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2025年 第44卷 第7期
刊出日期：2025-07-15

　　保温泡沫陶瓷是一种以陶瓷基体为主、内部含有大量封闭或连通气孔的新型轻质隔热材料，通常采用高温发泡、有机泡沫浸渍或添加造孔剂等工艺制备而成。可广泛应用于工业窑炉、建筑节能、航空航天、新能源汽车、电子设备、能源环保等领域，是实现高效隔热和高温防护的关键材料。




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水泥混凝土

水硬性石灰腐蚀行为的研究进展

曹瑞东, 王怡博, 赵杰, 陈镐杰, 段睿, 任琳杰

2025, 44(7):  2355-2367.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1380

摘要 ( 97 )   PDF (11982KB) ( 94 )  

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水硬性石灰因优异的性能且与文物亲和力较强而被广泛用于历史建筑、岩土文物修复工作中。本文介绍了水硬性石灰的制备与性质,并对酸、碱、盐三类侵蚀环境下水硬性石灰宏观性能变化、改性后的性能提升及微观劣化机理进行了总结,旨在揭示水硬性石灰腐蚀行为的机理。研究表明,盐环境对水硬性石灰造成的损坏最严重,酸性环境次之,碱性环境最小。可以通过降低水胶比、加入火山灰材料和掺入改性剂来改善水硬性石灰生成物、孔隙率和微观形貌,以提高水硬性石灰的耐久性。最后指出水硬性石灰现阶段研究的不足,为水硬性石灰应对实际环境问题及新型建筑修复材料的研发提供参考与启示。

养护方式对硅酸镁水泥水化特性与力学性能的影响

李相国, 包璐超, 何晨昊, 张呈山, 吕阳

2025, 44(7):  2368-2377.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1633

摘要 ( 104 )   PDF (12839KB) ( 84 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

硅酸镁水泥(MSHC)作为一种新型的绿色低碳建筑材料,具有轻质多孔、碱度低、水化热低等优点,同时也存在早期力学性能发展较慢、后期容易产生开裂等问题。本文主要探讨了高温(50 ℃)养护、高吸水树脂(SAP)内养护、SAP+高温(50 ℃)养护等不同方式对MSHC力学性能的影响,并采用XRD、SEM、综合热分析、固体核磁共振硅谱分析等方法分析其机理。研究结果表明:相比于单独使用高温(50 ℃)养护或SAP内养护的方式,采取SAP+高温(50 ℃)的综合养护方式可以显著提高MSHC早期抗压强度,促进水化反应,3和28 d抗压强度可分别达34.8和61.0 MPa;高温养护加速了MgO-SiO₂-H₂O(M-S-H)凝胶的生成;SAP+高温(50 ℃)的养护方式能更有效地促进MgO的水化和生成更多的M-S-H凝胶。

SMAF-FRCC抗折性能及循环加载性能研究

徐龙飞, 刘世玺, 李艳杰, 杨令强

2025, 44(7):  2378-2387.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1296

摘要 ( 62 )   PDF (8838KB) ( 36 )  

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将超弹性形状记忆合金纤维(SMAF)以随机分布的方式添加到改性聚丙烯(PP)纤维增强水泥基复合材料(FRCC)混合料中,制成具有自定心的形状记忆合金纤维增强水泥基复合材料(SMAF-FRCC)复合梁试件。本文研究了SMAF的直径、掺量和长度对SMAF-FRCC复合梁试件抗折强度、自定心性能、耗能能力等性能的影响。结果表明,添加SMAF可明显提高SMAF-FRCC复合梁试件的抗折强度、自定心性能和耗能能力,增强材料的延性和韧性。其中当SMAF的长度为25 mm、掺量为0.50%(体积分数)时,试件抗折强度最高,与对照组相比提升了21.84%;当SMAF的长度为20 mm、掺量为0.75%(体积分数)时,试件自定心性能整体表现最佳,在循环加载抗折试验的最后一轮循环中,自定心比相比于对照组提高了19.57%。研究可为今后开发具有裂缝自修复、挠度自定心的SMAF-FRCC智能材料系统提供一定的试验依据。

铝硅复合微胶囊的制备及其在水泥基材料中的应用

吴庆勇, 赵爽, 韩斌, 王伟, 乔敏, 杜爽, 陈俊松

2025, 44(7):  2388-2395.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1561

摘要 ( 57 )   PDF (6227KB) ( 51 )  

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为实现无机盐促凝材料在水泥基材料中的缓控释放,对水泥凝结硬化起到时变调控的效果,本文以硫酸铝(AlS)为芯材,正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体,制备以纳米SiO₂为外壳,AlS为核的铝硅复合微胶囊(SiO₂-AlS)。采用氮气吸附比表面积法、激光粒度分析、X射线衍射和扫描电子显微镜等方法对SiO₂-AlS进行结构表征,验证制备方法的可行性,并探究SiO₂-AlS的缓释效果及其对应用性能的影响。结果表明:制备的SiO₂-AlS在溶液中表现出缓释效果,能够促进水泥水化进程,缩短凝结时间,提高水泥基材料早期抗压强度,但对水泥基材料初始流动度影响较小,可满足施工需求。

纤维类型对高延性水泥基材料力学性能与微观结构的影响

郝如升, 胡炜, 贺晶晶, 吴文博, 卢浩丹, 张伟

2025, 44(7):  2396-2405.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1388

摘要 ( 85 )   PDF (12155KB) ( 52 )  

