赵健, 杨鼎宜, 陆世敏, 杨凯璐, 毛翔, 陈龙祥, 王彤章

2025, 44(3): 785-801.

摘要 ( 122 )

PDF (19637KB) ( 76 )

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混凝土强度增加时,延展性会降低,此时混凝土表面易产生裂缝并影响耐久性,因此研究超高强超高韧性水泥基复合材料具有重要意义。本研究通过将超高强混凝土与应变硬化水泥基复合材料设计理论相结合,使用聚乙烯(PE)纤维作为增强材料制备超高强应变硬化水泥基复合材料(UHP-SHCC)。通过层次分析法-基于指标相关性的权重确定方法(AHP-CRITIC)混合加权法对UHP-SHCC的力学性能进行综合评价,得出最佳配合比:硅灰质量掺量为25%,矿粉质量掺量为20%,砂胶比为0.1,PE纤维体积掺量为2.00%,水胶比为0.18。进一步采用波纹型钢纤维、端钩型钢纤维与PE纤维混掺,探究PE纤维与钢纤维的协同效应。研究发现,掺入钢纤维能够大幅度提高UHP-SHCC的初裂抗拉强度,同时在PE纤维失效后钢纤维能够更好地发挥桥联作用,延缓UHP-SHCC试件的破坏,增加UHP-SHCC的极限拉伸应变同时减小裂缝的宽度。

混凝土早强修补材料基准水泥配合比优化研究

李祖仲, 毛浩天, 王亮, 吴志宽, 文硕, 刘卫东

2025, 44(3): 802-810.

摘要 ( 90 )

PDF (5565KB) ( 51 )

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针对在役水泥混凝土构造物的早期病害问题,开展早强修补材料组成研究具有重要的现实意义。本文分别采用硫铝酸盐水泥(SAC)、铁铝酸盐水泥(FAC)与普通硅酸盐水泥(OPC)与进行复配,分析OPC对复配水泥凝结时间及抗压强度的影响,以优化早强修补材料基准水泥配合比,并采用水化热、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及热重分析(TG-DTG)测试研究最优配合比下水泥的水化行为及其水化产物的微观形貌、物相组成及热特性。结果表明:与SAC复配时,SAC与OPC的最优质量配合比为3∶2;与FAC复配时,FAC与OPC的最优质量配合比为4∶1。在最优配合比下,OPC的掺入均缩短了复配水泥体系放热速率峰值出现的时间,降低了总放热量。SEM、XRD及TG-DTG分析均说明了加入OPC后,在硅酸盐水化产物氢氧化钙(CH)及OPC中石膏(CS)的协同作用下,硫铝酸钙水化产物铝胶(AH₃)与CH、CS反应,生成钙矾石(AFt),铁铝酸盐水泥中铁铝酸四钙(C₄AF)与CH、CS反应,生成水化铁铝酸钙固溶体(C₃(A,F)·3CS·H₃₂),均推进了复配水泥的水化进程。研究成果为混凝土早强修补水泥基材料试验研究提供了参考。

SMAF增强PP/PVA混杂纤维工程水泥基复合材料拉伸性能

范淋, 杨曌, 祁小龙, 邓方茜

2025, 44(3): 811-820.

摘要 ( 59 )

PDF (5702KB) ( 32 )

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将超弹性形状记忆合金纤维(SMAF)掺入高延性工程水泥基复合材料(ECC)可制得兼具高延性及自恢复性能的新型复合材料SMAF增强ECC(SMAF-ECC)。制备ECC所用的聚乙烯醇(PVA)纤维原材料价格较高,本文采用价格相对低廉的聚丙烯(PP)纤维部分代替PVA纤维制备PP/PVA混杂纤维ECC;再掺入SMAF,制备出SMAF增强PP/PVA混杂纤维ECC,从而实现复合材料成本的降低。为探究该低成本SMAF-ECC是否仍然具备良好的力学性能,论文通过单轴拉伸试验研究不同SMAF掺量和直径下SMAF-ECC的拉伸性能。结果表明:SMAF掺量和直径对SMAF-ECC材料的拉伸性能影响显著;当SMAF直径为0.2 mm、掺量为0.2%(体积分数)时,SMAF-ECC试件拉伸性能最优,相较于ECC试件,SMAF-ECC试件的初裂应力增幅最高为16.79%,极限拉伸应力、应变分别提高了20.85%、2.87%。

准静态和冲击荷载下应变硬化水泥基复合材料剪切性能研究

刘成, 刘一鸣, 叶群水, 胡涛

2025, 44(3): 821-833.

摘要 ( 55 )

PDF (15505KB) ( 19 )

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为探究应变硬化水泥基复合材料(SHCC)的复杂动态响应,采用特制的机械剪切测试装置与液压测试机,以及新设计的分离式霍普金森拉杆(SHTB)进行测试,以剪切跨度和切口深度为主要剪切参数。通过对两组剪切跨度(2、5 mm)、三组切口深度(3、5、7 mm)的试件进行剪切试验,研究了SHCC的准静态和冲击剪切行为,采用数字图像相关技术(DIC)监测试验过程中的变形和裂纹演化。研究结果表明,剪切跨度影响了SHCC的剪切行为。剪切跨度和切口深度可以控制剪切和拉伸破裂的传播,通过选择适当的剪切形状,可以实现主导试件的剪切破裂。较小的剪切跨度导致剪切力更高和主要剪切裂纹传播区域更窄,减弱了材料的性能。在准静态加载和冲击加载条件下,3 mm切口深度试件表现出较高的自我约束和更高的断裂力,试件为混合破坏模式(压缩-剪切)。而7 mm切口深度试件均表现出最有利的剪切破裂模式,具有垂直剪切裂缝,试件的剪切断裂以裂纹滑移为主。因此,7 mm切口深度试件在重力加载的SHTB测试可用于准确评估复杂矿物基材料的剪切特性。本研究可为水泥基复合材料性能优化的研究提供理论基础。

纳米SiO₂和混杂纤维增强环氧树脂水泥基修复材料的抗折性能和微观结构

张鹏, 吴靖江, 张承实, 尉晓雪, 代小兵

2025, 44(3): 834-841.

