王亚丽, 赵馨宇, 蒙万友, 王梦璐, 张萌

2024, 43(9): 3109-3117.

摘要 ( 122 )

PDF (8302KB) ( 110 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为研究水泥浆拌和固化二氧化碳对水泥性能的影响,将不同状态二氧化碳以不同掺量加入新拌水泥,测试水泥浆的固碳效果和强度,并采用TG-DTG、MIP、SEM等表征方法,探究二氧化碳对水泥浆体强度和微观结构的影响机理。结果表明,当水灰比为0.50、气态二氧化碳掺量为1.5%(质量分数)时,水泥的抗压强度和二氧化碳固化效果最佳,3、7 d抗压强度提升100%,28 d抗压强度提升139.6%。掺入二氧化碳后,100～600 nm的孔几乎消失,100 nm以下的孔明显增多,水泥内部的有害孔减少,水泥硬化浆体内部孔结构得到改善。二氧化碳加速水泥早期水化反应,水化产物的生长状态和结合方式得到优化,实现水泥基材料的固碳强化。

聚丙烯酰胺与减水剂对水泥水化的影响

殷俊, 钱雄, 胡传林

2024, 43(9): 3118-3127.

摘要 ( 66 )

PDF (12565KB) ( 51 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

聚丙烯酰胺(PAM)对水泥水化及性能的影响限制了机制砂的规模化应用。本文研究了三种典型聚丙烯酰胺(PAM)与聚羧酸减水剂(PCE)、萘系减水剂(FDN)相互作用对水泥浆体早期性能的影响。研究发现,PAM与PCE、FDN相互作用会显著提升水泥浆体的剪切应力,对其流动性有负面影响。PAM的桥接效应减弱了PCE、FDN的静电斥力作用,束缚了部分可反应的自由水,降低了水泥浆体水化放热量和水化产物生成量。随着PAM掺量增加,PAM-PCE体系主要是纳米孔增加,但对强度影响较小,而PAM-FDN体系,孔隙增加集中在微米孔,强度下降显著。三种PAM中,阳离子PAM(APAM)与PCE、FDN的相互作用会显著抑制水泥水化产物的生成。

合成过程中聚羧酸共聚物用量对纳米C-S-H晶核成核及其早强作用的影响

唐芮枫, 崔素萍, 杨飞华, 王肇嘉, 王子明

2024, 43(9): 3128-3136.

摘要 ( 38 )

PDF (11131KB) ( 34 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

纳米水化硅酸钙/聚羧酸共聚物(C-S-H/PCE)晶核悬浮液是一种新型水泥混凝土早强剂,可以通过晶种成核作用,缩短水泥水化诱导期,促进水泥早期强度的发展。本文通过动态光散射仪(DLS)、电子透射显微镜(TEM)、有机碳分析仪(TOC)及热重测试(TGA)研究了合成过程中PCE用量对纳米C-S-H/PCE晶粒尺寸、形貌及PCE实际结合量的影响,并探究了不同用量PCE制备的纳米C-S-H/PCE晶核对水泥水化放热速率、流动性及早期强度的影响。结果表明:当PCE用量占纳米C-S-H/PCE晶核悬浮液的质量分数小于5.0%时,纳米C-S-H/PCE晶核平均粒径随着PCE用量的增加逐渐降低,团聚情况改善,呈现清晰的锡箔状形貌;当PCE用量增加到10.0%时,纳米C-S-H/PCE晶核粒径和形貌变化不大。TOC和TGA测试表明PCE用量为5.0%时,其在C-S-H上基本达到饱和吸附量。过量的PCE会降低纳米C-S-H/PCE晶核对水泥水化放热和早期强度的促进作用。

抗收缩ECC单轴拉压力学性能及损伤本构模型

陈宇, 宋学伟, 吴佳梁

2024, 43(9): 3137-3148.

摘要 ( 42 )

PDF (6337KB) ( 30 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

工程水泥基复合材料(ECC)是一种新型纤维增强材料,具有良好的延性和微裂缝控制能力。因ECC不含粗骨料,在成型初期易出现收缩裂缝,通过加入膨胀剂可有效抑制其成型收缩。本文通过加入高性能硫铝酸钙(HCSA)膨胀剂制备抗收缩ECC,研究了HCSA对ECC拉、压力学性能的影响。结果表明:当HCSA掺量为4%(质量分数)时,可提高ECC单轴抗拉和抗压强度。为了描述ECC的力学性能,从有效应力角度,基于损伤变量模拟ECC的单轴拉、压力学行为,提出了ECC受拉损伤演化方程,建立了ECC单轴损伤本构模型并植入ABAQUS有限元程序,对试验进行了模拟分析。结果表明:所提出的ECC单轴损伤本构模型能够较好地描述ECC在单轴受拉和受压过程的力学行为和损伤演化过程,其参数简单,易于标定。

含MgO膨胀剂的水泥砂浆在恒温和变温养护制度下的限制膨胀率

段劲松, 崔勇, 付勇攀, 宋奇达, 于晓, 王涛, 凌研方, 房奎圳

2024, 43(9): 3149-3156.

摘要 ( 45 )

PDF (8472KB) ( 33 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

温度对MgO膨胀剂在水泥基材料中补偿效果的影响至关重要。本文通过测试不同养护制度下水泥砂浆的限制膨胀率、水化产物矿物组成、产物形貌和分布以及MgO膨胀剂的水化程度,揭示了MgO膨胀剂在水泥基材料中的温度敏感性。结果表明,随着养护温度升高,含8%(质量分数)中速型MgO水泥砂浆的限制膨胀率显著增加,特别是在50 ℃养护条件下,其28 d限制膨胀率是25 ℃下的1.7倍。不同养护制度对MgO膨胀性的影响规律存在差异,在高温升-慢冷却的变温养护制度中,含快速型MgO的水泥砂浆限制膨胀率最大,且降温过程膨胀率降低趋势明显,而在低温升-快冷却的变温养护制度下,体系水化持续进行,MgO膨胀效果可持续发挥。此外,MgO在水泥净浆中的反应程度也随养护温度的升高而增加,为25%~65%,水化产物Mg(OH)₂主要以凝胶状态存在,但随着温度升高到50 ℃,部分凝胶状的Mg(OH)₂转化为片状晶体,从而进一步优化了水泥基材料的微观结构和膨胀性能。该研究为理解和优化MgO膨胀剂在水泥基材料中的应用提供参考。

负载不同引气剂的SiO₂复合材料的制备及其在水泥基材料中的应用

沈斐, 乔敏, 单广程, 吴庆勇

2024, 43(9): 3157-3163.

