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2023年 第42卷 第9期    刊出日期：2023-09-15

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水泥混凝土

氯离子对海工混凝土钢筋腐蚀的研究进展

刘玉美, 杨浪, 饶峰, 张凯铭, 孙传琳

2023, 42(9):  3059-3074. 

摘要 ( 229 )   PDF (12926KB) ( 313 )  

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海洋环境下,海工混凝土大多达不到设计使用年限就遭到腐蚀破坏,造成严重的国家海洋工程安全隐患和海洋环境污染。氯离子引起的钢筋腐蚀是造成海工混凝土结构性能劣化的主要原因。本文基于海洋环境多氯盐的特点,从氯离子侵蚀海工混凝土的过程出发,对氯离子的腐蚀路径和腐蚀机理进行梳理和总结,着重论述了氯离子通过渗透、扩散、电化学迁移进入混凝土的路径和破坏钝化膜、形成腐蚀电池、去极化作用、导电作用的腐蚀机理。在此基础上,文章针对国内外海工混凝土抗氯离子腐蚀的最新研究,介绍了氯离子固化机理,重点阐述了提高海工混凝土密实度、减少海工混凝土中裂缝、增加海工混凝土厚度的根本措施,同时归纳了混凝土表面保护、钢筋防护,以及加入阻锈剂的补充措施、裂缝修复的方法,以提高海工混凝土抗氯离子腐蚀性能,文章最后指出当前研究中,实验得到的单一氯离子腐蚀过程与实际海水中混凝土的氯离子腐蚀过程存在较大差距,低碳环保的抗氯离子腐蚀混凝土材料和技术有待深入研发。

中/高度真空环境下水泥基材料性能的研究进展

郭政, 穆松, 庄智杰, 张浩, 张蕾

2023, 42(9):  3075-3082. 

摘要 ( 111 )   PDF (5250KB) ( 115 )  

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构建低真空运行环境以减小空气阻力和噪声的真空管道磁悬浮高速列车系统,是高速轨道交通技术发展的重要方向。混凝土作为水泥基材料的重要代表,是真空磁悬浮管线方案中的重要备选结构材料,需应对真空服役环境的新挑战。本文总结了中/高度真空环境对硬化水泥浆体水化产物特征峰的影响,中/高度真空环境对水泥基材料水分传输、收缩变形和孔结构的影响,以及中/高度真空环境下水泥基材料力学性能变化规律。最后对水泥基材料在真空环境下的应用方向进行了讨论与展望,以期为开发适用于真空环境的高性能水泥基材料提供借鉴与参考。

沸石微粉对磷酸钾镁水泥水化性能的影响

邓永刚, 代婷婷, 孙晨, 杨元全

2023, 42(9):  3083-3088. 

摘要 ( 92 )   PDF (5406KB) ( 146 )  

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为提高磷酸镁水泥的水化性能,利用沸石微粉替代部分氧化镁制备磷酸钾镁水泥,结合凝结时间、力学性能测试和水化放热、物相、微观形貌分析研究掺加沸石微粉对磷酸钾镁水泥基本性能的影响。结果表明:沸石微粉的掺量为8%(质量分数)时,磷酸钾镁水泥的水化凝结时间延长至10.17 min,但同时其7 d抗压强度和抗折强度降低至44.6和8.0 MPa;随着沸石微粉掺量的增加,K型鸟粪石的生成量有所降低;当沸石微粉掺量不超过12%(质量分数)时,磷酸钾镁水泥的水化放热总量提高,但进一步掺加沸石微粉,磷酸钾镁水泥中氧化镁含量降低,磷酸钾镁水泥水化放热降低。

石灰石微粉对水泥基材料氯离子传输的影响机理研究

单亚龙, 杨圣洁, 何公瑞, 眭世玉, 李绍纯, 耿永娟

2023, 42(9):  3089-3099. 

摘要 ( 69 )   PDF (6011KB) ( 100 )  

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石灰石微粉等辅助性胶凝材料部分取代水泥可有效降低建筑材料领域的碳排放,但其对耐久性方面的影响仍需进一步探索。通过抗压强度、自然浸泡氯离子、电迁移加速氯离子传输等测试,探讨了石灰石微粉掺量、原材料细度以及水胶比等因素对水泥基材料氯离子传输的影响规律。根据物相组成和孔结构特征研究了石灰石微粉对体系微结构的影响,结合宏观性能与微观分析结果深入讨论了体系的抗氯离子传输能力与物相组成、孔隙曲折度、最可几孔径的关系。结果表明,在水泥-石灰石微粉体系中,当石灰石微粉掺量低于15%(质量分数)时,石灰石微粉对体系的抗氯离子传输性能影响较小,结构因子可有效衡量体系的抗氯离子传输能力。物相组成和孔隙曲折度与氯离子传输的相关性较低,最可几孔径是影响氯离子传输的最主要因素。

低热硅酸盐水泥高温强度特性及其机理研究

沈鑫, 王敏, 黄文, 张坤悦, 郭随华, 文寨军

2023, 42(9):  3100-3108. 

摘要 ( 82 )   PDF (10235KB) ( 108 )  

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低热硅酸盐水泥具有高温下强度稳定增长的特性,本文以硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥互为对比,研究了在水泥砂浆成型之后直接进行热养护(50~80 ℃)和标准养护1 d后再进行热养护两种情况下的强度发展和水泥浆体的物相组成、孔隙发展、微观形貌特征。结果表明:高温条件下水泥强度损伤行为源于水化后期的微结构劣化,但这一行为与水化初期受热密切相关,低热硅酸盐水泥在高温下较低的水化速率使其水化产物更均匀、密实,浆体的孔结构不随温度的升高以及受热方式的改变出现明显劣化,因此其强度在高温下仍能保持稳定增长;硅酸盐水泥后期由高温引发的钙矾石分解并没有直接导致强度倒缩,但水化初期过高的水化速率使水泥浆体出现更多的孔洞和缺陷,加速了后期由高温引起的单硫型水化硫铝酸钙(AFm)、Ca(OH)₂析出与生长,且诱发浆体孔隙率增大。

二氧化碳浓度对低钙固碳胶凝材料性能影响及机理研究

黎帅, 周凤娇, 谭新宇, 张宾, 林永权, 陶从喜, 黄明俊

2023, 42(9):  3109-3116. 