摘要 ( 53 )

PDF (8681KB) ( 25 )

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水泥基材料因强度高、易于施工而被广泛应用于土木工程,但脆性较大、抗折性能差的缺点也限制了其在有高抗折要求条件下的应用。为提高其抗折强度,环氧树脂乳液、纳米SiO₂和聚乙烯醇(PVA)-钢混杂纤维被掺入水泥基材料。为研究环氧树脂乳液、纳米SiO₂和PVA-钢混杂纤维对水泥基修复材料抗折性能和微观结构的影响,通过抗折强度试验和扫描电子显微镜测试,分别测得了水泥基修复材料的抗折强度和观察了其微观结构。结果表明,随着环氧树脂乳液掺量从0%增加到12%(质量分数),水泥基修复材料的抗折强度呈先上升后下降的趋势,最大抗折强度可达7.44 MPa。纳米SiO₂和PVA-钢混杂纤维均能够提升水泥基修复材料的抗折强度超过45%,其中钢纤维对抗折强度的提高效果更显著。掺加环氧树脂乳液和纳米SiO₂能够明显提高基体内部结构的致密性,从而改善水泥基修复材料的抗折性能。此外,聚合物可以附着于掺入纤维的表面,改善纤维与基体间的黏结作用。本研究将为水泥基材料在高抗折工况下的应用提供参考。

水浸-室内环境下开裂微生物砂浆的长期修复能力试验研究

王立成, 邹凯

2025, 44(3): 842-851.

摘要 ( 46 )

PDF (19883KB) ( 21 )

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要通过微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)实现修复混凝土裂缝的目标,应保证掺入混凝土的微生物具备长期修复能力。采用裂缝测量、X射线衍射(XRD)、能量色散X射线光谱(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,研究了掺有假坚强芽孢杆菌的微生物砂浆试件在水浸-室内环境条件下的长期修复能力。试验结果显示,经150 d水浸后,初始裂缝宽度小于200 μm的试件在经过12 d修复后,裂缝面积修复率超过80%,最大裂缝修复宽度达到507.8 μm。在1 500 d龄期试件表面观察到更致密的白色沉淀,但进一步减小裂缝宽度的效果有限。1 500 d龄期试件的锯切面上观察到了白色沉淀,证明假坚强芽孢杆菌在砂浆中具备长期修复能力。通过XRD、EDS和SEM分析发现,微生物诱导生成的方解石是裂缝内的主要自修复产物。

基于低场核磁共振的硫铝酸盐水泥砂浆孔结构演变研究

王丹, 薛善彬, 白如飞, 郭哲名

2025, 44(3): 852-861.

摘要 ( 41 )

PDF (8252KB) ( 14 )

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本文研究了不同水灰比(W/C)硫铝酸盐水泥(SAC)砂浆力学性能与毛细吸水性能随龄期的演化规律,基于低场核磁共振(LF-NMR)技术表征了SAC砂浆特定龄期孔结构与硬化过程中的动态孔结构,结合压汞法、吸水数据和理论模型讨论了LF-NMR测试中SAC砂浆表面弛豫速率的取值。结果表明,经0.5 d标准养护后,0.45、0.50和0.55水灰比SAC砂浆的抗压强度和抗折强度分别为23.5、20.8、16.2和4.2、3.9、3.6 MPa,基本可达28 d龄期的60%以上。0.5 d龄期时,不同水灰比SAC砂浆的毛细吸水系数为0.020~0.042 g·cm^-2·min^-0.5。3 d龄期时,毛细吸水系数下降了18.5%~25.0%,此后至28 d龄期时变化较小。加水拌和后的0.5 d内,SAC砂浆孔结构快速演化,孔隙率和孔径分布在0.5~3 d龄期间逐渐稳定。利用毛细吸水系数等数据和理论模型估算的代表性毛细管直径与基于LF-NMR T₂谱测定的SAC砂浆孔隙直径间存在密切关联,当快交换模型中表面弛豫速率取值范围为0.005 5~0.042 0 μm/ms时,二者较为接近。

矿物掺合料对水泥胶砂抗硫酸盐侵蚀性能的影响

王丽军, 祝鹏程, 普如敏, 周小涵, 王志清

2025, 44(3): 862-871.

摘要 ( 76 )

PDF (13151KB) ( 40 )

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富硫酸盐环境下的隧道工程施工,应重视混凝土结构的耐腐蚀问题。本研究依托云南牟元高速公路隧道项目,采用干湿循环硫酸盐侵蚀的方法,探究不同矿物掺合料(粉煤灰、石灰石基微粉、硅基微粉)单掺或复掺对混凝土表观形貌、质量、抗压强度的影响,并利用扫描电子显微镜和X射线衍射等手段分析了试件的微观结构和产物变化。结果表明,石灰石基微粉和硅基微粉具有良好的填充效果及火山灰活性,50 ℃水浴养护7 d后,可生成额外的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,减少钙相的脱出,降低试件表观形貌破坏程度、质量损失与抗压强度损失。经历75个干湿循环侵蚀后,纯水泥、单掺10%粉煤灰、单掺10%石灰石基微粉、单掺10%硅基微粉、复掺5%粉煤灰和5%硅基微粉试件质量下降21.7%、32.2%、16.9%、12.1%和20.1%,腐蚀后强度分别占初始值的79.3%、49.9%、101.5%、95.4%和84.5%。当试件中包裹氢氧化钙(CH)晶体的C-S-H凝胶被严重侵蚀后,干湿循环条件使CH晶体与空气中的CO₂频繁接触,反应生成大量碳酸钙晶体。

碳化养护对含再生微粉泡沫混凝土性能的影响

叶涛华, 周子晗, 肖建庄, 段珍华

2025, 44(3): 872-882.

摘要 ( 65 )

PDF (10058KB) ( 46 )

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泡沫混凝土因具有优异的保温性能而被广泛应用,但其生产过程中大量使用水泥导致碳排放量较高。本文研究了废弃混凝土再生微粉取代和碳化养护技术对泡沫混凝土性能的影响。28 d标准养护下,与未取代的试件相比,当再生微粉质量取代率为10%时,试件的性能相似,当取代率为30%时,试件的孔隙率增幅为10.9%,抗压强度降幅为21.3%,导热系数降幅为11.7%。与28 d标准养护的同类试件相比,当碳化养护龄期为3 d时,试件的性能差异较小,当碳化养护龄期为7 d时,试件的孔隙率降幅为4.6%~13.4%,抗压强度增幅为9.8%~16.7%,导热系数增幅为6.4%~11.3%。所有试件均满足非承重保温隔热外墙材料的规范要求,且性能优于现有文献报道的泡沫混凝土。此外,本文表征了上述技术对泡沫混凝土物相组成的影响,并强调了新型泡沫混凝土的高固碳率,约为12.99%(以5 mm表层计)。综上所述,再生微粉取代与碳化养护的结合显著提高了泡沫混凝土的性能和固碳效果,有助于制备新型低碳泡沫混凝土产品。

钢纤维再生混凝土劈裂拉伸力学性能与破坏机理

孙小飞, 吴天乾, 余振鹏, 潘丽君

2025, 44(3): 883-891.