摘要 ( 33 )

PDF (6348KB) ( 24 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文以4种不同结构的阴离子引气剂为模板剂来制备负载引气剂的SiO₂纳米颗粒,在硅源水解过程中引入(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷,并通过静电相互作用吸引更多的阴离子引气剂,验证该制备方法对负载各类阴离子引气剂的可行性,同时探究引气剂的结构对复合产物及其应用性能的影响。结果表明:4种负载引气剂的SiO₂复合材料均能在溶液中表现出缓释效果,在砂浆中提高气泡的稳定性,抑制2 h内含气量的损失,优化硬化试块的气孔参数。表面活性剂分子和胶束的空间体积显著影响着产物的粒径和表面活性剂的负载率,进而影响SiO₂复合材料在溶液中的释放量以及在砂浆中的稳泡效果。

骨料种类对超高性能混凝土性能影响机理研究

吴晓刚, 杨健辉, 袁冬冬, 田道坡, 李志超, 王庭辉

2024, 43(9): 3164-3172.

摘要 ( 74 )

PDF (8601KB) ( 90 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

骨料优选可以弥补超高性能混凝土(UHPC)成本高、收缩大的缺陷。本文先以不同体积比河砂和陶砂混掺制作UHPC,并进行测试,确定陶砂替代河砂体积率为12.5%~25.0%时UHPC性能优异。然后利用石英砂、河砂和陶砂单掺及陶砂替代河砂体积率12.5%混掺制备UHPC,采用宏细观测试手段分析骨料对UHPC性能影响机理。结果表明,轻骨料内养护作用不仅能降低UHPC收缩,还可以显著改善界面区孔隙结构,提升混凝土劈裂抗拉强度和抗压强度。河砂骨料相比石英砂骨料主要区别在表面结构特征更粗糙和不规则,由其制备的UHPC工作性能稍差,但界面区孔隙结构更优。采用熵权法以坍落度、抗压强度、劈裂抗拉强度和56 d收缩为综合评价指标,虽然河砂骨料UHPC抗压强度高于石英砂骨料UHPC,但在其他方面存在劣势。陶砂替代河砂体积率在12.5%~50.0%时,混掺骨料UHPC综合性能高于石英砂骨料UHPC。

C-S-H凝胶无定型纳米孔隙中NaCl蒸发结晶分子动力学分析

赵国庆, 杨进波, 尹航

2024, 43(9): 3173-3181.

摘要 ( 33 )

PDF (11572KB) ( 30 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

氯化钠(NaCl)干湿循环结晶会对水泥混凝土材料产生破坏,现有试验方法存在局限性,很难从纳米尺度对盐结晶破坏机理进行研究。因此本文采用分子动力学方法,针对水泥水化主要微观产物水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,研究NaCl在C-S-H凝胶无定型孔隙中蒸发结晶过程和结晶破坏机理。结果表明,本文构建的C-S-H凝胶无定型模型更接近于低密度的C-S-H凝胶模型,NaCl在这个模型孔隙中蒸发结晶遵循两步成核机制,蒸发结晶后的NaCl晶体填充C-S-H凝胶纳米孔隙,会显著降低C-S-H凝胶整体抗拉变形能力,使C-S-H凝胶变脆,这一结论为解释C-S-H凝胶在蒸发结晶作用下产生破坏的现象提供了依据。

高温后风积沙混凝土力学性能与微观结构试验研究

赵燕茹, 龙思睿, 白建文, 刘明

2024, 43(9): 3182-3191.

摘要 ( 34 )

PDF (12789KB) ( 24 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文将0%、10%、30%、50%的风积沙等质量替代普通河砂制备成风积沙混凝土,对其在温度20、200、400、600、800 ℃作用下的外观形貌变化、质量损失情况、抗压强度、抗折强度进行了试验研究;通过折压比的方法分析了风积沙混凝土在不同温度和不同风积沙掺量下力学性能的演变;通过扫描电子显微镜(SEM)研究了不同温度作用下风积沙混凝土内部微观结构的演化过程,并对微观结构机理进行了分析。结果表明:适量风积沙的掺入可以增加水化产物,优化混凝土的孔隙结构,减小混凝土内部界面过渡区厚度,使混凝土内部结构更密实,力学性能得以提升,并能延缓高温作用后混凝土裂缝与孔隙的生成;然而,风积沙掺量过多则会起到相反的效果,使高温后混凝土力学性能下降。本研究可为风积沙混凝土的应用及高温后风积沙混凝土结构的评定提供依据。

基于响应面法的地聚物混凝土力学性能试验研究

张震洋, 张璐, 伊海赫, 郑润, 马克顺, 张琳, 任梦琪, 王春光

2024, 43(9): 3192-3202.

摘要 ( 47 )

PDF (9057KB) ( 32 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为获得力学性能最优的地聚物混凝土配合比,本文系统研究了以粉煤灰和矿渣为前驱体的地聚物混凝土配合比优化方法,选择水胶比、碱激发剂模数(碱激发剂中SiO₂与Na₂O分子数之比)和矿渣掺量(矿渣占前驱体的质量分数)三个因素设计响应面方案进行地聚物混凝土抗压试验。采用统计学方法建立抗压强度响应面模型,并验证模型与试验结果的契合度。结果表明:水胶比对地聚物混凝土的抗压强度影响显著,水胶比最佳选择为0.376;矿渣掺量对地聚物混凝土抗压强度的影响极其显著,矿渣替代粉煤灰的比例越高,地聚物混凝土抗压强度越高,矿渣最佳掺量为48.2%;激发剂模数对地聚物混凝土抗压强度的影响不显著。水胶比会影响基体的孔隙结构,矿渣通过改变基体结构密实度进而影响基体宏观力学性能。

低温作用下钢纤维地聚合物混凝土力学性能研究

王萧萧, 董培森, 杨鑫瑞, 张菊, 闫长旺, 董宇飞

2024, 43(9): 3203-3213.