摘要 ( 129 )   PDF (9457KB) ( 187 )  

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为了实现建材行业的“碳达峰、碳中和”目标,使用工业钙质原料和硅质原料在1 350 ℃制备了一种低钙固碳胶凝材料,研究了不同CO₂浓度养护对低钙固碳胶凝材料碳化程度和碳化后性能的影响,并通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)等测试手段进行了低钙固碳胶凝材料碳化后的产物分析、微观分析和机理分析。结果表明,随着CO₂浓度的提高,低钙固碳胶凝材料的碳化程度和抗压强度显著提高,当CO₂浓度为99.99%(体积分数)时,低钙固碳胶凝材料碳化8 h后的抗压强度为132.2 MPa,与CO₂浓度为25%时相比,抗压强度提高了260%。

湿度和温度对MXene水泥基复合材料导电性能的影响

林正祥, 唐晓丹, 于常胜, 白治朋, 职芳芳, 靳卫准, 王良, 蒋林华

2023, 42(9):  3117-3124. 

摘要 ( 71 )   PDF (11619KB) ( 95 )  

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为研究新型水泥基材料本征传感器,本文制备了二维过渡金属碳/氮化物(MXene)水泥基复合材料。利用四电极法测试复合材料的电阻率变化,研究MXene掺量、湿度、温度对电阻率的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的微观形貌。结果表明:MXene水泥基复合材料电阻率随MXene掺量的变化符合渗流理论,相对含水量的增加和环境温度的升高均会降低其电阻率,在多次升降温循环后复合材料仍具有良好的温敏性能。SEM测试表明MXene水泥基复合材料的电阻率主要由MXene导电网络的分布和接触情况决定。

钢-PVA混杂纤维增强工程水泥基复合材料弯曲性能研究

张品乐, 邓让, 胡静, 吴磊, 陶忠

2023, 42(9):  3125-3134. 

摘要 ( 66 )   PDF (7296KB) ( 92 )  

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为了弥补现有钢-聚乙烯醇(PVA)混杂纤维增强工程水泥基复合材料造价过高、工程应用面狭窄的缺陷,本文通过使用廉价的国产PVA纤维部分替代日产PVA纤维制备出一种新型的多元混杂纤维增强工程水泥基复合材料(MFECC)。研究MFECC材料薄板试件的弯曲性能和破坏形态,对试件的弯曲韧性和性价比进行评价,并通过SPSS软件的多元非线性回归法建立极限弯曲性能预测模型。结果表明,引入国产PVA纤维后MFECC薄板的应变硬化力学行为和多缝开裂现象相较于仅掺日产PVA纤维时有所降低,但仍具有较高的强度与延性。当钢纤维、日产PVA纤维和国产PVA纤维体积掺量分别为0.2%、0%和2.0%时,MFECC的极限拉伸应变为4.4%,抗压强度为46.39 MPa,极限抗弯挠度可达12.697 mm,性价比最高。建立的MFECC薄板试件的极限弯曲性能预测模型对试验值的拟合度良好。

两种改性剂对注浆材料流变性能的影响

胡阳, 刘亚炜, 吴颖辉, 鲁刘磊, 黄文昊, 牛伟锋, 李生生, 汪峻峰

2023, 42(9):  3135-3142. 

摘要 ( 62 )   PDF (5836KB) ( 88 )  

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为了提高加固、防渗堵漏等工程的注浆质量,往往需要添加改性剂来调控注浆材料的流变性能。本文研究了两种改性剂(早强型注浆改性剂SX-ZJ-Z和高强型注浆改性剂SX-ZJ-G)对注浆材料流变性能的影响,测试了它们在不同掺量(10%和20%,质量分数)以及不同水胶比(W/B=0.25、0.30、0.35和0.40)下的凝结时间、流动度、塑性黏度和屈服应力,并分析了Bingham和Modified Bingham模型对注浆材料流变曲线的拟合度。结果表明:添加SX-ZJ-G能显著延长注浆材料的凝结时间,而添加SX-ZJ-Z会缩短注浆材料的凝结时间;SX-ZJ-G掺入后发挥“滚珠”效应,能大幅提高注浆材料的流动性,但是添加SZ-ZJ-Z对注浆材料的流动性几乎没影响。添加改性剂使水泥浆体由牛顿流体转变为屈服应力流体,呈现出非线性的剪切应力曲线,Modified Bingham模型较Bingham模型有更好的拟合效果。在W/B=0.30、0.35和0.40时,掺入SX-ZJ-Z对注浆材料的塑性黏度和屈服应力影响不大;SX-ZJ-G的掺入极大地降低了水泥浆体的塑性黏度和屈服应力,降幅可达89%以上,改善了注浆材料的流变性能。

青藏高原地区纤维混凝土抗冻耐久性试验与损伤模型研究

邓祥辉, 张鹏, 王睿, 吴起源, 王旭

2023, 42(9):  3143-3153. 

摘要 ( 56 )   PDF (9979KB) ( 98 )  

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为研究青藏高原环境条件下不同纤维混凝土的抗冻耐久性及冻融损伤演化规律,本研究依托西藏那曲地区某混凝土道路工程,对普通纤维混凝土(NC)、冲磨纤维混凝土(CM)以及膨胀纤维混凝土(PZ)进行了冻融循环试验和相关力学测试,在试验研究的基础上,提出了适用于高原低气压环境下的冻融损伤模型。研究结果表明,从冻融循环试验结果来看,冲磨纤维混凝土(CM)抗冻耐久性最佳,三种纤维混凝土抗冻耐久性排序为CM＞NC＞PZ。针对本文建立的冻融损伤模型和基于该模型的抗折强度预测方程,采用青藏高原地区某高速工程项目的高寒引气混凝土测试数据进行了验证,冻融后的抗折强度试验值与预测值变化趋势相近且基本吻合。因此,本文建立的青藏高原抗折强度冻融损伤模型是合理且可行的。

多尺度MgO膨胀剂与SAP协同作用对UHPC力学及收缩性能的影响

韦亚平, 李绍成, 王有志, 田长进

2023, 42(9):  3154-3165. 