摘要 ( 53 )

PDF (12559KB) ( 26 )

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再生骨料相较于普通骨料具有较低的力学性能、较高的吸水率和孔隙率等特征,由其制成的再生混凝土力学性能较差。本文通过掺入钢纤维和强化再生骨料联合方式,结合数字图像相关技术,应用电液伺服试验机对钢纤维再生混凝土劈裂拉伸力学性能展开试验研究。同时应用细微观测试技术,从界面形态和界面尺度角度揭示钢纤维掺量和强化再生骨料对钢纤维再生混凝土受拉力学性能影响机理。结果表明,当钢纤维掺量较高时,混凝土破坏形态受骨料类型的影响不再显著,含有钢纤维的混凝土劈裂拉伸破坏形态呈现多裂缝和韧性特征。强化再生骨料混凝土抗拉强度相比普通混凝土提高了2.56%~3.50%。强化再生骨料混凝土抗拉强度受钢纤维掺量影响最为显著,最大提高幅度为40.50%;强化再生骨料混凝土和再生混凝土抗裂性能受钢纤维掺量影响显著高于普通混凝土。研究成果可为再生混凝土强化研究与工程应用提供重要理论基础。

硬石膏对蒸养混凝土力学性能及水化过程的影响

王海亮, 李祥飞, 钱逸群, 张毅, 李永涛

2025, 44(3): 892-904.

摘要 ( 55 )

PDF (15295KB) ( 35 )

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硬石膏是提升蒸养混凝土力学性能的重要掺合料之一,本文通过力学性能、X射线衍射、热重分析、压汞测试、扫描电子显微镜、氯离子渗透及冻融循环试验研究了硬石膏掺量对蒸养混凝土抗压强度、水化产物、孔隙率、微观结构和耐久性的影响。结果表明,硬石膏提高了蒸养混凝土的线性膨胀率,当硬石膏掺量由0%(质量分数)提升至25%时,蒸养6 h后线性膨胀率由0.03%增大至0.25%。当硬石膏掺量为15%时,相较于空白试样,蒸养混凝土的3和28 d抗压强度分别提升14.4%和10.5%。硬石膏的掺入有助于提高钙矾石及水化硅酸钙(C-S-H)生成量,细化孔隙,降低有害孔数量,致密化蒸养混凝土内部结构,提高抗氯离子渗透能力。随着硬石膏掺量增加,体系中钙矾石生成量明显增加,后期开裂风险提高。当硬石膏掺量高于15%时,蒸养混凝土抗冻性能明显下降,硬石膏掺量应控制在5%~10%,此时蒸养混凝土具有较好的力学性能和耐久性。

船闸三级配混凝土中氯离子传输行为的细观模拟研究

唐博文, 丁平祥, 张楠, 梁梓豪, 范志宏

2025, 44(3): 905-914.

摘要 ( 34 )

PDF (11421KB) ( 14 )

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针对船闸工程中采用湿筛二级配混凝土表征三级配混凝土氯离子扩散系数所产生的较大偏差问题,建立了湿筛二级配混凝土和三级配混凝土的氯离子扩散模型。在此基础上,探讨了界面过渡区(ITZ)厚度、粗骨料体积分数等对三级配混凝土氯离子传输行为的影响。此外,还对比分析了湿筛二级配混凝土与三级配混凝土的氯离子扩散行为及耐久性寿命预测结果的差异。模拟结果表明:随着粗骨料体积分数及ITZ厚度的增大,三级配混凝土的氯离子扩散系数显著降低;在骨料的稀释效应、曲折效应和ITZ效应中,ITZ效应起主导作用。此外,湿筛二级配混凝土在侵蚀720、1 800 d时的氯离子扩散系数为三级配混凝土的1.77、1.86倍。采用湿筛二级配混凝土替代三级配混凝土进行寿命预测时,评估结果存在低估的风险。

高温后纤维混凝土受压破坏力学及声发射特性研究

王强, 王嘉成, 王南, 张伟, 徐东宇

2025, 44(3): 915-923.

摘要 ( 34 )

PDF (6796KB) ( 21 )

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为探究温度、纤维类型对高温后混凝土单轴受压性能的影响,对普通混凝土、聚丙烯仿钢纤维混凝土、聚丙烯仿钢纤维-钢纤维混凝土试块进行不同温度(20、200、400和600 ℃)下单轴压缩试验,并使用声发射监测系统对混凝土受压破坏过程进行监测。根据声发射与单轴压缩试验得到的数据对混凝土在高温后的损伤行为进行分析。结果表明:混凝土受压破坏过程分为压密阶段、裂纹扩展阶段及失稳开裂阶段,对应的声发射过程分为接触期、缓增期和陡增期;不同温度下各试样的抗压强度损失率范围为9%~49%;通过对声发射信号定量分析可知聚丙烯仿钢纤维、聚丙烯仿钢-钢纤维的掺入可以降低混凝土200、400、600 ℃下的初始损伤。

垫条宽度对堆石混凝土劈裂抗拉强度的影响

陈新孝, 王志新, 杨艳, 罗滔

2025, 44(3): 924-935.

摘要 ( 39 )

PDF (36796KB) ( 23 )

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为研究垫条宽度对堆石混凝土(RFC)劈裂抗拉强度的影响,构建了边长为600 mm的RFC立方体离散元模型,结合已有普通混凝土及RFC立方体试件劈裂抗拉强度试验的相关成果,探讨了大尺寸RFC立方体试件模型在劈裂抗拉强度试验中垫条宽度的合理取值问题。结果表明:当垫条宽度小于15 mm时(相对垫条宽度为0.025),RFC立方体试件在垫条轴线平面会发生局部剪切破坏;当相对垫条宽度为0.033时,垫条宽度对不同尺寸普通混凝土和RFC立方体试件劈裂抗拉强度的影响程度较接近;当相对垫条宽度大于0.042后,RFC立方体试件中堆石的骨架作用阻碍了裂纹的扩展,导致垫条宽度对RFC立方体试件劈裂抗拉强度的影响显著加大。建议大尺寸RFC立方体试件劈裂抗拉强度试验的相对垫条宽度按0.033取值。

铝硅酸盐固废矿相活化重构与技术应用展望

任艺凌, 张建波, 李会泉, 李少鹏, 武文粉, 郭茹, 续文钧

2025, 44(3): 936-952.