摘要 ( 26 )

PDF (16743KB) ( 26 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为研究低温作用下钢纤维地聚合物混凝土(SFGPC)力学性能的变化规律,利用自制低温环境试验装置研究不同温度(-30、-20、-10、0、20 ℃)、不同钢纤维体积掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%)对地聚合物混凝土破坏特征及抗压、抗折强度的响应规律,并借助扫描电子显微镜(SEM)对SFGPC进行微观结构分析,同时应用响应面法(RSM)构建SFGPC力学性能关系模型,提供一种可行的抗压、抗折强度预测方法。结果表明:-30 ℃下,当钢纤维掺量为1.5%时,SFGPC抗压、抗折强度分别为59.8、6.6 MPa,与-30 ℃下钢纤维掺量为0%时相比分别提升75%、65%,与20 ℃下钢纤维掺量为1.5%时相比分别提升41%、144%;随着钢纤维掺量增加,SFGPC内部黏结性与吸附能力增强,力学性能提高;利用RSM得到SFGPC抗压、抗折强度的预测模型,预测值与试验值的相对误差分别小于5.7%、8.0%。

减水剂与钢纤维对超高性能混凝土流变及力学性能的影响

黄斌, 龚明子, 潘阿馨, 饶先鹏, 王涛, 陈晨, 黄伟

2024, 43(9): 3214-3223.

摘要 ( 37 )

PDF (6736KB) ( 32 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

超高性能混凝土(UHPC)的工作性和力学强度是其推广应用的关键。因此,本文采用和易性试验、流变测试、抗压强度测试、抗折强度测试,探究不同减水剂掺量和纤维物理参数下UHPC扩展度、经时损失、屈服强度、塑性黏度以及抗压强度、抗折强度的变化规律。结果表明,UHPC的扩展度均随着减水剂掺量和纤维掺量的增加先增大后减小;UHPC的经时损失主要与静置时间相关,UHPC静置时间越长,经时损失越大;UHPC的流变曲线呈剪切增稠的趋势;随着减水剂的增加,UHPC的屈服应力和塑性黏度均呈先减小后增大的趋势,并且均在减水剂掺量为1.00%(质量分数)时获得最小值;减水剂对强度的影响并不明显,UHPC的抗压强度随着纤维掺量的增加而增加,抗折强度随着纤维掺量的增加先增大后减小,在纤维长度为13.0 mm时UHPC的抗压性能最优,在纤维长度为20.0 mm时UHPC的抗折性能最优。

钢筋混凝土水池壁板水平施工缝抗渗性能试验研究

李晓帆, 张爽, 周仲煜, 周知, 黄维

2024, 43(9): 3224-3234.

摘要 ( 24 )

PDF (11370KB) ( 21 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

钢筋混凝土水池壁板因混凝土浇筑施工间断形成水平施工缝,造成新旧混凝土无法形成良好连接,在高水压作用下易出现渗漏。本文对不同混凝土材料及模拟水平施工缝试块进行了抗渗试验,对比分析了其抗渗性能,试验结果表明,添加聚丙烯纤维和内掺水泥基渗透结晶防水材料均能一定程度提高混凝土抗渗性能,而施工缝处的抗渗性能远低于混凝土自防水性能,对水平施工缝迎水面涂抹水泥基渗透结晶防水材料能有效提高该处的抗渗性能。对2片比例为1∶2的缩尺钢筋混凝土水池壁板进行了一次成型和考虑施工缝的二次成型局部渗透性能试验,试验结果表明,施工缝处混凝土因浇筑、振捣和养护不充分,池壁容易形成贯通裂缝,难以达到混凝土自防水目标要求。采用改性混凝土材料及在相关部位进行表面处理,能有效提高关键部位抗渗性能,进而提高整体抗渗性能。采用BP神经网络,建立了混凝土抗渗性能与其材料参数和施工工艺之间的非线性预测模型。

盐碱环境下氯化物侵蚀对混凝土桥梁耐久性的影响

蔺鹏臻, 任锦波

2024, 43(9): 3235-3243.

摘要 ( 31 )

PDF (8892KB) ( 29 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决西北地区盐碱环境中钢筋混凝土桥梁的腐蚀及耐久性问题,通过现场调研西北地区盐碱环境中桥梁病害问题、土壤和桥梁中氯离子的分布情况,运用修正Fick第二定律和有限元模拟拟建桥梁各部位的氯离子扩散规律,并预测了桥梁的耐久性寿命,探讨了提高混凝土强度和保护层厚度等措施对桥梁耐久性寿命的提升效果。结果表明,盐碱环境中表层土壤氯离子含量最高,服役桥梁存在多种病害,下部结构最易受到氯离子侵蚀。服役桥梁下部结构承台、桥墩和桩基的耐久性寿命分别为55.3、63.1和91.5 a,通过合理提升混凝土强度、提高保护层厚度等可以使桥梁的耐久性达到要求。

火成岩质矿物材料对混凝土性能的影响

王浩, 谭盐宾, 刘星, 杨鲁, 元强, 谢斌福, 刘博

2024, 43(9): 3244-3251.

摘要 ( 43 )

PDF (5290KB) ( 23 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

我国西南地区粉煤灰混凝土矿物掺合料资源匮乏,亟待开发替代材料。本文研究了四种火成岩质矿物材料对混凝土工作性能、力学性能以及耐久性能的影响,评估了混凝土的开裂风险。结果表明:火成岩质矿物材料等质量替代粉煤灰后,硬化混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能均满足标准要求,减水剂用量、早期抗压强度、电通量以及收缩率均高于粉煤灰混凝土;掺加凝灰岩微粉的硬化混凝土与粉煤灰混凝土性能基本相当,玄武岩微粉混凝土对减水剂的需求量最大、抗压强度最低。掺加火成岩质矿物材料的混凝土抗裂性能有所降低,掺加凝灰岩微粉和粉煤灰的混凝土开裂风险为“低”级,掺加安山岩微粉、玄武岩微粉以及流纹岩微粉混凝土的开裂风险为“中低”级。四种火成岩质矿物材料混凝土中凝灰岩微粉混凝土性能最优,凝灰岩微粉可替代粉煤灰掺入混凝土。

煤矸石集料的加速风化制度研究

龚天天, 陈潇, 张彦君, 陈志军, 王文军, 周明凯

2024, 43(9): 3252-3261.

摘要 ( 25 )

PDF (6849KB) ( 19 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文以三种不同排放地的原状煤矸石为研究对象,分别采用干湿循环、冻融循环以及耐崩解性试验对煤矸石集料进行加速风化,旨在研究煤矸石的风化特性。以加速风化后的煤矸石集料质量损失率和压碎值指标对煤矸石风化特性进行表征,研究加速风化制度、颗粒粒径、服役状态对煤矸石集料风化特性的影响,同时采用XRD、SEM以及EDS微观测试手段揭示煤矸石的风化机理。结果表明:采用干湿循环方式得到的煤矸石集料质量损失率和压碎值指标与自然状态下煤矸石集料风化180 d的最为接近,同时煤矸石集料粒径越大越容易发生风化,且服役状态下,煤矸石集料的风化作用不明显。微观测试结果表明,煤矸石风化机理为在风化过程中煤矸石内部的矿物组成及结构受到破坏,导致煤矸石发生崩解、脱落,而服役状态下的煤矸石由于被胶凝材料包裹,风化概率有效减小。

低温环境下硅灰改性煤矸石混凝土孔隙结构演变

李少平, 单俊伟, 刘小芹, 郭美蓉, 张雪宁, 景宏君, 高萌, 陈少杰

2024, 43(9): 3262-3272.