摘要 ( 103 )   PDF (15476KB) ( 132 )  

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超高性能混凝土(UHPC)水胶比较低,胶凝材料掺量较高,导致其在早龄期产生较大的自收缩,易发生收缩开裂。本文通过复掺多尺度MgO膨胀剂与高吸水树脂(SAP)内养护材料来解决此问题,探明多尺度MgO膨胀剂与内养护材料对免蒸养UHPC力学、收缩及水化特性的影响规律,并借助SEM、XRD、MIP、TG-DTG微观手段揭示复掺多尺度膨胀剂与内养护材料的协同作用机理。结果表明:与单掺MgO和纳米MgO相比,复掺多尺度MgO膨胀剂更有利于UHPC力学性能的发展,同时为UHPC体系水化过程提供稳定的膨胀源;在掺加多尺度膨胀剂的基础上继续引入SAP可以提高UHPC的工作性能,同时进一步降低UHPC早龄期的自收缩,研究结果可为解决UHPC早龄期自收缩大的难题提供数据支撑与理论指导。

龄期对超声回弹综合法检测混凝土构件的误差影响

贠建洲, 陈顺超, 郑维龙, 聂良鹏, 袁胜涛

2023, 42(9):  3166-3175. 

摘要 ( 54 )   PDF (5122KB) ( 101 )  

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为研究龄期对超声回弹综合法检测混凝土构件计算抗压强度与实测抗压强度的误差率,本文设计并制作了强度等级分别为C20、C30、C40的混凝土构件。在自然条件下测试C20、C30、C40混凝土构件的回弹值、超声波波速、抗压强度,测试龄期长达730 d,并根据规范计算混凝土计算抗压强度。对比分析龄期对混凝土构件回弹值、超声波波速、计算抗压强度、实测抗压强度的影响,根据试验结果线性拟合回弹值、超声波波速与混凝土构件实测强度的关系。结果表明:三种标号的混凝土构件回弹值发展规律与抗压强度相似;超声波波速随龄期变化可明显分为三个阶段;长龄期下(180 d以后),使用超声回弹综合法计算设计等级较高的混凝土构件(C40及以上)时强度可能会偏高(10%以内),计算设计等级较低的混凝土构件(C30及以下)时强度可能会偏低(10%以内)。长龄期下,超声波波速、回弹值均能较好地表征10~70 MPa的混凝土构件抗压强度,并具有较高的线性相关性,相关系数分别为0.95、0.93。

资源综合利用

石灰石制备食品级球霰石碳酸钙微球及其机理研究

蒙梅, 谢燕, 鲁镜镜, 冯伦伟, 刘艳

2023, 42(9):  3176-3185. 

摘要 ( 53 )   PDF (17160KB) ( 78 )  

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以石灰石为原料,利用HNO₃酸解和Ca(OH)₂沉淀除杂精制得到Ca(NO₃)₂溶液,在氨氛围下采用CO₂碳化法制备食品级球霰石型碳酸钙。探讨了碳化工艺参数对碳酸钙晶型调控的影响,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及傅里叶变换红外光谱仪对产物进行表征,提出了NH⁺₄和NH₂COO^-共同作用调控球霰石晶型生成的机理。结果表明,氨氛围有助于球霰石的稳定成核。当NH₃·H₂O浓度为13%(质量分数)、CO₂流量为0.5 L/min、反应温度为25 ℃、反应时间为25 min时,制得2~5 μm的单一相球霰石碳酸钙微球,产物的纯度达到99.5%(质量分数),质量符合《食品安全国家标准 食品添加剂 碳酸钙》要求。本研究可为石灰石的高值化利用和亚稳态球霰石型碳酸钙的制备提供理论基础。

山核桃蒲壳生物炭砂浆基本性能及机理研究

周文建, 薛文, 许丹, 李颖

2023, 42(9):  3186-3195. 

摘要 ( 56 )   PDF (6484KB) ( 72 )  

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将生物炭用于水泥基材料可改善其基本性能,实现固碳的同时丰富了生物质固废资源化利用的途径。为研究山核桃蒲壳生物炭作为细骨料对水泥砂浆性能的影响规律及作用机理,将其以不同体积分数替代细骨料制备砂浆,对水泥砂浆拌合物的流动性、硬化砂浆的微观结构、基本力学性能及保温性能展开试验研究。结果表明:1)拌和时添加25%(占生物炭质量分数)的水作为附加用水,拌合物的工作性最稳定。2)生物炭25%(体积分数)替代砂时,骨料周围可形成良好的浆体握裹及界面过渡区,使砂浆试件抗折强度和抗压强度最高;随着砂替代率的增加,砂浆试件的强度均逐级减小。3)随着生物炭用量的增加,水泥砂浆导热系数呈显著的逐级下降趋势,生物炭的原生孔隙延长了热传导路径,并发挥了慢导热作用,添加生物炭可显著提高水泥砂浆的保温隔热性能。

电石渣对复合胶凝材料力学性能和微观结构的影响

陈友治, 吴修齐, 殷伟淞, 李万民, 汤世昌

2023, 42(9):  3196-3203. 

摘要 ( 71 )   PDF (7841KB) ( 97 )  

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电石渣作为一种Ca(OH)₂含量较高的工业副产品,可协同Na₂CO₃加速碱激发复合胶凝材料的水化过程。本文采用粉煤灰和矿粉作为复合胶凝材料的前驱体,探究不同电石渣(CCR)和Na₂CO₃质量比对复合胶凝材料的孔溶液pH值和力学性能影响。此外,通过水化热、X射线衍射、热重分析和扫描电子显微镜,探讨了CCR和Na₂CO₃协同激发作用对复合胶凝材料的水化过程和微观结构的影响。研究结果表明,随着CCR掺量的增加,复合胶凝材料的孔溶液pH值和力学性能均呈先增加后递减的趋势。当CCR和Na₂CO₃的掺量分别为6%和9%(质量分数)时,碱激发复合胶凝材料的3 d孔溶液pH值和28 d抗压强度分别达到最大值12.95和26.8 MPa。微观结构分析表明,在CCR和Na₂CO₃的协同激发作用下,碱激发复合材料能够生成更多的水化硅(铝)酸钙(C-(A)-S-H)凝胶,使得结构更加密实。

电石渣对碱激发粉煤灰-矿渣抗碳化性能的影响

刘扬, 肖欣欣, 陈湘, 王柏文, 罗冬, 鲁乃唯

2023, 42(9):  3204-3211. 