摘要 ( 80 )

PDF (14688KB) ( 70 )

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铝硅酸盐固体废物(ASW)在工业生产中大量排放,主要成分为SiO₂和Al₂O₃。ASW来源广泛、廉价易得且含有大量高附加值元素,可用于元素提取和高质材料制备。然而,非晶相和多种晶体共存的矿相结构特点导致ASW反应活性较低。因此,提高反应活性是实现ASW资源化利用的关键前提。本文对国内外典型ASW的活化方式及机理进行了分析总结,从非晶相和晶相结构入手,分析了典型ASW的结构特征与反应活性的关联性,明晰了具有不同矿相特性的典型ASW所需的活化方式,并梳理归纳了不同活化方式对ASW反应活性的影响机制,介绍了ASW的典型协同活化方式及应用领域,展望了ASW活化利用的未来发展,为ASW高效活化和资源循环利用提供借鉴。

磷石膏基胶凝材料的力学性能及应用研究进展

温小韵, 童雄, 尚江涛, 车远, 陈柯臻, 谢贤, 范培强

2025, 44(3): 953-969.

摘要 ( 94 )

PDF (5385KB) ( 57 )

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磷石膏基胶凝材料是由磷石膏、辅助胶凝材料、外加剂等原料按照一定比例混合形成,具有一定机械强度的硬化体,在建筑、道路、环境治理等领域具有广阔的应用前景。本文依据国内外现有的磷石膏制备胶凝材料的研究成果,综述了磷石膏基胶凝材料的反应机理及应用进展,总结了磷石膏基胶凝材料力学性能的影响因素,包括磷石膏的类型、杂质、掺量、粒径、辅助掺合料及外加剂等。最后,对磷石膏基胶凝材料的发展方向进行了展望,提出了未来探索新型高效除杂工艺的同时,应发展复合型和功能型高强磷石膏基胶凝材料,并协同其他固废降低材料浸出毒性的风险。

TiO₂对高岭岩型煤矸石微晶玻璃析晶行为与性能的影响

雷月恒, 李阔, 李锦涛, 康行健, 卢浩, 李晓光, 刘钦甫

2025, 44(3): 970-980.

摘要 ( 50 )

PDF (14066KB) ( 314 )

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为促进我国华北地区高岭岩型煤矸石的大宗高值利用,发展矿区循环经济,本文以山西斜沟煤矿产出的高岭岩型煤矸石为主要原料,采用烧结法成功制备出钙长石微晶玻璃。利用X射线荧光光谱、X射线衍射、差示扫描量热法及扫描电子显微镜等分析方法,并结合微晶玻璃的性能测试,探究不同TiO₂含量对微晶玻璃制备过程中基础玻璃的析晶行为及制备出的钙长石微晶玻璃性能影响。结果表明,随着TiO₂添加的质量分数从1.09%增加到7.09%,基础玻璃的析晶峰温度从979.3 ℃下降至915.8 ℃,所生成的主晶相均为钙长石,说明TiO₂含量升高有助于降低微晶玻璃的晶化温度且不改变晶相种类。适当添加TiO₂可以促进晶核大量生成,晶粒数量显著增加,单个晶体颗粒变细从而增加微晶玻璃致密性,提高微晶玻璃理化性能。TiO₂质量分数为5.09%的基础玻璃在800 ℃核化2 h、1 025 ℃晶化2 h后所获得微晶玻璃的体密度达到2.88 g·cm^-3,耐酸度为97.93%,耐碱度为99.98%,抗弯强度达到124.5 MPa,制得的微晶玻璃性能优异,具有良好应用前景。

自燃煤矸石骨料强化及其对混凝土力学性能的影响

李辉, 李冬, 刘世

2025, 44(3): 981-991.

摘要 ( 42 )

PDF (11994KB) ( 21 )

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自燃煤矸石用作混凝土骨料时,物理性能不及天然碎石,为了进一步扩展自燃煤矸石在建材领域资源化利用,采用水泥浆对其进行强化处理,研究了裹浆强化(水灰比为0.5~1.0)、复合强化(水玻璃浸泡、内掺硅灰、加压浸泡)对自燃煤矸石粗骨料表观密度、吸水率、压碎值、针片状含量和粒径分布的影响。分析了各强化方式对混凝土立方体抗压强度与劈裂抗拉强度的变化。总结了骨料强化后的轴长比、圆度、周长棱角性指数等形状参数的变化和对混凝土强度的影响,引入分形几何,通过试件破坏时裂缝的分形维数验证骨料形状对混凝土强度的增强效果。试验结果表明:当水灰比为0.7时裹浆强化的骨料性能最佳,混凝土28 d抗压强度较未强化试件提升了11.08%;复合强化的三种方法(水玻璃浸泡、内掺硅灰、加压浸泡)均可进一步强化骨料,混凝土28 d抗压强度较未强化试件分别提升了25.76%、22.44%和25.21%。骨料的形状参数和混凝土破坏时裂缝的分形维数可以定量反映骨料强化对混凝土强度的提升。

福建某钨矿重选尾矿中石英制备硅微粉研究

马博华, 杨思原, 李克尧, 任浩, 叶子乾, 包申旭

2025, 44(3): 992-1000.

摘要 ( 59 )

PDF (9637KB) ( 14 )

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硅微粉是一种重要的无机非金属材料,主要由石英砂或岩石经过破碎、粉磨、分级、提纯等一系列加工过程而得到,通常具有较高的纯度和较小的粒径分布。本文以福建某钨矿重选尾矿综合利用分离出的石英产品为原料,通过浮选-酸浸-超细磨-离子清洗-改性等工艺成功制备出超细硅微粉产品。结果表明,超细硅微粉的主要化学成分(质量分数)为SiO₂(99.820 0%)、Fe₂O₃(0.001 8%)、Al₂O₃(0.041 0%),水萃取液的pH值为7.08,电导率为6.26 μS/cm,Na⁺浓度为0.24 ppm(1 ppm=10^-6)、Cl^-浓度为2.94 ppm,吸油值为21.36 g/100 g,这些指标均优于《电子及电器工业用二氧化硅微粉》(SJ/T 10675—2002)电子级活性硅微粉的质量要求。本研究为矿山金属尾矿高值化有效利用提供了思路和方法,对于促进资源循环利用和环境保护具有积极的意义。

赤泥制备脱硫剂及其脱硫机理

张旭明, 王伟强, 张风頔, 邹欣伟

2025, 44(3): 1001-1010.