摘要 ( 38 )

PDF (8426KB) ( 21 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对低温环境下煤矸石混凝土服役寿命短的问题,本文采用内掺硅灰(SF)的改性方法,对不同水胶比(0.45、0.35、0.25)和SF掺量(0%、5%、10%、15%,质量分数)的煤矸石混凝土试件进行冻融循环试验和核磁共振试验,测试各组试件质量损失率、相对动弹性模量和孔隙结构分布,并分析冻融循环作用下孔隙结构演变对煤矸石混凝土抗冻耐久性的影响。结果表明:经50次冻融循环后,煤矸石混凝土的质量损失率由负转正,水胶比为0.25的试件逐渐发生碱-骨料反应,经75次冻融循环后,SF使相对动弹性模量提高了13.60%~62.98%,掺入SF可以改善煤矸石混凝土的质量损失率、相对动弹性模量及抑制碱-骨料破坏;在冻融过程中胶凝孔(r≤0.01 μm)和细毛细孔(0.01 μm＜r≤0.05 μm)逐渐转变为粗毛细孔(0.1 μm＜r≤10 μm),粗毛细孔数量是决定冻融破坏是否发生的主要因素,SF掺入后延缓了粗毛细孔增加速率,提高了煤矸石混凝土的抗冻耐久性;建立了基于宏观尺度(相对动弹性模量)与细观尺度(不同孔径积分面积)的冻融损伤模型,考虑不同孔径的细观尺度冻融损伤模型同样适用于煤矸石混凝土,并且当水胶比为0.35、SF掺量为10%时,煤矸石混凝土可在西北地区低温环境下服役4 714 d。

低温环境下硅灰对掺无碱速凝剂水泥砂浆抗压强度和抗渗性的影响

刘亚炜, 胡阳, 罗琦, 鲁刘磊, 裴大田, 李斌斌, 马俊, 汪峻峰

2024, 43(9): 3273-3281.

摘要 ( 33 )

PDF (7606KB) ( 25 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

低温环境会影响隧道喷射混凝土早期性能的发展。本文研究了低温环境下硅灰对掺无碱速凝剂水泥砂浆流动性、抗压强度和抗渗性的影响,并采用XRD、TG-DTG和MIP分析了水化产物和孔结构的变化。结果表明:低温下硅灰显著提高了砂浆的1 d抗压强度,增幅超过300.0%;添加5%(质量分数)的硅灰能小幅增强28 d抗压强度,增幅达4.7%。此外,砂浆的抗渗性随着硅灰掺量的增加而提升,当添加的硅灰超过10%时,砂浆抗渗能力明显增强。在低温环境下,硅灰可以发挥火山灰效应和微填充效应,使多害孔朝少害孔方向转化,细化孔结构,使浆体结构更加密实,从而提高砂浆的抗压强度和抗渗性。

青稞秸秆灰改性氯氧镁水泥砂浆防护钢筋混凝土的损伤特性

崔丽君, 乔宏霞, 曹锋, 舒修远, 盛程辉

2024, 43(9): 3282-3293.

摘要 ( 26 )

PDF (12230KB) ( 25 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了探究青稞秸秆灰改性氯氧镁水泥砂浆防护混凝土的耐久性损伤特性及劣化规律,制备了不同防护层厚度的钢筋混凝土试件,通过在盐卤侵蚀环境下恒电流通电加速锈蚀试验对钢筋的锈蚀劣化进行了测试分析。采用混凝土裂缝缺陷探测仪对混凝土侵蚀过程中的裂缝开展情况进行监测,基于交流阻抗分析与极化曲线拟合所得电化学参数,用以表征混凝土内部钢筋的锈蚀劣化情况。采用Weibull分布函数建立了氯氧镁水泥砂浆防护混凝土的耐久性损伤劣化数值模型。结果表明,在盐卤侵蚀环境下掺入青稞秸秆灰的氯氧镁水泥砂浆防护钢筋混凝土在通电648 h后,钢筋的腐蚀电流密度仍小于0.2 μA·cm^-2,处于低锈蚀状态,锈蚀发展较为缓慢; Weibull分布函数可以有效地用于青稞秸秆灰改性的氯氧镁水泥砂浆防护混凝土中钢筋锈蚀劣化的损伤程度预测。

提钛尾渣基硅酸钙板的制备及性能研究

安心宇, 李林, 张兰, 姜涛

2024, 43(9): 3294-3302.

摘要 ( 41 )

PDF (6681KB) ( 23 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

提钛尾渣作为含钛高炉渣提钛后产生的一种含氯废弃物,一直缺乏有效的规模化利用技术,对环境具有潜在的危害。本文以提钛尾渣为主要原料,制备保温隔热材料——硅酸钙板,研究了不同钙硅比、硅藻土含量、水灰比、原渣与脱氯渣配比对材料性能、物相和微观形貌的影响。研究表明,随着脱氯渣含量的增加,硅酸钙板的抗折强度呈先增大后减小的变化规律,过量的硅藻土、过高的钙硅比和水灰比均不利于样品性能的改善。当提钛尾渣质量分数为46%(原渣和脱氯渣配比为1∶1)、硅酸盐水泥质量分数为15%、硅藻土质量分数为17%、钙硅比为0.84和水灰比为0.75时,硅酸钙板样品性能最优,其体积密度为1.25 g/cm³,抗折强度为10.4 MPa,导热系数为0.297 W/(m·K),样品中固化的氯离子质量分数为0.36%,固氯比达56%。

可溶性磷对大掺量磷石膏胶凝材料水化过程的影响

康雪儿, 黄赟, 刘刚, 何明皓, 万惠文

2024, 43(9): 3303-3312.