摘要 ( 49 )   PDF (6670KB) ( 81 )  

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为实现工业废料的二次利用,将电石渣部分替代粉煤灰掺入碱激发粉煤灰-矿渣(AAFS)中,制备碱激发粉煤灰-矿渣-电石渣复合凝胶材料(AAFSC)。本文考察了不同电石渣掺量下AAFSC的抗碳化性能,并通过压汞测试、热重分析、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等分析材料的微观结构。结果表明:经快速碳化作用,AAFSC的孔隙结构会向有害孔发展,抗压强度明显衰减;AAFSC在碳化前中期的抗碳化性能优于AAFS,但随碳化龄期延长,这种优势逐渐减小甚至消失;试验推荐的电石渣掺量质量分数为6%,此时AAFSC在碳化前中期具备最佳抗碳化性能,且在碳化后期仍具有最大抗压强度39.92 MPa;随电石渣掺量增加,AAFSC中Ca(OH)₂含量增加,这些Ca(OH)₂在碳化过程中被消耗,生成了方解石、霰石等碳酸盐。

减水剂对赤泥-粉煤灰基地质聚合物性能的影响

潘荣祥, 杨敏, 袁宏

2023, 42(9):  3212-3220. 

摘要 ( 49 )   PDF (14204KB) ( 72 )  

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针对地质聚合物需水量大、黏度高的问题,研究了木质素磺酸钠(SL)、聚羧酸减水剂(PC)、萘系减水剂(N)、三聚氰胺系减水剂(M)对赤泥-粉煤灰基地质聚合物性能的影响。通过FTIR、XRD、SEM-EDS分析了减水剂在碱溶液中的稳定性及其对赤泥-粉煤灰基地质聚合物物相、形貌和结构等的影响。结果表明,在相同液固比情况下,四种减水剂均可提高浆体流动度,流动度提高幅度从大到小依次是N、M、SL、PC。掺量不高于原料质量的0.50%时,SL与N对抗压强度有改善作用,对抗压强度的影响由优到劣依次是N、SL、M、PC。减水剂的掺入不会改变地质聚合物的物相组成,SL与N在碱溶液中相对稳定,但是PC与M在碱溶液中的稳定性较差。SL、PC、N、M的最佳掺量分别为0.50%、0.75%、0.50%、0.50%(质量分数)。

煤系偏高岭土对混凝土力学性能及微观结构的影响机理

李学亮, 赵庆朝, 李伟光, 李勇, 朱阳戈, 宋厚彬, 杨浩, 张艳平

2023, 42(9):  3221-3230. 

摘要 ( 62 )   PDF (10291KB) ( 77 )  

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将600目(23 μm)和1 000目(13 μm)煤系偏高岭土按照0%、5%、10%、15%(质量分数)的掺量分别掺入混凝土,通过强度测试、XRD、TG-DTG、SEM-EDS和氮吸附试验等研究了煤系偏高岭土细度和掺量对混凝土力学性能和微观结构的影响。结果表明:偏高岭土的掺入显著提高了混凝土的力学性能,当偏高岭土细度为1 000目、掺量为15%时,混凝土的抗压强度最大,90 d抗压强度达到了81 MPa;水化产物主要由氢氧化钙、钙矾石、类水滑石及水化硅酸钙(C-S-H)凝胶等组成,掺入偏高岭土并未改变水化产物种类,但是增加了水化产物中C-S-H凝胶的产生量,同时降低了氢氧化钙的含量。偏高岭土与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化生成C-S-H凝胶,提高混凝土致密性,这是偏高岭土能够增强混凝土力学性能的主要原因。

金尾矿复合砂对不同强度等级混凝土性能的影响

童小根, 张凯峰, 孟刚, 朱王科, 王敏, 付万长

2023, 42(9):  3231-3239. 

摘要 ( 50 )   PDF (4962KB) ( 69 )  

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将金尾矿复合砂作为细集料替代天然砂,研究了金尾矿复合砂替代率对C30~C50混凝土和易性、抗压强度及耐久性的影响,并对力学性能较优组进行了微观结构分析。结果表明:当金尾矿复合砂替代率低于50%(质量分数)时,混合砂具有较优级配;当金尾矿复合砂替代率由0%增加至50%时,需通过调整外加剂掺量来保证金尾矿复合砂混凝土良好的工作性;当金尾矿复合砂替代率为20%~30%时,C30~C50混凝土不同龄期抗压强度、抗碳化性能和抗冻性能较未掺金尾矿复合砂基准组均有较大提升,微观水化产物相互交织增强了结构密实性。

矿渣微粉对水泥净浆性能及氯离子固化作用的影响

张涛, 王腾, 张琰, 谭洪波, 刘佳龙, 董超

2023, 42(9):  3240-3247. 

摘要 ( 62 )   PDF (5273KB) ( 90 )  

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为解决钢筋混凝土氯离子侵蚀难题,研究了不同掺量矿渣微粉对水泥净浆工作性能、力学性能和氯离子固化性能的影响,并通过物相分析、热重分析、孔结构分布和热力学模拟等方法对氯离子固化机理进行表征分析。结果表明:矿渣微粉能够改善水泥基材料的工作性能,有效提升水泥净浆后期抗压强度和氯离子固化能力,掺量为30%(质量分数)时综合性能最佳;矿渣微粉能够化学结合氯离子,促进体系生成Friedel盐和Kuzel盐,并且能够发生火山灰效应提升C-S-H凝胶含量,细化硬化浆体孔隙结构,提升密实度;水泥净浆氯离子固化能力受氯离子化学结合、物理吸附和阻迁能力共同作用,随着矿渣微粉掺量增加,水泥净浆氯离子化学结合和物理吸附能力逐渐增强,而阻迁能力存在最优掺量。本研究为矿渣微粉水泥基材料在远海岛礁工程建设中的应用提供技术支持和理论支撑。

氟化物对石膏基胶凝材料结构和性能的影响

郭志翔, 王琴, 张秋臣, 郑海宇, 刘克俊

2023, 42(9):  3248-3257. 

摘要 ( 44 )   PDF (8079KB) ( 72 )  

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磷石膏中不同氟杂质对硬化石膏浆体微观结构和性能的影响不同。本文通过凝结时间、原位水化热、离子浓度测试、力学性能测试、压汞测试、X射线衍射分析、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜等测试手段,系统研究了四种氟杂质(CaF₂、NaF、Na₂SiF₆和Na₃AlF₆)对建筑石膏水化进程、微观结构和力学性能的影响。结果表明,可溶性氟杂质会促进建筑石膏水化,表现出一定的促凝效果,氟杂质溶解度越高,对建筑石膏水化进程的促进效果越显著(NaF>Na₃AlF₆>Na₂SiF₆),难溶的CaF₂对建筑石膏的水化进程基本没有影响。但是水化速度过快易造成浆体过早硬化,使一些建筑石膏不能及时水化,在后续缓慢水化过程中逐渐生长成板状晶体,使硬化浆体的孔隙率增加,从而导致硬化石膏浆体的力学性能变差。本研究为磷石膏在建材产品中的高效利用提供一定指导。

聚乙烯醇纤维对磷建筑石膏基复合材料性能的影响

黄荣贵, 陶忠, 吴磊, 沈金金, 徐伟杰

2023, 42(9):  3258-3266. 