摘要 ( 90 )

PDF (9990KB) ( 22 )

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为实现利用赤泥去脱除烟气中SO₂的目标,以赤泥和粉煤灰为原料,活性炭为造孔剂,硅酸钠为粘结剂,采用挤压成型然后煅烧制备干法脱硫剂并对其脱硫机理进行探究。研究了造孔剂、粘结剂的添加量和脱硫温度对脱硫剂脱硫性能的影响,最终确定脱硫剂的配合比(质量比)为m(赤泥)∶m(硅酸钠)∶m(粉煤灰)∶m(活性炭)=70∶20∶15∶10,当脱硫温度为250 ℃时,脱硫性能达到最佳,穿透时间为163 min,穿透硫容达10.484%。结果表明,赤泥制备脱硫剂脱除SO₂主要靠表面吸附机制和金属氧化物与SO₂的反应机制。表面吸附主要依赖脱硫剂的孔径分布、比表面积、丰富的孔结构和表面活性中心。金属氧化物能对SO₂起到吸附作用并发生化学反应,金属氧化物含有的大量晶格氧和吸附氧可以催化化学反应进行,提高脱硫效率。

聚乙烯纤维增韧高强石膏性能研究

谭燕, 王程, 龙雄, 周丽君, 严熙, 余江滔

2025, 44(3): 1011-1020.

摘要 ( 38 )

PDF (9553KB) ( 18 )

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为降低高强石膏的脆性,以聚乙烯纤维为增韧材料,通过抗压、三点弯曲、单轴拉伸及吸水率试验,探究聚乙烯纤维掺量对高强石膏性能的影响,并结合SEM对聚乙烯纤维增韧高强石膏微观形貌进行分析,揭示聚乙烯纤维对高强石膏宏观性能的作用机制。结果表明:随着聚乙烯纤维掺量的增加,高强石膏的吸水率增大,抗压强度降低,弯曲强度与拉伸性能呈先减小后增大的趋势;当聚乙烯纤维体积分数达到2.0%时,弯曲强度与拉伸性能提升最为明显,相较于对照组,高强石膏的弯曲强度提升了86.06%,拉伸应变增加了4.45%,极限拉伸应力提高了102.78%。聚乙烯纤维的掺入使得高强石膏表现出了优异的拉伸应变硬化性能,韧性得到显著提高。根据拉伸试验结果,对聚乙烯纤维增韧高强石膏的拉伸应力-应变曲线进行回归分析,建立了拉伸本构模型,可为纤维增韧高强石膏性能分析提供参考。

矿渣和黄磷渣粉磨性能和胶凝性能对比试验

华腾飞, 和振海, 孙印国, 刘云, 陈雪峰, 陈静, 张峰

2025, 44(3): 1021-1031.

摘要 ( 41 )

PDF (13899KB) ( 18 )

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为了验证云南省生产的黄磷渣作为辅助胶凝材料的可行性,本文对比研究了矿渣和黄磷渣的粉磨性能和胶凝性能,并对它们作为辅助胶凝材料的性能进行了分析比较。结果表明,矿渣和黄磷渣具有相似的化学成分和矿物相,经历相同粉磨时间后,矿渣和黄磷渣的粒径分布、比表面积和微观形貌相似。矿渣和黄磷渣比表面积的增大促进了水泥的水化,提高了矿渣和黄磷渣自身活性,且在相似比表面积下,矿渣的活性高于黄磷渣。矿渣和黄磷渣的加入对水泥胶砂的后期强度有很大贡献,水泥胶砂的后期强度随着矿渣和黄磷渣比表面积的增大逐渐增大。当矿渣和黄磷渣比表面积为340和521 m²/kg时,单掺30%(质量分数)矿渣和黄磷渣的水泥胶砂28 d抗压强度分别为46.5和47.3 MPa,均大于纯水泥胶砂。当矿渣和黄磷渣比表面积分别为775和802 m²/kg时,水泥胶砂28 d抗压强度分别为58.7和50.9 MPa。总的来说,本研究中黄磷渣是一种可利用的具有较高活性的辅助胶凝材料,但应注意黄磷渣对水泥基材料的缓凝作用。

硅粉/橡胶混凝土的力学性能及细观模拟

杨刚, 葛浪潮, 谢森辉, 冯小俊, 宋子龙, 何炯辉, 李庚英

2025, 44(3): 1032-1040.

摘要 ( 46 )

PDF (15481KB) ( 30 )

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为了提高废弃橡胶的用量并获得符合设计要求的混凝土,本文研究了硅粉掺量和废弃橡胶掺量对混凝土28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响,并采用扫描电子显微镜观察混凝土的微观形貌,利用ABAQUS有限元软件对混凝土的受压破坏过程进行细观模拟。结果表明:废弃橡胶掺量越高,混凝土的力学性能越低;硅粉可以改善橡胶混凝土的力学性能,最优用量为7%(质量分数);复掺7%硅粉和15%(体积分数)橡胶的混凝土力学性能与基准混凝土相当,其28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度分别为50.3、3.56和2.64 MPa,分别比单掺15%橡胶的混凝土提高了24.2%、13.4%和10.0%,满足C40混凝土的设计要求。橡胶-水泥砂浆界面存在缺陷,橡胶掺量越多则微观缺陷越多。掺入橡胶后,微细裂缝由粗骨料界面向橡胶颗粒界面迁移,且橡胶掺量越高,橡胶颗粒界面的微细裂缝越多;硅粉减少了橡胶颗粒界面的裂缝,提高了混凝土的强度。

赤泥-粉煤灰-电石渣复合胶凝材料的力学性能及水化机理

李钰佳, 段思宇, 吴浩, 史晓凯, 韩晓亮, 赵佩伦, 马志斌

2025, 44(3): 1041-1049.