摘要 ( 32 )

PDF (20613KB) ( 28 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

磷石膏中的杂质如残余酸、可溶性磷会对磷石膏胶凝材料的配比和强度发展造成很大影响。本文用两种不同品质的磷石膏,与矿渣和水泥复合制备磷石膏掺量为60%、70%和80%(质量分数)的胶凝材料,并对磷石膏进行湿磨改性。通过测试胶凝材料孔溶液pH值、矿渣水化程度和抗压强度,并结合XRD、SEM-EDS等测试方法探究可溶性磷杂质对大掺量磷石膏胶凝材料水化过程的影响。结果表明:大掺量磷石膏胶凝材料中硅酸盐水泥的最佳掺量与磷石膏中所含的可溶性磷杂质有关,杂质含量越高水泥最佳掺量越高;磷石膏通过湿磨中和预处理后,可改善胶凝材料的7 d强度,但并不能提高28 d强度;复合胶凝材料的强度取决于矿渣水化程度,水化过程中磷石膏中可溶性磷与水泥水化的Ca(OH)₂形成磷酸钙沉淀覆盖在矿渣表面上,阻碍了矿渣水化,是影响其强度发展的主要原因。

碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料力学性能影响因素分析

孙开强, 刘琳, 郑蕻陈

2024, 43(9): 3313-3319.

摘要 ( 45 )

PDF (1140KB) ( 29 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决多因素共同作用下单个控制因素对碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料力学性能的影响显著性问题,本文研究了粉煤灰掺量、水胶比、碱掺量和碳酸钠掺量对碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料抗压强度的影响,并利用灰色关联分析和基于正交试验设计的单变量方差分析、极差分析评价上述因素对力学性能的影响程度。结果表明:在NaOH/Na₂SiO₃激发矿渣-粉煤灰胶凝材料体系中,粉煤灰掺量对抗压强度起主要影响作用;此外,建立了粉煤灰掺量、水胶比、碱掺量、碳酸钠掺量与抗压强度之间的预测公式,预测结果与试验结果相对误差基本控制在±10%以内。

硅灰-聚丙烯纤维双掺混凝土的动静态力学性能

李艳艳, 杜晓丽, 王浩伟, 徐锴

2024, 43(9): 3320-3329.

摘要 ( 31 )

PDF (13048KB) ( 24 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了研究硅灰取代率和聚丙烯纤维掺量对混凝土力学性能的影响,采用WAW-1000型微机控制电液伺服万能试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)进行试验,分析混凝土试件的动静态抗压强度、材料韧性、能量变化和破碎块度,得到不同配合比下的硅灰-聚丙烯纤维双掺混凝土力学性能。结果表明:随硅灰取代率(0%~9%,质量分数)的增加,双掺混凝土的动静态抗压强度和韧性先上升后下降;随聚丙烯纤维掺量(0~4 kg·m^-3)的增加,动静态抗压强度和韧性缓慢增长。掺入硅灰和聚丙烯纤维有利于提高混凝土的耗能效果和破碎块度质量比,透射能和破碎块度质量比随硅灰取代率的增加先增大后减小,随聚丙烯纤维掺量的增加而增大。硅灰加强了砂浆-粗骨料的界面结合,杂乱分布的聚丙烯纤维约束了裂纹的发展,两者的共同作用显著提高了混凝土的动静态抗压强度、韧性、抗冲击能力和抵抗破坏的能力。

基于CART模型的高铁灰渣玻璃形成能力研究

王伟, 方广, 陈祎, 张乾生, 徐凯

2024, 43(9): 3330-3336.

摘要 ( 20 )

PDF (4046KB) ( 19 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

固化技术是极具前景的危废无害化与资源化处理技术,而高铁类危废灰渣铁含量高,易诱发玻璃体产物析晶或分相,这成为固化过程的难点之一。本文依据高铁类危废灰渣组成,采用极端顶点设计方法,设计了385个SiO₂-Al₂O₃-CaO-Na₂O-TiO₂-Fe₂O₃体系玻璃配伍,并通过光学显微镜、X射线衍射及酸溶试验,确定其中136个配伍可形成化学稳定性良好的玻璃态样品。结合决策树(CART)模型分析,确定了具有优化玻璃形成能力的高铁类危废灰渣玻璃化配伍范围(按质量分数w计):40.0%≤w(SiO₂)≤55.0%、10.0%≤w(CaO)<14.0%、14.0%≤w(Na₂O)≤18.0%、5.0%≤w(Other)<9.5%或35.0%≤w(SiO₂)<40.0%、9.0%≤w(TiO₂)≤10.0%、5.0%≤w(Other)<9.5%,为高铁类危废灰渣的玻璃化配伍提供了设计与计算依据。

玻璃粉和生物炭对砂浆塑性收缩及开裂行为的影响

罗浩然, 刘惠, 周一一, Amardeep Singh, 刘琼

2024, 43(9): 3337-3347.

摘要 ( 25 )

PDF (17426KB) ( 20 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为探究可再生材料对砂浆塑性收缩及开裂的影响,本文选取玻璃粉和生物炭两种可再生材料,采用数字图像相关技术(DIC)定量评估不同掺量(2%、4%、6%,占水泥质量分数)玻璃粉和生物炭对砂浆塑性收缩和开裂行为的影响。结果表明,掺玻璃粉和生物炭组砂浆最大裂缝宽度均小于未添加玻璃粉和生物炭的对照组,因此添加2%~6%玻璃粉或生物炭对砂浆的塑性收缩及开裂均起到积极作用。玻璃粉表面光滑疏水,提高了砂浆的流动性,其填充效应和火山灰活性减缓了塑性收缩。生物炭具有多孔结构和吸水性,降低了砂浆的流动性,有效减缓了塑性收缩。

可完全循环水泥砂浆配料制备贝利特水泥熟料的性能研究

崔莹莹, 何健辉, 吕民望, 杨露, 刘云鹏

2024, 43(9): 3348-3358.

摘要 ( 27 )

PDF (8504KB) ( 21 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

可完全循环混凝土是指废弃后可直接作为水泥生料煅烧制备熟料的混凝土,现有研究中目标熟料均为普通硅酸盐水泥熟料。本文制备了以高贝利特水泥熟料(HBC)与高铁相高贝利特水泥熟料(HFBC)为目标再生熟料的可完全循环水泥砂浆(CRM)。对比研究了以CRM与化学分析纯试剂(对照组)为生料时,相同率值、煅烧温度对水泥生料易烧性、熟料组成与性能的影响规律。结果表明,以CRM配料的生料具有更好的易烧性与更低的碳排放,但熟料强度对温度更加敏感,烧成范围变窄。以CRM为水泥生料制备的HBC中C₃S的生成受到较明显的抑制,早期水化活性与强度降低,但后期水化能力较强。由于多种杂质离子元素的存在,熟料中出现了α′-C₂S矿相。对于HFBC组,以CRM配料的实验组水化活性较对照组有了明显的提升。研究工作为可完全循环混凝土的设计提供一定的指导。

双掺石墨烯-氧化石墨烯再生粗骨料混凝土力学性能和抗冻耐久性研究

刘宏波, 贾小静, 张博洋, 孙岩, 李泳, 常璞, 孙婧

2024, 43(9): 3359-3367.