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为研究不同纤维对高延性水泥基材料(ECC)的增强机制,采用工程原状机制砂和三种纤维(聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE))制备了ECC,研究对比了PVA纤维、PP纤维和PE纤维制备的ECC与基体的力学性能和微观结构,并通过数字图像处理技术表征了ECC弯曲裂缝分布形态变化规律。结果表明:掺入纤维使基体抗压强度降低,PE纤维降低幅度最小,采用PE纤维制备的ECC(E-PE)28 d抗压强度为52.5 MPa。在抗弯性能中,ECC的抗弯韧性和极限挠度相较于基体有所提升,E-PE的抗弯性能最优,其峰值荷载和极限挠度分别为5.51 kN和3.40 mm。随着抗弯挠度的增加,ECC的弯曲裂缝长度和裂缝面积均不同程度增加,E-PE在挠度为3.0 mm时裂缝面积仅为40.455 9 mm²。不同纤维的弯曲破坏机制不同,PVA和PP纤维为脱黏拔出破坏,试件表现为单裂纹韧性破坏;PE纤维则是拔出与断裂同时存在,试件表现为多点开裂的破坏模式。

基于净浆流变理论的富水砂层注浆加固试验研究

王喆, 犹伟, 李鹏飞, 梁其旻

2025, 44(7):  2406-2418.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1550

摘要 ( 45 )   PDF (13482KB) ( 31 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

注浆加固是解决隧道富水砂土液化问题的常用方法,目前传统注浆材料力学性能较差,抗压强度低,脆性大,关于注浆材料流动性能对注浆加固效果的影响研究相对较少。本研究设计了基于注浆材料流变性能的砂土注浆加固试验,以硅酸盐水泥、粉煤灰、聚羧酸减水剂为原材料,以具有高力学性能的自密实净浆为注浆材料,开展了注浆模拟试验和工程现场试验,揭示了注浆材料流动性能对注浆压力、注浆扩散范围、砂土力学性能的影响。研究结果表明:自密实净浆是一种力学性能卓越的注浆材料,具有高抗压强度和高动弹性模量,同时具有流动性能可控性强的特点;净浆的坍落扩展度与注浆压力、注浆量、注浆横向扩散范围成正比;浆液的黏度与注浆压力、纵向扩散深度成反比;最后从单孔注浆量、注浆流程方面对富水砂层加固注浆方法提出了改进意见。自密实净浆在工程现场的注浆试验中展现出了显著的加固效果,有助于其在地基加固领域中广泛应用。

硅烷改性氧化石墨烯增强水泥砂浆的力学性能和抗渗性能

黄巍林, 于巾茹, 尚君, 王忠堂

2025, 44(7):  2419-2428.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1617

摘要 ( 51 )   PDF (5981KB) ( 36 )  

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为提高混凝土在恶劣环境的使用性能,本研究采用溶胶-凝胶法制备γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GOPS)改性氧化石墨烯(GO),获得硅烷化氧化石墨烯(fGO)。然后用fGO填充水泥砂浆,测定其力学性能。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对材料进行表征。结果表明,与GO相比,fGO结构呈松散的层状,硅氧烷分子通过Si—O—C键与GO接枝。与对照组相比,fGO对水泥坍落度和坍落扩展度的影响较小。当fGO掺量为0.06%(质量分数)时,水泥砂浆的28 d抗折强度和抗压强度分别提升26.36%和36.29%,毛细吸水率和氯离子扩散系数分别降低56.64%和33.16%。热重和微观分析表明,fGO改善了水化产物的形态,增强了水化产物与砂粒的黏结性,整体提高了硅酸盐网络的完整性和稳定性。

海水干湿循环作用下铁铝酸盐水泥混凝土的力学性能和微观性能研究

张普, 齐冬有, 王小可, 陈鹤元, 何昌毓, 张巍, 谢亚斌, 张冬

2025, 44(7):  2429-2436.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1414

摘要 ( 79 )   PDF (5150KB) ( 60 )  

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随着近年来海洋基础设施建设的推进,水泥基材料在海洋环境中的耐久性要求日益提高。铁铝酸盐水泥是我国研发的“第三代水泥”,具有抗海水侵蚀的优异性能。本研究旨在探讨海水干湿循环下铁铝酸盐水泥混凝土(FACC)与普通硅酸盐水泥混凝土(OPCC)的力学性能和微观结构变化,并特别关注水胶比对性能的影响。通过试验对比分析FACC和OPCC的质量损失率、相对动弹性模量和立方体抗压强度等物理力学性能指标,并结合扫描电子显微镜和压汞法对微观结构进行分析。结果表明,在海水干湿循环过程中,FACC的质量损失率较低,相对动弹性模量在海水干湿循环初期有所增加,随后趋于稳定,而OPCC的相对弹性模量则在海水干湿循环后期出现明显下降。抗压强度方面,FACC在海水干湿循环后有所增加,而OPCC则有所降低。总体上,FACC展现出比OPCC更优异的耐久性和更强的抗海水侵蚀性能。微观分析显示,FACC具有更低的孔隙率和更精细的孔隙结构,这有助于提高耐久性。

抛填骨料混凝土单轴受压细观模拟研究

黄胜, 孙江涛, 李志堂, 朱子龙, 沈卫国, 孙志军, 谭宗林, 王桂明

2025, 44(7):  2437-2446.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1591

摘要 ( 54 )   PDF (24059KB) ( 34 )  