摘要 ( 52 )   PDF (9006KB) ( 64 )  

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为了改善磷建筑石膏强度低、韧性差的不良特性,本文在磷建筑石膏基复合材料中掺入不同直径和掺量的聚乙烯醇纤维,通过试验分析探究聚乙烯醇纤维对磷建筑石膏基复合材料工作性能和力学性能的影响。结果表明,聚乙烯醇纤维的掺入能够显著降低浆体的流动度和缩短浆体的凝结时间。同时,聚乙烯醇纤维的掺入可以显著提高复合材料的力学强度,当纤维直径为15 μm、体积掺量为1.6%时,复合材料的力学性能最佳,抗折强度、抗压强度、抗弯强度和抗拉强度分别为10.071、13.25、10.73和2.89 MPa。此外,通过SEM对材料结构的微观形貌进行观察,聚乙烯醇纤维能够分散在磷建筑石膏的孔隙和裂缝中,使复合材料的内部结构更加密实,提高了复合材料的力学性能。

偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料性能试验研究

邱伟, 孔德文, 崔庚寅, 黄莹蓥, 王玲玲

2023, 42(9):  3267-3276. 

摘要 ( 58 )   PDF (12556KB) ( 74 )  

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为扩大磷石膏的综合利用,以原状磷石膏(RPG)和β-半水磷石膏(HPG)为主要原材料,利用偏高岭土(MK)和碱性激发剂(生石灰、水玻璃)改性制备磷石膏基复合胶凝材料。通过单因素试验探究MK掺量、水玻璃掺量及RPG和HPG的相对掺量对偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料(MKPGBM)力学性能、耐水性能和耐干湿性能的影响,并分析其作用机理。结果表明,MK、水玻璃及HPG掺量的增加均能有效提高MKPGBM的强度。MK和水玻璃掺量(以质量分数计)分别为7%~9%和21%~24%时,MKPGBM的力学性能和耐水性能最优。当RPG与HPG相对掺量(质量分数比)为5∶5时,MKPGBM的28 d抗压和抗折强度最优,分别为19.58和7.44 MPa;当RPG与HPG相对掺量为6∶4时,MKPGBM的综合性能较优,其28 d软化系数达到0.796。MK和掺合料的掺入能有效促进水化产物的生成并填充基体之间的孔隙,还能提高RPG内部颗粒的相互接触强度,进而达到改善磷石膏基复合胶凝材料力学性能、耐水性能及耐干湿性能的效果。

低吸水率陶瓷再生砂对砂浆力学和干燥收缩性能的影响及机理研究

杨医博, 梁宋梭, 刘福财, 谢锐, 欧锦盛, 郭文瑛, 王恒昌

2023, 42(9):  3277-3285. 

摘要 ( 64 )   PDF (11829KB) ( 86 )  

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为了解决废弃陶瓷再生利用和河砂短缺的问题,开展了低吸水率陶瓷再生砂(由废弃低吸水率瓷质陶瓷墙地砖制备而成,简称陶瓷砂)的性能及其等体积全取代河砂对砂浆力学和干燥收缩性能的影响研究。结果表明:陶瓷砂的吸水率、表观密度和压碎指标均较低,是一种轻质高强的细骨料;在水胶比、胶凝材料组成和砂浆工作性能相同的情况下,与河砂砂浆相比,水胶比为0.45、0.35和0.25的三种陶瓷砂砂浆的力学性能均明显提高,其中28 d抗压强度分别提高了39.1%、26.8%和24.6%,且28 d干燥收缩值分别降低了45.7%、17.9%和5.3%;水胶比越大,陶瓷砂砂浆的抗压强度、抗折强度和弹性模量提高幅度越大,干燥收缩值降低幅度越大。性能改善的机理是陶瓷砂自身强度高,陶瓷砂表面粗糙并含有1~20 μm的微孔,且含有大量1~5 μm的微粉,以其取代河砂后改善了砂浆中界面过渡区和水泥石的微观结构。

废旧钢纤维增强橡胶混凝土力学性能试验研究

彭蔓, 高涌涛, 韩杨, 陈秀丽, 寇雄俊

2023, 42(9):  3286-3294. 

摘要 ( 48 )   PDF (9574KB) ( 68 )  

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为了改善由橡胶颗粒加入混凝土中引起的强度损失,在三种强度的橡胶混凝土(RC)中加入体积掺量为0.5%~2.0%的废旧钢纤维增强RC的力学性能,分别测试了各废旧钢纤维增强橡胶混凝土(SSFRC)在28 d的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、四点抗折强度与轴心抗压强度。引入拉压比、折压比与韧性指数对SSFRC的韧性进行评价,结合宏观试验数据和SEM分析废旧钢纤维对RC力学性能的增强增韧机理。结果表明:橡胶的加入会降低不同基体强度混凝土的各力学性能;不同基体强度的SSFRC的各力学强度随着钢纤维掺量的增加呈先增加后下降的趋势,抗压强度在钢纤维掺量为1.0%时达到峰值,抗拉和抗折强度在钢纤维体积掺量为1.5%时达到峰值;钢纤维可在一定掺量下与橡胶颗粒协同作用进一步增加RC的韧性;废旧钢纤维-基体界面过渡区的微观形貌表明废旧钢纤维局部也发生了水化反应。综上,在橡胶体积掺量为10%、废旧钢纤维体积掺量为1.5%时,SSFRC的各力学强度增强效果最好,且韧性最佳。

锰氧化膜包覆沸石的制备及其处理含锰水特性研究

金星, 傅金祥, 张黎, 何祥

2023, 42(9):  3295-3305. 