摘要 ( 37 )

PDF (17010KB) ( 57 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决建筑垃圾再生粗骨料混凝土(RAC)力学性能及抗冻耐久性差问题,将氧化石墨烯(GO)及石墨烯(G)双掺作为纳米改性剂,研究不同比例GO与G双掺对RAC工作性、力学性能、抗冻耐久性及微观结构的影响。结果表明:与未掺改性剂的RAC相比,双掺0.03%G和0.06%GO(以水泥的质量百分比计算)对RAC力学性能改善效果最显著,其7 d抗压及劈裂抗拉强度分别提高了29.14%、30.60%;双掺0.03%G和0.06%GO还能够有效降低RAC冻融循环后的质量损失率及强度损失率,从而改善RAC抗冻耐久性。微观结构分析表明双掺0.03%G与0.06%GO可以改善水化产物规整度,明显减少RAC的累计孔体积,增加RAC结构密实性。因此,GO与G双掺在改善RAC性能方面具有协同效应。

预湿再生砂与膨胀剂协同作用对再生砂混凝土收缩性能的影响

李北星, 郭裕鑫, 易浩, 金德川

2024, 43(9): 3368-3377.

摘要 ( 26 )

PDF (5202KB) ( 24 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了降低再生砂混凝土的收缩变形,研究了预湿再生砂对混凝土工作性能、抗压强度、自收缩、干燥收缩及内部相对湿度的影响,并在此基础上掺入3种不同类型膨胀剂,进一步研究了预湿再生砂与膨胀剂协同作用对混凝土自收缩和干燥收缩的影响。结果表明:在附加用水量相同情况下,与采用绝干状态再生砂制备的混凝土相比,采用预湿再生砂制备的混凝土工作性能降低、强度增加,混凝土内部相对湿度更高,有效降低了其自收缩和干燥收缩;在掺入的3种膨胀剂中,钙质膨胀剂对混凝土自收缩的抑制效果最佳,钙镁复合膨胀剂对混凝土干燥收缩的抑制效果最佳;100%预湿程度下,与未掺膨胀剂混凝土相比,掺10%(质量分数)钙质膨胀剂的全再生砂混凝土的28 d自收缩降低了83.2%,掺6%钙镁复合膨胀剂的全再生砂混凝土的120 d干燥收缩则降低了36.1%。

Mg_0.27Al_2.58O_3.73N_0.27透明陶瓷的热压/热等静压烧结制备与性能

陈浩, 杨静潇, 徐勇, 靖正阳, 涂兵田, 王皓

2024, 43(9): 3378-3385.

摘要 ( 57 )

PDF (12617KB) ( 97 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

MgAlON透明陶瓷具有优良的光学与机械性能,在军用和民用领域均具有重要的应用潜力。本研究探索了MgAlON透明陶瓷的热压/热等静压工艺,使用BN材料解决热压烧结碳污染的问题,制备了光学性能优异的Mg_0.27Al_2.58O_3.73N_0.27透明陶瓷,并进一步表征了其直线透过率、维氏硬度、断裂韧性以及室温弯曲强度等性能。BN包裹样品有效隔离了高温烧结中的碳污染,Mg_0.27Al_2.58O_3.73N_0.27透明陶瓷在650 nm处的直线透过率从36.51%提高到73.74%。与无压烧结相比,热压结合热等静压烧结Mg_0.27Al_2.58O_3.73N_0.27透明陶瓷具有更加优异的力学性能,其弯曲强度为387.12 MPa,断裂韧性为(3.31±0.20) MPa·m^1/2,硬度为(15.3±0.7) GPa。本研究可为MgAlON透明陶瓷的性能提升和工程化制备提供重要参考。

不同熔剂体系制备的陶瓷岩板及其性能

赵存河, 聂光临, 刘一军, 左飞, 庞伟科, 汪庆刚, 包亦望

2024, 43(9): 3386-3398.

摘要 ( 29 )

PDF (16865KB) ( 38 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文利用钾钠质与钙镁质原料配制了SiO₂-Al₂O₃-K₂O(Na₂O)(K₂O-Na₂O)与SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO(CaO-MgO)体系陶瓷,系统探究了熔剂体系(CaO-MgO、K₂O-Na₂O)在不同烧结温度(1 110～1 210 ℃)下对陶瓷岩板烧结性能和力学性能的影响,并利用XRD和SEM研究陶瓷岩板的物相组成和显微结构演变规律。结果表明:CaO-MgO与K₂O-Na₂O体系陶瓷的最佳烧结温度分别为1 170、1 150 ℃,钙镁质原料的引入导致CaO-MgO体系陶瓷的烧成收缩率与体积密度均低于K₂O-Na₂O体系陶瓷,且CaO-MgO体系陶瓷中气孔尺寸与含量均大于K₂O-Na₂O体系陶瓷;钙镁质原料的引入会促进CaO-MgO体系陶瓷中钙长石与α-堇青石的形成,且可以大幅度提升CaO-MgO体系的结晶相含量(质量分数为75.66%,较K₂O-Na₂O体系高56%)。高结晶相含量导致的弥散强化效果大于气孔对强度的劣化作用,CaO-MgO体系的弯曲强度为(56.9±2.6) MPa、断裂功为(183.2±9.5) J/m²、极限应变为(7.4±0.1)×10^-4、比强度为(24.9±1.1) kN·m·kg^-1,较K₂O-Na₂O体系分别提高了15%、25%、11%、23%,这说明CaO-MgO熔剂体系陶瓷更加适用于高强韧、高柔性陶瓷岩板的制备。

高熵烧绿石(La_1/6Pr_1/6Nd_1/6Sm_1/6Eu_1/6Gd_1/6)₂Zr₂O₇固化锕系核素的结构和化学稳定性研究

杜瞻远, 朱永昌, 崔竹, 焦云杰, 董炫疆, 王东宇, 杨德博, 王华

2024, 43(9): 3399-3406.