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本文基于随机骨料模型建立了含宏观孔隙的二维混凝土细观模型。在验证模型可靠性的基础上,研究了抛填骨料混凝土的单轴受压损伤破坏过程,分析了不同宏观孔孔隙率和抛填率对抛填骨料混凝土力学行为的影响。结果表明:抛填骨料混凝土的损伤先出现在孔隙附近及基准骨料界面过渡区,其次出现在抛填骨料界面过渡区,最后发展到砂浆基质;随着宏观孔孔隙率的增加,混凝土的抗压强度和弹性模量都有所减小,抛填率的增加会削弱孔隙对混凝土性能的影响;不同抛填率下混凝土抗压强度和弹性模量呈先增大后减小的趋势,当抛填率为20%时,混凝土抗压强度和弹性模量达到最大值。

基于高吸水性树脂内养护改善机制砂混凝土收缩开裂性能

张文龙, 冯滔滔, 王凤娟, 张宇, 王习, 蒋金洋

2025, 44(7):  2447-2457.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1471

摘要 ( 77 )   PDF (15563KB) ( 61 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了提升西北寒旱环境下(温度5 ℃,湿度30%)机制砂混凝土抗裂性能,以高吸水性树脂(SAP)为内养护材料,通过干燥收缩、自收缩、平板开裂和抗压强度试验,分析了SAP对机制砂混凝土早龄期收缩开裂和力学性能的影响;利用等温量热、热重试验,分析了SAP内养护对水泥水化的影响。结果表明:SAP能有效提高胶凝材料的早期水化程度,降低西北寒旱环境下机制砂混凝土收缩开裂风险,延长了机制砂混凝土的开裂时间并减少了开裂面积,且吸水处理后的SAP作用效果更为显著,最佳SAP预吸水量为6%;通过热重分析和水化热试验进一步揭示,SAP通过吸水和缓慢释水机制改善混凝土内部湿度,延长了水化反应时间,从而提高抗裂性,但引入SAP会增加孔隙率,从而导致混凝土强度下降。

预湿生物炭对超高性能混凝土自收缩和抗压强度的影响

黄从斌, 邰洪生, 罗居刚

2025, 44(7):  2458-2464.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0201

摘要 ( 42 )   PDF (7176KB) ( 28 )  

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为解决内养护超高性能混凝土(UHPC)抗压强度降低的问题,本文使用生物炭取代粉煤灰,研究了不同粒径预湿生物炭对UHPC新拌性能、自收缩、抗压强度、孔结构和微观结构等性能的影响。结果表明,预湿生物炭的加入显著提高了UHPC的内部湿度,并有效降低了其自收缩,与不添加预湿生物炭的UHPC相比,降低幅度为28%~55%,其中粒径较小的生物炭内养护效果更好。此外,预湿生物炭所释放的内养护水,提升了水泥水化程度,促使更多水化产物形成,不但增强了UHPC的密实性,还使7和28 d抗压强度小幅提升,有效解决了传统内养护UHPC抗压强度降低的突出问题。

玄武岩纤维对3D打印混凝土层间黏结性能的影响

裴强, 杨雨航, 钟颖竹, 祁鹏飞, 张禄玺

2025, 44(7):  2465-2473.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1280

摘要 ( 55 )   PDF (9020KB) ( 36 )  

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本文对掺加玄武岩纤维的3D打印混凝土层间黏结性能进行研究,设计并打印了玄武岩纤维掺量分别为0%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%(质量分数)的3D打印混凝土试件。通过流变性能、层间抗拉和层间抗剪试验,分析玄武岩纤维对3D打印混凝土宏观层间黏结性能的影响,并结合SEM和BET对掺加玄武岩纤维的3D打印混凝土的微观结构进行分析,讨论了微观结构对宏观层间黏结性能的影响。结果表明:相较于未掺玄武岩纤维的3D打印混凝土,掺加玄武岩纤维的3D打印混凝土的流变性能、层间抗拉强度和层间抗剪强度都得到提升;玄武岩纤维能够在水泥浆体中桥接裂缝,抑制界面区微裂缝的扩展,但玄武岩纤维掺量过高则会导致3D打印混凝土孔隙率增加,从而降低层间黏结性能;当玄武岩纤维掺量为0.6%时,3D打印混凝土的层间黏结性能显著提升,层间抗拉强度和层间抗剪强度分别达到3.51和6.26 MPa。

谐振骨料对混凝土超材料原胞带隙范围的影响研究

陈俊豪, 陈国东, 曾晓辉, 龙广成, 谢友均

2025, 44(7):  2474-2486.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1398

摘要 ( 46 )   PDF (7332KB) ( 23 )  

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本文建立了混凝土超材料原胞有限元模型,探讨了谐振骨料的形状、材料参数、几何参数和材料组成等设计参数对原胞带隙特性及调控规律的作用机制,并针对关键设计参数进行了评估与讨论,提出了谐振骨料的设计原则。结果表明:谐振骨料的形状和放置方向均对混凝土超材料原胞的带隙范围有显著影响,建议采用球形作为混凝土超材料原胞的谐振骨料形状;仅通过调整包裹层的弹性模量和泊松比,无法同时获得低频带隙和宽带隙,设计原则应侧重于通过降低包裹层弹性模量和泊松比来获得低频带隙,再通过调整散射体密度和谐振骨料几何参数来实现更宽的带隙范围;对于100 Hz以下的低频振动,包裹层材料推荐选用聚氨酯泡沫,散射体材料则选用铅;此外,还需通过增大包裹层厚度使混凝土超材料原胞产生低频带隙,增大谐振骨料的填充率使其产生宽带隙。

MWCNTs/LDHs-NO₂对海水海砂混凝土内钢筋的阻锈作用

凌伟诚, 柯国军, 金丹, 陈善秋, 段雄凯斌

2025, 44(7):  2487-2494.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1487

