0-3型BST/PTFE复合材料,并探究了不同冷烧结条件下复合材料的介电性能。结果表明,复合材料样品在冷烧结温度为275 ℃,压力为200 MPa,时间为2.5 h的条件下,介电常数可达到500以上(25 ℃,1 kHz)。相对于常规制备工艺,冷烧结工艺制备出的复合材料的介电常数有很大改进,这对陶瓷/高聚物功能复合材料的低温制备与研究有一定参考意义。

陶瓷行业相关知识常用英语表达与应用

李国超

2022, 41(7): 2584-2585.

摘要 ( 42 )

PDF (879KB) ( 27 )

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