摘要 ( 24 )

PDF (6755KB) ( 26 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

高熵陶瓷(HECs)具有优异的相稳定性和化学稳定性,是一种潜在的高放废物固化基材。本文设计了一种高熵稀土锆酸盐烧绿石固化基材(La_1/6Pr_1/6Nd_1/6Sm_1/6Eu_1/6Gd_1/6)₂Zr₂O₇,用镧系元素铈(Ce)模拟放射性的锕系核素,采用高温固相法成功制备了一系列固化Ce⁴⁺的(La_1/6Pr_1/6Nd_1/6Sm_1/6Eu_1/6Gd_1/6)2(Zr_1-XCe_X)₂O₇(0≤X≤0.5)陶瓷固化体,并对固化体的物相组成、微观结构、微观形貌、抗浸出性能进行了测试。结果表明:所有模拟核素皆均匀地固溶进晶体结构中;随着CeO₂含量增加,晶体结构由有序烧绿石结构转变为缺陷萤石结构;Ce元素归一化浸出率处于10^-7~10^-6 g·m^-2·d^-1,表现出优异的化学稳定性。

吉州窑绿釉的无铅化复现与呈色调控

温梦涛, 张效华, 岳振星

2024, 43(9): 3407-3416.

摘要 ( 28 )

PDF (15708KB) ( 23 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

吉州窑作为宋代南方八大民窑之一,因绚丽的釉色而闻名于世。本文采用景德镇地区的传统陶瓷原料,以CuO为着色剂成功实现了吉州窑绿釉的无铅化制备,研究了CuO含量对铜釉色彩特性的影响。结果表明:随着CuO含量的增加,釉层粘度逐渐降低,釉面依次呈现淡青色、青绿色、绿色、墨绿色、蓝色。Cu²⁺的呈色主要以绿色为主,但高浓度的Cu²⁺作为玻璃改性剂破坏了SiO₂网络,增加了非桥氧的数量和Cu²⁺周围氧离子的密度,此时Cu²⁺的呈色主要为蓝色。掺入CuO后,样品均存在圆形和蠕虫状两种相分离结构。当CuO含量较高时,圆形相分离结构尺寸较小满足瑞利散射,产生蓝色乳光,加深釉面呈色;当CuO含量较低时,圆形相分离结构尺寸较大满足米氏散射,产生白色乳光。吉州窑无铅绿釉的呈色机制是铜离子价态和相分离结构协同耦合作用的结果。

一步烧结制备锂镧钛氧直孔陶瓷及其固态电池性能研究

辛文凯, 马晓君, 杨尚运, 毛东旭, 李加杰

2024, 43(9): 3417-3423.

摘要 ( 21 )

PDF (7490KB) ( 31 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

锂镧钛氧(LLTO)陶瓷电解质因具有高的离子电导率和热稳定性,成为制备固态电池的理想材料,然而传统的电解质制备方法存在界面接触差、步骤烦琐、高温烧结过程中锂损耗大等问题。针对这些问题,开发了一种用于合成具有直孔结构的LLTO陶瓷电解质的一步烧结法,深入研究了一步烧结制备的LLTO陶瓷电解质的微观形貌和电化学性能。结果表明,该方法能够一步合成和烧结具有直孔结构的LLTO陶瓷,从而有效规避了多次烧结过程中的锂损失,增强了LLTO陶瓷的致密化程度,降低了晶界阻抗。通过一步烧结法制备的LLTO陶瓷电解质在室温时表现出2.31×10^-4 S/cm的高电导率。此外,使用所制备的直孔LLTO陶瓷电解质组装的Li/Li对称电池具有良好的锂离子沉积剥离性能,在0.1 mA/cm²的电流密度下循环超过350 h。使用该电解质组装的全固态锂电池在0.2 C倍率下进行200次循环后,容量保持率为94%,证明了一步烧结所制备的直孔LLTO陶瓷具有优异的稳定性。

碳化硅多孔介质内渗硅过程的仿真研究

张栩熙, 张舸, 包建勋, 崔聪聪, 郭聪慧, 李伟, 张巍, 朱万利, 徐传享, 曹琪, 董斌超, 周立勋, 李易霖

2024, 43(9): 3424-3437.

摘要 ( 46 )

PDF (41436KB) ( 52 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

对仿真熔硅在碳化硅多孔预制体内的渗流过程进行深入研究,不仅有助于了解反应熔渗过程缺陷的成因,还有助于揭示特殊渗流现象的成因。本文基于水平集法、N-S方程、杨氏方程,在由光学显微镜图像提取重构的二维孔道内,进行了熔硅毛细熔渗过程的仿真,重点模拟了由40 μm颗粒经模压构成的预制体和基于颗粒级配工艺的预制体内的熔渗过程。结果表明:入渗过程中较大的入口有利于熔渗的快速进行,熔渗过程在同一区域由非饱和渗流逐步向饱和渗流演变;预制体内的大空腔、尖角区与盲孔等孔隙结构有较大概率演化出孔隙型缺陷;预制体的排气出口边界条件与熔渗趋肤成壳现象呈强相关性。

高折射率光学玻璃的研究进展

王衍行, 刘家宇, 李现梓, 杨鹏慧, 竹含真, 韩韬

2024, 43(9): 3438-3445.

摘要 ( 78 )

PDF (2792KB) ( 87 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

作为光学系统的重要组成部分,高折射率光学玻璃具有高折射率、高透过率和高化学稳定性等优异综合性能,能够扩大数码相机、显微镜和虚拟现实(VR眼镜)等设备的视场角(FOV)。目前,高折射率光学玻璃的研究主要涉及:1)利用无容器加工技术制备不含传统玻璃形成体氧化物的高折射率玻璃,但此技术无法实现大尺寸制备;2)在镧系玻璃中通过添加重金属氧化物,确保玻璃具有高折射率的同时,还具有较高的内透过率和成玻能力,目前,已实现工程化制备。本文基于以上两个方面综述了高折射率光学玻璃的国内外研究进展,并对其发展趋势作出了展望。

ZnO对尖晶石微晶玻璃的析晶和性能影响

陈考翔, 王明忠, 饶宇, 崔佳琳, 陶海征, 陆平

2024, 43(9): 3446-3454.

摘要 ( 77 )

PDF (14951KB) ( 95 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

尖晶石微晶玻璃不仅具有良好的透过性能,而且具有优异的机械性能,在盖板玻璃、航空航天、军事、牙科和光学器件领域有着重要的应用。本文研究了ZnO含量对MgO-Al₂O₃-SiO₂(MAS)玻璃析晶和性能的影响。结果表明,随着ZnO含量的增加,玻璃化转变温度逐渐下降,析晶峰温度也向低温区移动,而且析晶峰逐渐增强,说明ZnO的加入能够促进析晶。通过拉曼光谱对玻璃的结构进行分析,发现随着ZnO含量增加,玻璃网络中的Q³、Q³(Zr)以及Q⁴单元逐渐减少,Q²单元逐渐增多,说明玻璃网络结构变得疏松,有利于晶体生长。ZnO的加入提高了热处理后样品的硬度,在920 ℃热处理2 h时ZnO含量为7.5%(摩尔分数)的样品硬度达到最大值,为8.13 GPa。同时,ZnO的加入还改善了高温热处理样品的透过率,样品在可见光范围内的平均透过率大于80%,具有良好的透光性。

两点弯曲下柔性玻璃变形和疲劳行为研究

魏韶山, 饶美娟, 刘小根, 曹大可, 万德田, 郑德志

2024, 43(9): 3455-3461.