摘要 ( 40 )   PDF (3363KB) ( 33 )  

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采用静电自组装法制备了一种新型复合材料——多壁碳纳米管/亚硝酸根插层水滑石复合材料(MWCNTs/LDHs-NO₂),通过氯离子吸附试验、开路电位法(OCP)、电化学阻抗谱法(EIS)和钢筋失重法,研究了在恒电流加速腐蚀下MWCNTs/LDHs-NO₂对海水海砂混凝土中钢筋腐蚀的抑制作用。结果表明:亚硝酸根插层水滑石与多壁碳纳米管的复合能够有效提高材料氯离子的吸附量,吸附过程符合 Langmuir 吸附模型,最大吸附量为 218.5 mg/g;电化学测试结果显示,MWCNTs/LDHs-NO₂在混凝土中的应用,能够保护钢筋的钝化膜,减缓钢筋的腐蚀过程;经过12 d的通电加速锈蚀后,与未添加MWCNTs/LDHs-NO₂的样品相比,添加MWCNTs/LDHs-NO₂的样品钢筋质量损失率减少了63%。因此,MWCNTs/LDHs-NO₂能够有效提高混凝土内钢筋的抗腐蚀能力。

氯盐和杂散电流耦合作用下混凝土阻抗性能研究

彭宇一, 朱铁梅, 韩国旗, 吕梦樊, 张昕雨, 王岩

2025, 44(7):  2495-2502.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1437

摘要 ( 45 )   PDF (4142KB) ( 29 )  

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为探究氯盐和杂散电流耦合作用下混凝土阻抗性能的变化规律,通过实验室模拟方法研究地铁用混凝土在氯盐和杂散电流双重侵蚀下的性能变化。结果表明,随着侵蚀龄期增加,混凝土的电阻率逐渐降低;氯盐和杂散电流耦合侵蚀显著降低混凝土的高频弧直径;侵蚀作用下混凝土的非连通导电路径电阻呈先增加后降低的趋势,电容呈先降低后增长的趋势。可见,氯盐和杂散电流耦合作用会减少有害离子在混凝土中传输阻碍,加快钢筋锈蚀进而降低混凝土耐久性。本研究可以为地铁混凝土结构的耐久性评估和防护提供科学依据。

PET改性高延性碱激发混凝土的断裂性能

梁振升, 张伯涛, 梁瑞庆, 曾俊锋, 郭永昌

2025, 44(7):  2503-2513.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1472

摘要 ( 37 )   PDF (7673KB) ( 29 )  

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利用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)粉作为骨料制备PET改性高延性碱激发混凝土(PHDAC),在促进高性能混凝土材料绿色发展方面具有巨大潜力。然而,PHDAC的断裂行为模式尚不明确。本文研究了PET粉体积替代石英砂(替代率分别为0%、15%、30%和45%)对PHDAC断裂性能的影响,通过三点弯曲试验分析了PHDAC的破坏模式,基于双K断裂模型计算并分析了PHDAC的起裂韧度Kⁱⁿⁱ_IC、失稳韧度K^un_IC和Ⅰ型断裂能G_F,并结合扫描电子显微镜分析了材料的微观结构,探讨了PET粉对PHDAC断裂行为演变的影响机理和作用机制。结果表明:添加PET粉的试验组均呈现延性断裂特征,采用15%的PET粉替代石英砂能显著提升材料的Ⅰ型断裂能;PET粉末颗粒因疏水特性,与浆体及其他骨料之间形成明显的界面过渡区(ITZ),该ITZ会削弱基体界面致密程度,促进基体开裂,从而使材料整体更易形成多裂缝开裂。

资源综合利用

偏高岭土活性测定方法的比较与优化

杨凯璐, 杨鼎宜, 陆世敏, 陈龙祥, 毛翔, 赵健

2025, 44(7):  2514-2527.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1557

摘要 ( 67 )   PDF (5550KB) ( 52 )  

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活性是评估偏高岭土性能的关键指标,目前活性测定方法多样,但存在耗时长、结果不准确或不稳定等问题,亟需优化以得到高效精准的方法,实现不同活性偏高岭土的按需利用。本研究采用活性指数法、水泥上层清液浸泡法、饱和Ca(OH)₂溶液pH值降低率法、加热版饱和Ca(OH)₂溶液pH值降低率法和二苯胍吸着率法对不同偏高岭土的活性进行测定,从耗时、操作难易、试验可重复性和结果准确性等方面进行比较。结果表明,加热版饱和Ca(OH)₂溶液pH值降低率法试验可重复性为0.988 87,准确性为0.926 26,是快速简便且准确的偏高岭土活性测定方法。

CFB灰渣的抗碳化侵蚀性能研究

谢来坤, 秦晓晗, 郭文斌, 周明凯

2025, 44(7):  2528-2537.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0220

摘要 ( 40 )   PDF (15174KB) ( 28 )  