摘要 ( 51 )   PDF (6439KB) ( 68 )  

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净水厂广泛采用石英砂或锰砂滤池,但在接触氧化法除锰过程中存在滤料吸附性能差、“锰质活性滤膜”成熟期长等问题。针对这一现象,以沸石为基质材料,高锰酸钾和硫酸锰生成锰氧化物沉积在沸石表面,制备锰氧化膜包覆沸石(MOMCZ),MOMCZ结合了沸石的吸附性能和锰氧化物的催化氧化特性。采用SEM、EDS、XPS、XRD、BET、Zeta电位等分析表征方法研究MOMCZ的表面形态、化学组成等特性,通过响应曲面模型分析MOMCZ对锰离子的吸附性能。结果表明:MOMCZ表面的锰氧化膜呈现立体复杂的网状结构,Mn元素存在形式及摩尔分数分别为Mn(Ⅲ)51.28%,Mn(Ⅳ)48.72%,锰氧化膜主要成分为Na_0.55Mn₂O₄(H₂O)_1.5;MOMCZ比表面积为38.76 m²/g,孔径分布集中在3～40 nm,等电点pH=2.36;MOMCZ吸附锰离子的四项影响因素关系顺序为:pH值＞负荷＞吸附时间＞吸附温度;通过模型优化发现当负荷为0.8 mg/g、pH=8.5、吸附温度为23.40 ℃、吸附时间为6.58 min时,锰离子去除率达到最大值70.82%;试验模型预测值和实际数据值相对误差均小于2.5%。MOMCZ吸附锰离子响应曲面模型拟合程度高、预测准确,具有较高的可行性和参考价值。

陶瓷

细晶氧化铝陶瓷基板的流延成型和显微结构控制研究

邓佳威, 熊新锐, 徐协文, 刘鹏, 杨现锋, 谢志鹏

2023, 42(9):  3306-3314. 

摘要 ( 125 )   PDF (13718KB) ( 213 )  

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采用砂磨工艺获得了亚微米氧化铝复合粉体,用于制备微晶氧化铝陶瓷基板,研究了浆料组成对浆料流变学性质、生坯密度、生坯应力-应变行为的影响,以及烧结制度对平均晶粒尺寸和基板抗弯强度的影响。结果表明,固相含量、R值(增塑剂和黏结剂的质量比)和分散剂用量等关键因素决定了流延浆料的流变学性质。R值增大导致生坯强度和密度降低,提高固相含量有利于增加最大可流延厚度,优化工艺条件下可制备0.16~1.20 mm的坯片。当烧结温度为1 550 ℃、升温速率为2.5 ℃/min、保温时间为60 min时,制备的陶瓷基板平均晶粒尺寸为1.1 μm左右,晶粒尺寸分布均匀,抗弯强度达到(440±25) MPa。

高铝瓷组成、结构与力学性能随烧成温度的演变

袁志勇, 张学日, 李凯, 许承铭, 吴佳莉, 廖仓冬, 郑猛, 吴英豪, 阎法强

2023, 42(9):  3315-3323. 

摘要 ( 72 )   PDF (11433KB) ( 117 )  

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在配方和原料一定的情况下,高铝瓷的组成、结构与性能在很大程度上取决于烧成制度。本文系统研究了高铝瓷物相组成、微观结构和力学性能随烧成温度的变化,并分析了原因。结果表明,随着烧成温度从1 160 ℃升高到1 310 ℃,瓷件中发生熔解的刚玉和石英颗粒增加,内部刚玉相含量从37.85%(质量分数,下同)下降到35.02%,石英相含量从7.60%下降到1.94%,熔解的刚玉和部分石英以莫来石形式析出,瓷件内部莫来石含量从7.49%升高到11.41%。随着烧成温度从1 160 ℃升高到1 280 ℃,瓷件内部玻璃相含量从47.06%提高到51.63%,瓷件真气孔率从12.50%下降到5.59%,但是当烧成温度达到1 310 ℃时,瓷件过烧,内部真气孔率增加到6.99%。当烧成温度为1 160 ℃时,瓷件生烧,存在开口气孔,瓷件弯曲强度仅151 MPa;当烧成温度增加到1 190 ℃,弯曲强度达最大值181 MPa;随着烧成温度继续升高到1 310 ℃,瓷件内部总晶相含量从52.94%下降到48.37%,瓷件内部起弥散增强作用的晶相颗粒减少,瓷件强度从181 MPa逐渐降至158 MPa。这些研究结果对优化高铝瓷的配方、烧成制度及材料性能都有重要的参考意义。

不同助熔剂对钙长石质日用瓷性能的影响

成振宇, 苗立锋, 包镇红

2023, 42(9):  3324-3333. 

摘要 ( 54 )   PDF (13623KB) ( 75 )  

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以方解石、高岭土、氧化铝等为主要原料,长石、烧滑石和白云石作为助熔剂制备钙长石质日用瓷,探究不同助熔剂及其用量对钙长石质日用瓷性能的影响。结果表明,当单一长石作为助熔剂时,其助熔效果较差,且长石添加量过多会导致试样抗弯强度显著降低。当烧滑石与长石复合作为助熔剂时,烧滑石添加量较少时助熔效果不明显;当烧滑石添加量提高至4%(质量分数)时,试样吸水率显著降低,抗弯强度明显提高。当白云石和长石复合作为助熔剂时助熔效果较好,且随着白云石添加量的提高,试样抗弯强度先增大后减小,当添加量为6%(质量分数)时试样综合性能较优,其吸水率为0.27%,抗弯强度为101 MPa,同时具有良好的透光性。

低密度陶粒支撑剂的水敏老化机理研究

陈佳宁, 郝建英, 王升昌, 梁天成

2023, 42(9):  3334-3341. 

摘要 ( 43 )   PDF (8837KB) ( 62 )  

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低密度陶粒支撑剂良好的性能在非常规能源开采工作中显得十分重要。针对低密度陶粒支撑剂在地层水服役期间性能退化的现象,本文选取两种不同规格的支撑剂,在地层水中浸泡不同时间后取出,采用XRF、XPS、XRD、SEM、TEM对浸泡前后的支撑剂进行表征,探索支撑剂老化机理。结果显示:支撑剂中ClO₂含量增加,Al₂O₃、SiO₂含量减少,地层水中Cl^-、HCO^-₃含量减少;XPS检测出Cl 2p峰和Cl 2s峰;XRD检测出新相SiCl₄。以上结果证实,地层水中的Cl^-扩散到支撑剂表面与SiO₂反应生成SiCl₄,SiCl₄进一步水化生成硅凝胶或硅酸凝胶包覆在支撑剂表面。支撑剂中Al₂O₃会与地层水中H⁺(酸性环境)反应生成Al³⁺,Al³⁺再与HCO^-₃反应生成Al(OH)₃沉淀进入地层水中。地层水中大量的Cl^-和H⁺共同作用,使支撑剂从表面开始侵蚀,导致支撑剂内部结构致密化程度降低,结构松散,从而使支撑剂的抗破碎能力降低,性能退化。

3M^TM实心陶瓷微球在瓷器补配中的性能研究

宋子贤, 温建华

2023, 42(9):  3342-3349. 