摘要 ( 25 )

PDF (2243KB) ( 29 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于两点弯曲法加载方式及原理,分析了柔性玻璃的弯曲变形及疲劳行为,推导了弯曲曲率半径、弯曲应力与板间距之间的定量关系,基于高周疲劳理论,建立了柔性玻璃的应力-寿命(S-N_f)模型。结果表明,两点弯曲作用下,柔性玻璃试样的厚度不会改变其弯曲挠曲线轨迹,通过调节板间距,可获得试验所需的试样弯曲曲率半径。忽略柔性玻璃厚度的影响,试样的弯曲曲率半径与板间距呈线性关系,弯曲最大拉应力与弯曲曲率半径成反比。选择的最小弯曲曲率半径R_min越大,试样疲劳寿命越高,最大弯曲曲率半径R_max值的增大并不会显著影响试样的弯曲疲劳次数。Basquin模型能够有效预测不同交变应力或不同弯曲曲率半径作用下柔性玻璃的弯曲疲劳寿命。

甲烷-烟气流量比对全氧燃烧玻璃窑炉热化学重整过程的影响

曾红杰, 周文彩, 官敏, 沈中杰, 何贵楠, 陈淑勇, 陈家睿, 李红强, 左泽方

2024, 43(9): 3462-3471.

摘要 ( 30 )

PDF (6885KB) ( 26 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

甲烷-烟气流量比显著影响着全氧燃烧玻璃窑炉热化学重整反应的进行。采用常压管式炉对不同甲烷-烟气流量比条件下的甲烷-烟气热化学重整反应进行了实验研究,分析了不同甲烷-烟气流量比对热化学重整反应性能的影响。结果表明:甲烷-烟气流量比显著影响着热化学重整反应有效气产量和重整过程各伴随反应占比;在相同反应时间和气体总流量条件下,当甲烷-烟气流量比为2∶1、测试温度为1 000~1 400 ℃时,热化学重整反应有效气产量和主反应占比最大;过高的甲烷-烟气流量比容易导致甲烷-烟气重整反应过程中甲烷干重整和甲烷蒸气重整反应占比降低,甲烷裂解反应占比增加;甲烷反应速率随甲烷-烟气流量比值的增大而增大,随烟气流量的增加而减小。

室温挤出3D打印HA/β-TCP/DCPA骨支架的复合浆料研究

韩峥, 汪涛, 刘治伟, 聂云鹏, 王雪婷

2024, 43(9): 3472-3478.

摘要 ( 31 )

PDF (7268KB) ( 44 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于3D打印骨支架的骨组织工程是一种具有应用潜力的骨修复策略。本文将植酸螯合改性的羟基磷灰石(IP6-HA)、β-磷酸三钙(β-TCP)与无水磷酸二氢钙(MCPA)按照不同摩尔比混合的复合粉体作为固相,以不同丙三醇(甘油)含量的水溶液作为液相,通过调整复合粉体中IP6-HA粉末的含量与固化液中甘油的含量,制备了能够应用于室温挤出3D打印骨支架的透钙磷石体系磷酸钙复合浆料。结果表明:复合浆料的水化产物主要为HA、β-TCP和无水磷酸氢钙(DCPA);当固化液中甘油含量为50%(质量分数)时,复合浆料均表现出优异的可打印性能与力学性能,抗压强度最高可达19.8 MPa;残余IP6-HA的存在改变了固化样品表面磷灰石的矿化结构并提升了矿化能力;制备的支架结构完整,孔洞均匀,抗压强度可达5.8 MPa。本研究制备的磷酸钙复合浆料能够通过室温挤出式3D打印技术制备骨支架,在3D打印领域具有良好的应用前景。

纤维改性水泥基材料研究进展:水泥稳定基层

陈峰, 仪珂, 王朝辉, 党武娟, 屈希峰

2024, 43(9): 3479-3493.

摘要 ( 33 )

PDF (14282KB) ( 29 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为进一步提升路面半刚性基层抗裂性,促进纤维水泥稳定基层材料应用与发展,本文系统梳理了水泥稳定基层用纤维类型及其物化特性,厘定了水泥稳定基层用纤维适宜长度及掺量,对比评价了不同类型纤维水泥稳定基层力学性能和变形特性,并进一步分析了纤维水泥稳定基层增韧抗裂机理。结果表明:聚酯纤维长度及掺量最大,分别集中于15~50 mm、0.06%~0.08%(质量分数);经纤维改性后水泥稳定基层力学性能及变形特性明显改善,其中,聚乙烯醇(PVA)纤维水泥稳定基层28 d无侧限抗压强度提升程度达6%~34%,聚丙烯纤维水泥稳定基层及PVA纤维水泥稳定基层28 d劈裂强度提升程度均值分别为30%、18%;此外,聚丙烯纤维对水泥稳定基层28 d干缩系数改善效果最优,可降低18%~37%,而PVA纤维水泥稳定基层28 d温缩系数降低程度均值为23%,90 d龄期温缩系数降低程度集中于6%~22%,均处于较高水平;分析纤维水泥稳定基层材料增韧原理可知,纤维主要通过桥接作用削弱基层内部应力集中现象,延缓裂缝发展。

基于产教融合的无机非金属材料工程专业实践教学体系改革与探索

饶美娟, 王发洲, 杨露

2024, 43(9): 3494-3498.

摘要 ( 30 )

PDF (3033KB) ( 15 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

目前,无机非金属材料行业对专业人才的实践创新等综合能力提出了更高要求。根据行业发展与人才需求,武汉理工大学无机非金属材料工程专业开展基于产教融合的实践教学改革与创新。结合材料人才成长规律,明确以培养无机非金属材料领域的战略科学家和高技术工程师为人才培养目标,制定以实践创新能力为核心的专业知识学习、实践技能锻炼和个性化能力提升的培养方案;创建“基础技能强化-工程能力培养-创新思维和能力提高”三个阶段递进式实践教学体系,搭建“认知与基础-综合与设计-研究与创新”实践教学平台,开展实践课程教学,实现学生专业综合能力逐步提升。

当期目录