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循环流化床(CFB)锅炉燃煤灰渣存在大量的含硫矿物,用于水泥混凝土时会水化生成钙矾石,导致安定性不良,因而制约了其在水泥混凝土中的规模化应用。本文以三种CFB飞灰和三种CFB炉渣为研究对象,通过常压中温保湿工艺制备CFB灰渣试块,研究了碳化侵蚀对CFB灰渣试块抗压强度的影响,并通过XRD、TG-DTG和SEM测试分析了CFB灰渣试块的抗碳化侵蚀机理。结果表明,CFB灰渣试块经过碳化侵蚀后抗压强度显著降低。XRD和TG-DTG测试表明,碳化侵蚀导致CFB灰渣中的水化产物钙矾石分解,生成碳酸钙和硫酸钙;SEM微观形貌分析表明,碳化侵蚀使得试块裂缝中的针棒状钙矾石分解,生成碳酸钙,而原先填充CFB灰渣试块裂缝空隙的钙矾石被碳化分解后,空隙没有钙矾石的填充,导致试块抗压强度显著降低。相关研究揭示了CFB灰渣的抗碳化侵蚀性能及机理,为其资源化利用提供理论依据。

激发剂对单组分锂渣基地质聚合物流变及力学性能的影响

张宗洋, 沙马什布, 罗琦, 鲁刘磊, 叶伟开, 盛国栋, 张锋, 董发鑫, 刘明旺, 汪峻峰

2025, 44(7):  2538-2548.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1602

摘要 ( 54 )   PDF (12079KB) ( 39 )  

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制备锂渣基地质聚合物是一种低碳高效处理锂渣的方法。鉴于激发剂掺量对地质聚合物性能的重要影响,研究了激发剂掺量对锂渣基地质聚合物流动性、凝结时间、流变性能和抗压强度的影响。并通过反应热测试、XRD和SEM表征锂渣基地质聚合物的水化过程和微观结构。结果表明,激发剂掺量的增加会明显降低地质聚合物的工作性能,而锂渣基地质聚合物的屈服应力和塑性黏度都随激发剂掺量的增加而增大。激发剂掺量为3%(质量分数)时锂渣基地质聚合物的28 d抗压强度最高,达35.9 MPa。适量的激发剂可以促进聚合反应,生成更多的水化硅铝酸钙(钠)(C(N)-A-S-H)复合凝胶,有效填充孔隙,使地质聚合物结构更加致密。

细度和水胶比对精炼钢渣负碳胶结料碳矿化性能的影响

向玮衡, 刘俊, 胡成, 陈平, 马晓鹏, 彭莹杰

2025, 44(7):  2549-2556.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1628

摘要 ( 39 )   PDF (8054KB) ( 25 )  

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精炼钢渣的低水化活性限制了其作为胶凝材料的应用。本文研究了不同细度和水胶比对精炼钢渣碳化活性,以及碳化试样抗压强度、物相组成和微观形貌的影响。结果表明,在细度为777.8 m²/kg和水胶比为0.100的条件下,精炼钢渣的CO₂吸收量和碳化程度分别为17.16%和39.60%,碳化试样的抗压强度为213.03 MPa。精炼钢渣碳化活性随着细度的提高有显著提升,但当细度超过642.6 m²/kg后没有明显提升;且细度的提高会使碳化反应生成的方解石结晶度有所降低,但碳化产物的总量得到大幅提高,总体上有利于抗压强度的提高。随着水胶比的不断提高,精炼钢渣的碳化活性和碳化试样的抗压强度都呈先上升后下降的趋势;且在0.100的水胶比下碳化反应生成的方解石数量更多、晶体尺寸更大且结晶度更好。

硫酸钙提升水泥-矿渣基泡沫混凝土抗干燥收缩性能的研究

刘威呈, 王琼, 陈伟, 曾维来, 黄明洋, 袁波

2025, 44(7):  2557-2565.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1544

摘要 ( 55 )   PDF (12065KB) ( 43 )  

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泡沫混凝土具有良好的隔热、隔音性能,但干燥收缩较大,在实际工程应用中容易产生裂纹。本研究以矿渣替代部分水泥,通过掺入无水硫酸钙调控浆体硫酸根浓度,促进钙矾石结晶形成过渡结构,实现基体抗压强度优化与干燥收缩降低的协同调控。结果表明,当硫酸钙掺量为1%~15%(质量分数)时,泡沫混凝土浆体的流动度随硫酸钙掺量增加先增大后减小,沉降距离、干燥收缩率随硫酸钙掺量增加先降低后增大。相较于对照组,当硫酸钙掺量为5%时,泡沫混凝土浆体流动度提高4.1%,90 min浆体沉降距离最小(0.13 mm),28 d抗压强度提高17.4%,干燥收缩率降低28.0%。适量钙矾石晶体可通过形成过渡结构来减少干燥收缩,进而降低泡沫混凝土开裂风险。本研究为硫酸钙用于抗干燥收缩泡沫混凝土的制备提供了理论依据与技术路径。

以黄金尾矿砂为细骨料的工程水泥基复合材料性能研究

于新, 王龙, 何平平, 刘雨松

2025, 44(7):  2566-2577.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0021

摘要 ( 44 )   PDF (5481KB) ( 32 )  

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工程水泥基复合材料(ECC)因具有极高的延性而受到广泛关注。然而,制备ECC的组分通常以高成本、高碳排放的石英砂作为细骨料,这使ECC应用于实际工程中面临着破坏环境、造价高等问题。为了制备成本、碳排放量更低的ECC,本研究通过工业固废产物黄金尾矿砂全比例替代石英砂制备ECC,在不同水胶比及粉煤灰比例下,分别测试并对比黄金尾矿砂基ECC及石英砂基ECC的流动性和力学性能,且通过断裂韧度、纤维分散等试验对力学性能进行了解释,由此探究黄金尾矿砂全比例替代石英砂作为细骨料,制备低成本、低碳排放ECC的可行性。研究结果发现,黄金尾矿砂由于具有更多的棱角,对ECC的流动性能造成了负面影响。但在力学性能方面,使用黄金尾矿砂制备ECC可以有效提高ECC的抗压和抗拉强度,且获得与石英砂基ECC相当的拉伸应变性能。使用黄金尾矿砂全比例替代石英砂制备低碳ECC具有极大的可行性,有助于降低建筑材料制备过程中所产生的碳排放。