摘要 ( 45 )   PDF (4889KB) ( 70 )  

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瓷器文物补全时使用的复合材料被称为补配材料,目前常用于瓷器文物修复的补配材料普遍存在耐老化性能差和力学性能不足的问题。3M^TM实心陶瓷微球是一款球形陶瓷材料,具有硬度高、白度高和耐腐蚀等特点,能够有效增强材料的耐老化性能和力学性能。本文以三款市售的陶瓷微球(W-210、W-410和W-610)为研究对象,以常用瓷器补配材料碳酸钙作为对照组,在强紫外光辐照老化、弱紫外光辐照老化、湿热干冷交替老化和未老化四种试验条件下,对试样进行抗折测试、抗拉测试、抗冲击测试、硬度测试、色差测试和光泽度测试。结果表明,3M^TM实心陶瓷微球的耐老化性能和力学性能均优于碳酸钙,其中陶瓷微球W-410的耐老化性能和力学性能最优。与碳酸钙对照组相比,试验组力学性能综合提升25%~30%,耐老化性能综合提升50%,可作为新型补配材料应用于瓷器修复。

玻璃

Cu₂O纳米微晶玻璃的显微结构及性能研究

吴宇欣, 吕杰衡, 阮健, 田晨, 刘超, 韩建军

2023, 42(9):  3350-3358. 

摘要 ( 89 )   PDF (12617KB) ( 134 )  

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新型Cu₂O纳米微晶玻璃具有高Cu载量、低成本和易大规模制备等特点,有望成为载银抗菌玻璃较有潜力的替代者。通过采用XRD、Raman光谱、XPS、FESEM和TEM等表征方法重点研究了不同ZnO/K₂O比对SiO₂-Al₂O₃-K₂O-ZnO-P₂O₅-B₂O₃-CuO微晶玻璃显微结构的影响,并分析讨论了其结构-性能关系。结果表明,微晶玻璃中Zn与P元素会富集在Cu元素所在区域的附近,适量的ZnO能使微晶玻璃中析出的Cu₂O晶粒尺寸稳定在纳米级别,并能调节微晶玻璃中Cu元素的浸出速率。Cu₂O纳米微晶玻璃对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有显著的抗菌效果,并能实现对维多利亚蓝B溶液的可见光催化降解,是一种极具发展潜力的新型功能微晶玻璃材料。

新型三频段FSS夹层玻璃的设计与电磁屏蔽性能研究

谭天, 陈睿哲, 张泽, 侯新宇

2023, 42(9):  3359-3366. 

摘要 ( 58 )   PDF (8179KB) ( 82 )  

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本文介绍了用于全球移动通信系统(GSM)屏蔽和无线局域网(WLAN)隔离的夹层玻璃,在两层玻璃中间夹嵌了一层由圆环和三极子缝隙单元组成的频率选择表面(FSS),能够抑制1.94、3.55和4.98 GHz频段的传输。采用等效电路模型对FSS夹层玻璃的结构参数进行分析, 2 GHz频点会随着圆环半径的增加而前移,三极子在镂空成为三级子缝隙后,产生两个阻带,并且三极子长度会对频点产生影响,对线宽和三级子缝隙宽度则影响不大。本文介绍了等效电路元件参数的提取计算过程,采用电磁仿真软件对FSS结构的传输响应进行仿真,分析了结构的几何参数和入射角度对结构传输特性的影响。在入射角达到60°时FSS夹层玻璃仍具有良好的屏蔽效果。采用丝网印刷方法制作了实验样件,并进行了透波率和透光率测试。测试结果与软件仿真结果一致性良好,因此本文所设计的夹层玻璃在电磁辐射防护、GSM屏蔽和WLAN隔离等方面具有良好的应用潜力。

高速动车组侧窗玻璃隔热性能影响因素

庞世红, 陈曦, 杨学东, 杨爱莲, 谭磊, 韩磊

2023, 42(9):  3367-3371. 

摘要 ( 60 )   PDF (1285KB) ( 88 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

高速动车组列车空调系统为乘员提供舒适乘车环境的同时也消耗了大量的能源,侧窗玻璃约占车身侧墙面积的30%,对列车空调系统的负荷影响很大。本文研究了列车静止和运动状态下侧窗玻璃的隔热性能,同时研究了玻璃组成和辐射率对侧窗玻璃隔热性能的影响。结果表明:列车静止状态下,随着玻璃辐射率从0.070增加到0.837,夹层中空玻璃的传热系数增加了105%,夹层-中空真空复合玻璃的传热系数增加了209%;列车高速运动状态下,夹层中空玻璃的传热系数增加了120%,夹层-中空真空复合玻璃的传热系数增加了228%。

支撑物参数对全钢化真空玻璃等效应力和变形量的影响

袁朝阳, 胡东方, 李彦兵

2023, 42(9):  3372-3378. 

摘要 ( 57 )   PDF (6250KB) ( 72 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

全钢化真空玻璃是一种新型的高端建筑玻璃材料,具有极佳的隔热、隔音、安全性等优点,在现代建筑领域备受瞩目。作为全钢化真空玻璃的重要组成部分,支撑物参数对玻璃的等效应力和变形量具有重要影响。本文数值分析了在支撑物形状分别为圆球形、圆柱形、圆环形时,支撑物不同布放间距、排列方式对全钢化真空玻璃的等效应力和变形量的影响。结果表明:无论支撑物形状或排列方式如何,全钢化真空玻璃的最大等效应力和变形量都与支撑物布放间距呈正相关。在其他条件相同的情况下,采用圆环形支撑物并以正三角形排列方式布放时,全钢化真空玻璃等效应力和变形量最小。此研究通过仿真结果得出了不同形状的支撑物在不同排布方式下合理的布放间距,为全钢化真空玻璃的制造提供了理论依据。

新型功能材料

镍掺杂对FTO薄膜光电性能的影响及机理分析

吴宝棋, 张琴, 刘起英, 史国华, 赵洪力

2023, 42(9):  3379-3386. 