摘要 ( 60 )

PDF (10088KB) ( 28 )

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以赤泥、粉煤灰和电石渣为主要原料,分别制备了赤泥-粉煤灰、赤泥-电石渣和粉煤灰-电石渣二元体系,赤泥-粉煤灰-电石渣三元体系的复合胶凝试块。以不同养护龄期胶凝试块的抗压强度为主要指标,比较了赤泥、粉煤灰和电石渣的胶凝效应大小,并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜及能谱仪(SEM-EDS)和热重分析仪(TGA)对不同胶凝试块的物相组成、分子键结构、微观形貌及热失重特性进行分析,以研究不同胶凝体系的水化机理。结果表明,赤泥-粉煤灰-电石渣表现了更大的协同胶凝效应,当赤泥、粉煤灰和电石渣的掺量分别为35%、30%和35%(质量分数)时,试块28 d抗压强度可达25.4 MPa。相比二元胶凝体系,三元胶凝体系试块水化程度更高,产物更复杂,SEM分析表明三元体系试块呈现水化硅铝酸钠(N-A-S-H)、水化硅铝酸钙(C-A-S-H)凝胶与原料相互联结形成三维网状结构的微观形貌,结构更加致密,力学性能更好。

固废基掺合料的调制及其对复合胶凝材料抗氯性能的影响

黄飞衡, 辛扬帆, 姜葱葱, 王昱, 张丽娜, 程新, 卢晓磊, 刘绍锐

2025, 44(3): 1050-1056.

摘要 ( 45 )

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开展大宗固废综合利用是我国深入实施可持续发展战略的重要内容。赤泥与煤矸石均属于我国的大宗工业固废,具有量大、应用面广、环境影响突出、应用前景广阔的特点。本文设计以赤泥、煤矸石及锂渣等为原料的固废基掺合料,并利用固废基掺合料替代水泥制备复合胶凝材料。探究固废原料配合比、固废基掺合料替代水泥比例对复合胶凝材料力学性能、抗氯离子侵蚀能力、孔结构及微观形貌的影响规律。结果表明,固废基掺合料虽然降低了复合胶凝材料的力学性能,但能够显著提升抗氯离子侵蚀能力。赤泥、煤矸石、锂渣协同配制优化了固废基掺合料的矿相组成,使得固废基掺合料固溶微量元素,形成高活性固溶体矿物。尤其是锂渣的加入,能够进一步提升复合胶凝材料的水化活性,提高力学强度及抗氯离子侵蚀能力。本研究有望为固废基掺合料的开发与应用提供理论参考。

碱激发钢铁固废混凝土强度形成机理

刘德坤, 孙琦

2025, 44(3): 1057-1068.

摘要 ( 79 )

PDF (25043KB) ( 120 )

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为综合利用钢铁固废,本文采用钢渣、矿渣、铁尾砂和天然碎石为原料,NaOH和Na₂SiO₃为激发剂进行混凝土制备。探究了钢渣和矿渣质量比、铁尾砂替代率、碱用量和碱模数对混凝土工作性能和力学性能的影响。通过微观测试和pH值试验揭示了碱激发钢铁固废混凝土的水化机理。结果表明,铁尾砂的加入改善了集料颗粒级配,提高了混凝土整体密实度。激发剂促进了钢渣和矿渣活性矿物的溶解,加快了混凝土水化反应进程。钢渣的掺入为C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶和Ca(OH)₂晶体的形成提供了丰富的Ca²⁺。当钢渣和矿渣质量比为1∶9、铁尾砂替代率为45%(质量分数)、碱用量为6%(质量分数)、碱模数(SiO₂和Na₂O的摩尔比)为1.4时,碱激发钢铁固废混凝土28 d抗压强度达到47.6 MPa。

多源固废制备掺合料的活性评价及水泥水化产物微观性能

司马笑情, 谢祥兵, 李广慧, 刘晨晨, 张艺林, 司斌, 季旸, 邵景干

2025, 44(3): 1069-1079.

摘要 ( 84 )

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工业废渣中的粒化高炉矿渣粉(BFS)和粉煤灰(FA)因典型的火山灰活性已成为制备硅酸盐水泥的主要掺合料,而建筑固废中的再生砖粉(RBP)和再生混凝土粉(RCP)与BFS和FA混合制备活性掺合料是拓展多源固废资源利用的重要途径。本文以RBP、RCP、FA、BFS为原料,采用湿法球磨制备掺合料,以掺合料掺量为变量进行胶砂的抗压强度试验,采用火山灰比强度法对掺合料的活性进行评价,并通过XRD、TG-DTG、SEM及EDS对水化产物进行分析。结果表明:四种固废粉制备的掺合料可以有效替代部分水泥,含掺合料的水泥胶砂90 d抗压强度最高可达74.2 MPa;RCP与RBP因具有火山灰反应活性,反应后水化产物氢氧化钙(CH)相的衍射峰强度下降、水化硅酸钙凝胶(C-S-H)衍射峰加宽;RCP和RBP中的Ca²⁺、Si²⁺可促进FA和BFS中硅铝物质活化作用,利用活性硅铝矿物协同作用制备的活性掺合料BCFFS1的各组分最佳配合比(质量分数)为15%RBP、15%RCP、15%FA、5%BFS。活性掺合料的应用不仅有助于提高多种固废材料的利用效率,还有助于降低建筑行业对普通水泥依赖。

硫酸盐环境下PVA纤维废玻璃粉混凝土力学性能及微观结构特征

赵毅, 陈思文, 于水生, 孙玉周, 吴帅

2025, 44(3): 1080-1090.

摘要 ( 45 )

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为了研究硫酸盐干湿循环下聚乙烯醇(PVA)纤维废玻璃粉混凝土的耐久性,本文采用两种粒径的废玻璃粉取代混凝土中的部分水泥,同时改变PVA纤维的体积掺量,设计了硫酸盐干湿循环试验,测定了干湿循环后废玻璃粉混凝土的抗压强度和抗弯强度,并利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)探究了PVA纤维废玻璃粉混凝土的微观结构特征,最后基于Weibull函数建立了耐久性退化模型来预测混凝土寿命。结果表明:废玻璃粉粒径为(30,75] μm时抗硫酸盐侵蚀性能较好;PVA纤维对混凝土产生内部裂纹起到了有效的阻碍作用,随着PVA纤维掺量的增加,PVA纤维废玻璃粉混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能增强,在PVA纤维掺量为1.0%(体积分数)时抗硫酸盐侵蚀性能最好;建立的耐久性退化模型预测PVA纤维体积掺量为1.0%的废玻璃粉混凝土在硫酸盐溶液环境中干湿循环的最长使用寿命可达224 d。

基于多源异构的建筑垃圾再生料性能影响研究

孙吉书, 刘岚彬, 薛丹璇, 陈永昊

2025, 44(3): 1091-1101.