ZnO掺量及烧成温度对轻质陶粒性能的影响及机理分析

李卜亚, 范海宏, 何昱洁, 卫凯博, 马春玲

2025, 44(7):  2578-2588.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1518

摘要 ( 42 )   PDF (28030KB) ( 26 )  

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本文以煤矸石为主要原料,钢渣为掺和料,SiC为造孔剂,ZnO为烧结助剂制备陶粒。研究了ZnO掺量与烧成温度对所制备陶粒内部结构与性能的影响,并分析了ZnO对陶粒矿物相改变的机理。结果表明,随ZnO掺量的增加与烧成温度的升高,陶粒骨架结构变得密实,内部大气孔逐渐减少,小气孔增多,吸水率降低。掺入3%(质量分数,下同)与4%ZnO可促进陶粒内部尖晶石相的生成,改善陶粒强度。当ZnO掺量为4%、烧成温度为1 170 ℃时,所制得陶粒性能最佳,吸水率为6.74%,堆积密度为420 kg/m³,筒压强度为3.93 MPa。

缓凝剂对矿渣-赤泥基地质聚合物性能的影响

袁宏, 杨敏, 蔡婷娅, 潘荣祥

2025, 44(7):  2589-2596.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1455

摘要 ( 61 )   PDF (11041KB) ( 34 )  

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作为新型绿色低碳材料,地质聚合物因强度高、凝结时间短、耐腐蚀、低碳、环保等优点而受到广泛关注,但地质聚合物凝结时间短,在实际应用中不利于施工。为增强地质聚合物的实际操作性,本研究选用三聚磷酸钠(STPP)和酒石酸钾钠(SS)作为缓凝剂,研究缓凝剂对矿渣-赤泥基地质聚合物试样凝结时间、流动性、抗压强度和抗折强度的影响,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和水化热分析等方式,探究缓凝剂对矿渣-赤泥基地质聚合物凝结硬化的影响。结果表明,STPP和SS均能延缓矿渣-赤泥基地质聚合物的水化硬化;当STPP和SS质量分数均为7%时,RG-STPP-7%试样28 d抗压强度降低1.8%,抗折强度降低1.3%,RG-STPP-7%试样28 d抗压强度降低19.2%,抗折强度升高7.7%。缓凝剂含量增加会降低地质聚合物强度,STPP和SS含量存在适宜范围,均为3%左右。STPP和SS主要通过吸附和络合作用来降低矿渣-赤泥基地质聚合物凝胶材料的凝结硬化速率。

碱渣掺量对固废基胶凝材料性能的影响

李志全, 张广田, 张艳佳, 贾彪, 刘东基, 张彪

2025, 44(7):  2597-2607.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0015

摘要 ( 50 )   PDF (14746KB) ( 26 )  

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采用碱渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏制备固废基胶凝材料,考察了碱渣掺量对固废基胶凝材料标准稠度、凝结时间、流动度、抗压强度的影响规律,并通过XRD、TG-DSC、SEM-EDS测试手段,对比分析了水泥、固废基胶凝材料的水化产物及微观结构,探究了碱渣对固废基胶凝材料水化产物和微观结构的影响。结果表明:碱渣能够提高胶凝材料标准稠度,降低胶砂流动度;碱渣最佳掺量为15%(质量分数),此时胶凝材料标准稠度为28.4%,初凝时间为292 min,终凝时间为359 min,1 d抗压强度为7.1 MPa,3 d抗压强度为27.4 MPa,7 d抗压强度为36.4 MPa,28 d抗压强度为49.6 MPa。碱渣中的氯盐和硫酸盐能够加速胶凝材料早期水化反应进程,生成较多的Friedel's盐、钙矾石(AFt)和水化硅(铝)酸钙(C-(A)-S-H)凝胶,使早期强度提高;后期水化产物不断生成,相互穿插、搭接,形成致密结构,保证了胶凝材料后期强度增长。

陶瓷

木质素解聚产物改性三聚氰胺系陶瓷添加剂的研究及应用

陈涛, 李思宇, 曾奇斌, 刘以凡, 刘明华

2025, 44(7):  2608-2616.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1615

摘要 ( 50 )   PDF (4393KB) ( 38 )  

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为解决传统三聚氰胺系(SMF)陶瓷添加剂生产成本高及贮存稳定性差的问题,以木质素解聚产物为原料,采用四步法制备了木质素解聚产物改性三聚氰胺系(SLMF)陶瓷添加剂,并通过单因素实验优化制备条件。利用傅里叶变换红外光谱、元素分析、热重分析、凝胶渗透色谱表征材料结构与性能。结果显示,SLMF中成功引入木质素结构,热稳定性显著优于SMF。应用性能研究表明,SLMF在球磨6 min、掺量为0.5%(质量分数)时,陶瓷浆料表现出优异性能:流出时间17.45 s,黏度2.57×10^-2 Pa·s,厚化度1.25,平均粒径1 011.35 nm,生坯抗折强度2.95 MPa。相比SMF,SLMF在助磨、分散和增强性能上均显著提升。微观形貌和XRD分析表明,SLMF可有效减小颗粒粒径,降低颗粒间空隙,提高生坯致密度和结晶度,从而增强生坯强度。与市售其他添加剂相比,SLMF综合性能优异,具有广阔的应用前景。