摘要 ( 53 )   PDF (7812KB) ( 57 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文以单丁基三氯化锡(MBTC)为锡源,氟化铵(NH₄F)为氟源,甲醇为溶剂,六水合氯化镍(NiCl₂·6H₂O)为镍源,采用气溶胶辅助化学气相沉积(AACVD)制备了镍掺杂FTO薄膜。利用分光光度计、四探针电阻仪及霍尔效应测试仪对镍掺杂FTO薄膜的光学性能、电学性能进行表征和分析,并基于第一性原理对掺杂体系的电子结构进行了计算。结果表明,Ni掺杂的FTO薄膜为四方金红石结构,导电性能有所提高。当Ni/Sn为2%(原子数分数)时,品质因数Φ_TC达到3×10^-2 Ω^-1,电阻率ρ为3.79×10^-4 Ω·cm,可见光平均透过率约为80%,载流子浓度n为6.88×10²⁰ cm^-3,迁移率μ为13.31 cm²·V^-1·s^-1。

多晶型MnO₂改善富锂锰基正极材料的电化学性能

袁仲纯, 李佳, 姚梦琴, 刘飞, 马俊, 耿硕

2023, 42(9):  3387-3394. 

摘要 ( 62 )   PDF (11963KB) ( 88 )  

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富锂锰基正极材料由于具有较高的理论比容量,被认为是下一代锂电池最有前途的正极材料之一。但在循环过程中存在比容量低、倍率性能差、衰减速度快等问题。基于此,本文采用水热法制备了多晶型MnO₂材料,并利用湿化学研磨法结合热处理工艺对商业富锂锰基正极材料进行了表面包覆改性。通过循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗谱对所得材料进行电化学性能测试,并通过包覆前后材料电化学性能的变化研究了多晶型MnO₂对富锂锰基正极材料电化学性能的影响。结果表明,β-MnO₂的电化学性能最佳,其初始比容量在0.1 C下达到292.2 mAh·g^-1,在0.1~5.0 C的倍率下容量保持率为56.3%,在1 C下循环50次后容量保持率为81.6%。通过EIS测试得出β-MnO₂的包覆改善了原样品电化学反应过程中的电化学动力学。

电感耦合等离子刻蚀法加工石英晶体谐振器工艺研究

陈静白, 张新海, 刘峰

2023, 42(9):  3395-3401. 

摘要 ( 48 )   PDF (3102KB) ( 67 )  

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为了制备石英晶体谐振器,在石英衬底上采用光刻和电感耦合等离子刻蚀技术制备台阶形貌,研究了制备过程中激励电源功率、偏压电源功率以及导热物质等工艺参数对刻蚀效果的影响。并且利用扫描电子显微镜对刻蚀图形的表面形貌进行了观察,通过实验与分析得到了符合工业生产要求的工艺参数。最后在最优工艺参数条件下,制得了高约22 μm的整齐的台阶形貌,并将干法刻蚀的结果与湿法刻蚀对比,展现了干法刻蚀的特点以及干法刻蚀应用于工业化生产石英晶体谐振器的潜力。

道路材料

低剂量水泥稳定红土粒料的强度指标和动态特性

李倩倩, 王旭东

2023, 42(9):  3402-3411. 

摘要 ( 47 )   PDF (6632KB) ( 59 )  

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为寻求更加合理的水泥稳定红土粒料强度指标和动态特性的评价方法,研究了低剂量(2.5%和4.0%,质量分数)水泥稳定红土粒料的不同强度指标和动态特性,通过开展两种低剂量水泥稳定红土粒料的抗压、抗拉强度和动态模量试验,分析了不同因素对强度、动态模量和相位角的影响规律,建立了水泥稳定红土粒料不同强度指标的关系模型和动态模量依赖模型。结果表明,水泥稳定红土粒料在不同荷载模式下的拉压强度水平差异明显,抗压强度显著大于抗拉强度,其中抗压强度＞弯拉强度＞劈裂强度＞直接拉伸强度,并且不同强度之间具有显著的线性关系,可采用抗压强度、弯拉强度或劈裂强度取代直接拉伸强度评价水泥稳定红土粒料的抗拉强度特性。低剂量水泥稳定红土粒料是一种非线弹性材料,随着应力和频率的增大,动态模量均呈S型增长规律,相位角则分别呈逐渐减小和先增大后减小的趋势,具有显著的应力和频率依赖性。基于应力水平和加载频率的水泥稳定红土粒料动态模量依赖模型可较为真实地反映其非线性响应特性,为准确获取此类材料模量值提供了一种有效途径。

大掺量煤气化炉渣稳定基层混合料的制备及路用性能研究

李晓东, 滕逸伟, 赵建宁, 闫升, 杨建荣, 贾小龙

2023, 42(9):  3412-3420. 

摘要 ( 56 )   PDF (7421KB) ( 67 )  

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为解决传统砂石骨料供应不足、工业固废煤气化炉渣大量堆存的问题,本文利用煤气化炉渣、砂砾土制备路面基层材料,探究煤气化炉渣、水泥剂量与砂砾土掺配最佳比例,从力学性能、路用性能及耐久性能方面研究了水泥稳定煤气化炉渣路面基层材料在公路工程中应用的可行性。研究结果表明:最佳配比为煤气化炉渣和砂砾土的质量比为40%∶60%、水泥剂量7%,该配比下水泥稳定煤气化炉渣路面基层材料7 d无侧限抗压强度超过3.0 MPa,劈裂强度超过0.5 MPa,弯拉强度超过1.5 MPa,具有良好的抵抗竖向变形能力;经过5次冻融循环试验后,试件抗压强度损失比B均在90%以上,质量变化率小于5%,且水稳定性良好;经过180 d干缩试验,A组(煤气化炉渣掺量35%、水泥剂量6%)和C组(煤气化炉渣掺量40%、水泥剂量7%)试件累积干缩量均小于2.5 mm,具有较好的干缩应变。采用SEM、XRD观测煤气化炉渣路面基层材料的水化产物种类及空间分布特征,提出煤气化炉渣强度形成机理,得出主要水化产物为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、Ca(OH)₂,有利于基层混合料强度的形成。