摘要 ( 51 )

PDF (9938KB) ( 29 )

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为将建筑垃圾应用于道路工程建设,探究了不同配合比的水泥稳定建筑垃圾再生料路用性能的变化规律及其多源影响因素,选用多个建筑垃圾掺量(体积分数为20%、40%、60%、80%、100%)、三个砖砼比例(砖砼体积比为1∶1、1∶2、全砼)、两个水泥掺量(外掺质量分数为4%、5%)进行配合比设计,通过进行击实、无侧限抗压强度、劈裂强度试验及水稳定性、抗冻性能、干缩试验对路用性能及其变化规律进行了系统研究,并利用灰色关联分析算法分析集料中不同配合比变量对路用性能的影响程度大小。结果表明:随着建筑垃圾掺量的增加、砖砼比的增大、水泥掺量的减少,再生料的7、28 d无侧限抗压强度、劈裂强度、水稳定性、抗冻性能均有所降低;干缩系数随水泥掺量增加而增大;配合比变量对路用性能的关联度从大到小依次为水泥掺量、建筑垃圾掺量、砖砼比。在水泥掺量为4%、建筑垃圾掺量为80%、砖砼比为1∶2时仍可满足二级及以下公路中、轻交通的基层要求。

铬铁尖晶石黑色哑光釉的呈色探析

艾蝶, 邓腾飞

2025, 44(3): 1102-1109.

摘要 ( 43 )

PDF (7891KB) ( 18 )

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通过调控铬铁尖晶石中铁铬比,在1 200 ℃条件下,烧制出了一系列铬铁尖晶石黑色哑光釉,并研究了不同铁铬比条件下制备的黑色色料对哑光釉呈色的影响规律及呈色机理。结果表明,当色料配方为m(Fe₃O₄)∶m(Cr₂O₃)=80∶20(质量比)时,烧制成的釉黑色最深,其L^*、a^*与b^*值分别为15.90、-0.75、0.94,釉中n(Fe³⁺)∶n(Fe²⁺)=60.38∶39.62(摩尔比),Fe²⁺的含量最高,有利于黑色的加深。釉呈黑色是由Fe³⁺、Fe²⁺和Cr³⁺三种离子在可见光下光学效果的叠加所导致的,其中四配位的Fe³⁺呈棕红色,六配位的Cr³⁺呈绿色,六配位的Fe²⁺呈青绿色,三种颜色叠加,能吸收可见光的所有波长,使釉呈现出黑色。所制备的黑色哑光釉主要晶相为硅灰石相,硅灰石晶粒随机分布在釉中,晶粒尺寸在10 μm以内,产生消光效果,使釉面具有柔和哑光质感。

热解气氛对氮化硼纤维相转变-力学性能的影响研究

齐学礼, 丁伟宸, 程之强, 姚建尧

2025, 44(3): 1110-1122.

摘要 ( 43 )

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氮化硼(BN)纤维是制备超高温陶瓷基透波复合材料的重要增强体,是高马赫数飞行器透波天线罩发展和应用的关键材料。因此深入研究BN纤维微观结构和力学性能的关系对新一代装备的发展显得尤为重要。本研究采用熔融纺丝法制备BN前驱体纤维,并进一步对纤维无机化及陶瓷化热处理过程中的结构及性能进行了系统表征。BN前驱体纤维经过无机化转变成无机非晶BN中间体纤维,再经过高温烧结变成微晶BN纤维,最终形成只有B—N—B结构的六元环。研究探讨了N₂和NH₃气氛下热处理过程中纤维的微观形貌、结构转变、结晶性及力学性能的变化规律。结果表明,采用NH₃作为反应气氛时,所得BN中间体纤维结构致密,具有一定晶格条纹的BN微晶粒(t-BN),碳含量仅为0.09%(质量分数),经过陶瓷化后的BN-10NH-16纤维拉伸强度和弹性模量分别达到了832.14 MPa和74.88 GPa。采用N₂作为反应气氛时,所得BN中间体纤维截面出现明显的孔洞缺陷,但无微晶粒生成,碳含量为18.00%(质量分数),经过陶瓷化后的BN-10N-16纤维拉伸强度和弹性模量分别达到了383.98 MPa和71.73 GPa。XRD和HRTEM测试结果表明,1 600 ℃、NH₃气氛下无机化的BN-10NH-16纤维结晶度大幅提高,并沿着纤维的轴向存在一定的取向度,纤维的力学性能显著提升。同时,通过威布尔分布拟合,验证了纤维微结构缺陷与力学性能之间的关系,这为后续高性能BN纤维的制备提供了重要的参考依据。

不同烧结助剂无压烧结α-SiC的性能对比研究

龙绍军, 刘喆, 秦媛, 孙超, 张海明, 何勇, 郑继云

2025, 44(3): 1123-1132.

摘要 ( 50 )

PDF (19446KB) ( 20 )

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基于无压烧结技术,本文以6Al₂O₃-4Y₂O₃、2MgO-2Al₂O₃-5SiO₂、3Al₂O₃-2SiO₂和B₄C为烧结助剂,开展了低掺量烧结助剂制备高密度碳化硅(α-SiC)的研究,对不同种类烧结助剂及烧结工艺制备的α-SiC的物相、显微组织、力学性能进行分析。结果表明,在液相烧结方面,添加4.0%(质量分数)的6Al₂O₃-4Y₂O₃烧结助剂,经1 850 ℃烧结制备的α-SiC性能最优,密度达到3.19 g·cm^-3,但该工艺制备的α-SiC在1 300 ℃时,弯曲强度及断裂韧性分别衰减34.9%和7.4%。在固相烧结方面,添加0.3%(质量分数)的B₄C烧结助剂,经2 000 ℃烧结制备的α-SiC密度达到3.14 g·cm^-3,在室温及1 300 ℃时均具有优异的力学性能。结合DF-TEM对比分析了固相烧结及液相烧结制备的α-SiC显微组织,初步揭示了添加6Al₂O₃-4Y₂O₃、B₄C烧结助剂制备的α-SiC在室温及高温下的弯曲强度及断裂韧性演变的机理。

鸟类友好型玻璃的研究进展与应用现状

康睿欣, 孙诗兵, 金晓冬, 陈一尘, 张凡, 施妍

2025, 44(3): 1133-1141.

摘要 ( 77 )

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建筑玻璃由于卓越的透明性及反光特性,可能会使鸟类在飞行中无法分辨,易撞上玻璃致死或致残。据估算,在北美地区,每年有数亿只鸟类因玻璃幕墙死亡。我国作为全球候鸟迁徙的重要途径地之一,建筑环境对鸟类构成的潜在威胁更显严峻。因此,本文聚焦鸟撞建筑玻璃这一现象,探讨了鸟撞发生的原因及特征,结合现有研究成果,综述了玻璃表面雾度图案的形成及玻璃表面紫外反射薄膜制备的研究现状,并对国内外建筑玻璃防鸟撞措施的应用现状进行了汇总分析,旨在为保护生物多样性提供科学策略与参考,同时展望了未来鸟类友好型玻璃技术的发展。

硫化镍颗粒引发钢化玻璃自爆风险的数值模拟研究

武子鹤, 杨璐, 徐克龙

2025, 44(3): 1142-1151.