石棉尾矿与粉煤灰协同制备保温泡沫陶瓷的性能研究

杨进, 孙红娟, 彭同江, 罗利明, 陈仕泽

2025, 44(7):  2617-2629.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1534

摘要 ( 61 )   PDF (23499KB) ( 38 )  

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为实现固体废物的高附加值利用,本研究以石棉尾矿和粉煤灰为主要原料,石英砂为辅料,通过自发泡工艺成功制备了顽火辉石-堇青石基保温泡沫陶瓷(简称泡沫陶瓷)。探讨了烧结温度和石英砂掺量对泡沫陶瓷孔隙结构、物理性能及热导率的影响。结果表明,泡沫陶瓷的热导率主要受气孔结构和分布的影响。随着石英砂掺量和烧结温度的增加,泡沫陶瓷的孔隙率逐渐增大,气孔由不均匀分布转变为均匀分布的闭孔结构,气孔内低热导率气体的存在有效抑制了热量的传导。与此同时,石英砂掺量的增加促进了低热导率晶相(如堇青石)的相对含量提高,而高热导率晶相(如尖晶石)的相对含量下降,从而进一步降低热导率。所制备泡沫陶瓷的常温热导率最低可达0.17 W/(m·K),孔隙率达到69.43%,抗压强度为18.77 MPa,优于《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(GB 55015—2021)对建筑外墙保温材料的要求。该研究为石棉尾矿和粉煤灰的资源化利用提供了试验依据,并为建筑节能材料性能的提升提供了理论支持和实践参考,具有较好的环境效益和应用潜力。

低结晶BN涂层对连续Si₃N₄纤维性能的影响

崔冰峡, 江元强, 汪涵, 蔡武集, 黄祥贤, 张安东, 王新斌

2025, 44(7):  2630-2637.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1605

摘要 ( 37 )   PDF (8847KB) ( 25 )  

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采用化学气相沉积(CVD)工艺在连续Si₃N₄纤维表面制备BN涂层,通过X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等手段分析纤维及其表面BN涂层的物相组成和微观形貌,基于Weibull分布统计方法评估BN涂层对Si₃N₄纤维单丝拉伸强度的影响规律。结果表明:Si₃N₄纤维表面BN涂层具有B/N原子比接近1∶1化学计量比的低结晶结构特征;沉积BN涂层后,纤维单丝拉伸强度分布偏离正态分布,纤维强度离散增大;随着热处理温度升高,BN涂层将逐渐转化为硼硅酸盐玻璃,有效抑制纤维内部气孔孔径和孔体积的增大;BN涂层Si₃N₄纤维的单丝拉伸强度随温度升高下降缓慢,在1 400~1 500 ℃时仍高于无涂层Si₃N₄纤维。

玻璃

CeO₂掺杂对Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO系玻璃涂层结构及光学、力学性能的影响

邵铭渌, 施王明, 张亮, 罗理达, 汪庆卫

2025, 44(7):  2638-2646.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0019

摘要 ( 42 )   PDF (8335KB) ( 33 )  

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为了提升Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO系玻璃涂层在长波紫外的屏蔽范围,同时增加其表面硬度与模量以达到更好的防护效果,制备了CeO₂掺杂的Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO系玻璃涂层。通过DSC、SEM、Raman、FTIR、XPS等测试方法,评估了涂层的表面形貌,研究了不同CeO₂掺杂浓度对Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO系玻璃涂层结构及光学、力学性能的影响。结果表明:当CeO₂掺杂浓度在0%~1.0%(摩尔分数)时,涂层显微硬度最大达到6.9 GPa,模量达到84.0 GPa;当CeO₂掺杂浓度在1.0%~2.5%时,CeO₂中含有的Ce⁴⁺、Ce³⁺的极化作用使涂层显微硬度和模量降低。由于玻璃结构变化促进了Ce⁴⁺与Ce³⁺相互转换,不同CeO₂掺杂浓度下涂层的紫外屏蔽波段具有显著差异。

B₂O₃和Al₂O₃对硼硅酸盐玻璃网络结构、热学性能和热安全性能的影响

单传丽, 柯震坤, 郝梦尧, 石丽芬, 王萍萍, 倪嘉

2025, 44(7):  2647-2655.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.0974

摘要 ( 52 )   PDF (11256KB) ( 54 )  

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硼硅酸盐玻璃中B₂O₃和Al₂O₃含量的调节对玻璃热学性能和热安全性能具有显著影响。本文系统研究了B₂O₃和Al₂O₃对硼硅酸盐玻璃(SiO₂-Na₂O-B₂O₃-CaO-Al₂O₃)网络结构、热学性能和热安全性能的影响,为硼硅酸盐玻璃防火性能的进一步优化提供了参考。结果表明,硼酸盐与硅酸盐网络之间的互连性随着B/Si摩尔比的增加而减弱,这是Si—O—B混合键数量减少导致的;随着Al/Si摩尔比的增大,硼酸盐和硅酸盐网络之间的互连性下降,硼硅酸盐玻璃的抗热震性值ΔT逐渐降低,热膨胀系数α逐渐增大,并且硼硅酸盐玻璃的耐火性能逐渐减弱。硼硅酸盐玻璃(82.7%SiO₂,12.2%B₂O₃,4.0%Na₂O,1.1%CaO,均为摩尔分数)的热学性能和热安全性能最佳,其α=3.33×10^-6℃^-1、ΔT=205 ℃,并且经过20 min耐火性能测试后仍具有完整性。