摘要 ( 36 )

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为研究硫化镍颗粒引发钢化玻璃自爆的风险,提出“等效临界体积膨胀率”概念,采用数值模拟的方法,分析了硫化镍颗粒尺寸、形状、所处位置对钢化玻璃自爆的影响程度。为模拟硫化镍相变过程并定量分析钢化玻璃自爆现象,该模拟通过提高硫化镍颗粒的温度使之产生温度膨胀,来等效现实中硫化镍的相变过程。通过观察硫化镍颗粒周边应力及温度变化,判断钢化玻璃自爆时最大主应力分布情况和硫化镍颗粒的体积膨胀率。结果表明:硫化镍颗粒所处位置越偏向中心位置,钢化玻璃自爆风险越大,而当硫化镍颗粒处于压应力区时,钢化玻璃几乎不发生自爆;当硫化镍颗粒形状趋于长球体时,钢化玻璃自爆风险变大,当硫化镍颗粒形状趋于扁球体时,钢化玻璃自爆风险应视颗粒的最大轴长方向来确定;安全起见,建议将硫化镍颗粒粒径大于0.12 mm时钢化玻璃自爆风险标记为极高。

单质硅粉对堇青石-莫来石匣钵孔结构和抗侵蚀性能的影响

刘伟正, 李亚伟, 徐义彪

2025, 44(3): 1152-1162.

摘要 ( 44 )

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为了提高锂离子电池三元正极材料(LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂, LNCM)工业中堇青石-莫来石匣钵的使用寿命,将单质Si粉引入到堇青石-莫来石试样中,研究了Si粉含量对试样烧结性能、孔径分布、力学性能、热震稳定性及抗LNCM侵蚀性能的影响。结果表明:Si粉含量由0%(质量分数,下同)增加至5%,高温下试样中液相增加,促进了物质传输及烧结过程,骨料与基质间结合增强,试样显气孔率及孔径降低,强度及抗热震性能提高;增加Si粉含量至7%,基质因液相生成过多发生较大收缩,骨料与基质间隙增大,试样强度及抗热震性能降低。LNCM与试样侵蚀反应主要生成LiAlSiO₄和(Mg,Ni,Co,Mn)Al₂O₄复合尖晶石,其中生成LiAlSiO₄的侵蚀反应伴随约32%的体积膨胀,导致试样开裂及剥落。Si粉含量由0%增加至5%,试样因显气孔率及孔径降低,LNCM渗透通道减少,抗侵蚀性能显著提高;增加Si粉含量至7%,虽然试样孔径增大,但基质形成连续致密结构,抗侵蚀性能依然略有改善。综合来看,单质Si粉引入量为5%的试样性能最佳:显气孔率为23.6%,边缘及中心平均孔径分别为1.5和1.7 μm,常温抗折强度及3次热冲击后残余强度保持率分别为15.6 MPa和86.1%,侵蚀层平均厚度为685 μm。

太阳能电池光谱匹配减反增透膜系的设计与制备

汤永康, 刘畅, 李刚

2025, 44(3): 1163-1169.

摘要 ( 32 )

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针对不同类型太阳能光伏电池不同的光吸收曲线特征,分别设计与之匹配的减反增透膜系,采用TFcal软件模拟得到不同模型下的膜系透过率,与各电池吸收曲线进行适配,得到不同类型电池所适配的膜系及关键参数;通过紫外-可见-红外分光光度计测试薄膜光学透过率,以氙灯太阳能模拟器和数字源表测试覆盖有减反增透膜系的c-Si太阳能电池的电学性能。结果表明:不同太阳能电池的优选减反增透膜系不同,制备的膜系在380~1 200 nm最高平均透过率为93.1%,而采用平均透过率为92.5%的膜系时,电池获得了相对更好的电池效率,输出功率为1.129 771 mW。

干燥环境下膨润土-纤维改良固化土的裂隙发育特征和强度劣化机理研究

陈建华, 戴自立

2025, 44(3): 1170-1181.

摘要 ( 48 )

PDF (15665KB) ( 16 )

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为研究固化土在干燥环境下的耐久性,本文利用膨润土和玻璃纤维对水泥固化土进行改良,并研究固化土在干燥环境下的裂隙发育特征和强度劣化情况,分析膨润土掺量和纤维掺量对固化土裂隙指标和无侧限抗压强度的影响规律,并借助扫描电子显微镜研究固化土的微观结构劣化机理。结果表明,在固化土中加入膨润土和纤维可明显改善固化土在干燥环境下的耐久性。当膨润土含量为6%(质量分数)、纤维含量为0.3%(质量分数)时,对固化土改良效果最佳。养护龄期为28 d的试件在干燥试验后的无侧限抗压强度折损率仅为3.6%,应力峰值后仍有较高的残余强度,且试件表面没有出现明显裂隙。干燥环境水分蒸发导致试件孔隙率和孔隙体积增大,水化产物分解,从而造成试件开裂,强度劣化。

水稳基层层间力学性能及影响因素分析

豆莹莹, 许新权, 李善强, 陈楚鹏

2025, 44(3): 1182-1190.

摘要 ( 45 )

PDF (5389KB) ( 14 )

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为研究水稳基层层间结合状态及双层连续铺筑层间性能的影响因素,应用BISAR 3.0软件计算了基层层间接触为完全连续、部分连续和接近光滑状态下的路面结构力学响应,通过直接剪切和直接拉拔试验,探究了水稳混合料级配、层间水泥浆用量、水灰比及下层压实度对双层连续铺筑基层力学性能的影响。结果表明:提高上下基层层间结合程度,可显著提高上基层的疲劳寿命,改善路面整体结构受力状况,提升路面耐久性和使用寿命;粗级配的层间抗剪强度最大,但抗拉强度略有减小,适当提高粗集料含量可增强上下基层层间强度;当层间水泥浆用量为55 g(0.311 g/cm²)且水灰比为1.0∶1.5时,双层水稳基层层间结合强度最大;层间抗剪和抗拉强度均随下基层压实度的增加呈先增大后减小的变化趋势,建议下基层压实度控制在93%~95%,即可进行上基层的摊铺及碾压。

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