料速及稳定性对等离子体熔融石英玻璃气泡的影响

孙鹏博, 宋学富, 孙元成, 王蕾, 杜秀蓉, 张晓强, 刘星, 周利生, 于欣民

2025, 44(7):  2656-2662.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0070

摘要 ( 40 )   PDF (4274KB) ( 31 )  

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在熔制过程中因下料速率控制不当而产生的气泡缺陷是导致石英玻璃光学性能和机械强度显著降低的重要因素之一。将残差平方和作为评估指标,探究了不同料层厚度与下料速率组合对料速稳定性的影响,并深入分析了下料速率对等离子体熔融法制备石英玻璃过程中气泡缺陷形成的影响。结果表明,当料层厚度为6.0 mm时,料速稳定性最优。当下料速率为2.0～6.0 kg/h时,随着下料速率增加,石英玻璃中的气泡数量呈递增趋势。低速(2.0 kg/h)下料时,石英砂总量少,能量供应充足,促使原料充分熔化,熔体气泡较少且温度高,高温使熔体黏度降低,加速气泡移动,促进气泡合并生长;高速(6.0 kg/h)下料缩短了气泡生长时间,抑制了气泡合并,同时促进了气体在熔体中的均匀分散,导致气泡数量增多但尺寸减小。

Tb掺杂沸石衍生透明玻璃制备与发光特性

四海, 萨初荣贵, 戴乌日罕, 孙勇, 包乌吉斯古楞

2025, 44(7):  2663-2669.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1589

摘要 ( 40 )   PDF (5185KB) ( 29 )  

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稀土元素掺杂沸石基质的新型玻璃材料具有成分可调、制作简便、成本较低、发光性能较好等优点。本文采用熔融淬冷法制备了Tb掺杂沸石LTA(zeolite A,硅铝摩尔比1)衍生透明玻璃,高温烧结温度为1 300 ℃。通过测试XRD谱和荧光光谱对样品的结构及性能进行表征,研究了材料的发光特性。结果表明,基质内Tb离子浓度猝灭值提高至相当于占Si⁴⁺24.9%(摩尔分数)的比例(掺杂浓度为14%,质量分数),透过率高达91%。在激发波长为486 nm时发射强绿光,通过调控Tb的掺杂浓度,可实现发光强度和玻璃透过率的调节。Tb掺杂沸石衍生玻璃材料的发光特性不仅与Tb浓度有关,还与结构有关。良好的发光特性表明玻璃在特定的高透明固体照明绿色光源领域有潜在的应用价值。

耐火材料

紫铜熔炼炉用Al₂O₃-MgAl₂O₄耐火材料的侵蚀行为

刘伟, 魏迎辉, 李玉文, 张健宇, 柴胜利

2025, 44(7):  2670-2679.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0074

摘要 ( 38 )   PDF (12933KB) ( 27 )  

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耐火材料的使用寿命对紫铜熔炼炉至关重要。针对炉渣-熔体交界处漏炉报警事件,首先模拟了炉渣、熔体和耐火材料之间存在的化学反应,接着选取耐火材料的侵蚀区域由热面向冷面分析元素分布和物相组成。结果表明,紫铜熔炼炉用耐火材料(主要物相为Al₂O₃和MgAl₂O₄)与炉渣(含C、Cu₂O、Cu、SiO₂、FePO₄、Ca₃(PO₄)₂等)之间存在复杂化学反应,热面至冷面方向形成四个侵蚀区域,即挂渣区(Cu/FePO₄液相黏结固态组分)、反应区(耐火材料与Cu/FePO₄液相及MgSiO₄、AlPO₄、CuAl₂O₄等反应产物共存)、渗铜区(Cu液渗透耐火材料)及未反应区(原始耐火材料)。基于侵蚀机理,提出通过控制外引杂质元素(Fe、Ca、Si等)含量、优化打炉、起炉工艺减少内衬缺陷、增加TiO₂含量及避免内衬机械破坏的改善策略。本研究为延长紫铜熔炼炉内衬的使用寿命提出了工业化建议。

功能材料

金属有机框架衍生材料在储能领域的研究进展

余佳慧, 贺珂, 李梦雨, 杨志广, 陈倩倩, 范冰冰

2025, 44(7):  2680-2692.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0017

摘要 ( 203 )   PDF (9066KB) ( 92 )  

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能源存储需求增长与环保重视促使高效可持续能源存储技术发展。金属有机框架(MOF)衍生材料具有高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则且孔径可调,以及拓扑结构多样性和可裁剪性等特点,被广泛用作电极材料、电催化剂、电池隔膜等储能材料。通过使用不同的合成方法,合成不同类型的MOF材料,改变其结构,以提高能效。本文综述了近年来常见的MOF衍生材料的种类及其在金属电池、锂硫电池、超级电容器、太阳能电池等储能领域的应用研究进展,提出了MOF衍生材料所面临的问题与挑战,并对其在未来能源存储领域实现可持续发展进行了展望。

高熵钙钛矿La_0.7Sr_0.3Co_0.4Fe_0.1Ni_0.4Cu_0.1O₃超级电容器电极材料的设计与性能优化

张亚鑫, 罗东庆, 王菲菲, 吕静波, 秦增明

2025, 44(7):  2693-2700.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1532

摘要 ( 53 )   PDF (10979KB) ( 27 )  

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高熵钙钛矿氧化物因具有良好的结构稳定性和化学多样性,被认为是极具潜力的超级电容器电极材料。本文采用溶胶-凝胶法制备高熵钙钛矿材料La_0.7Sr_0.3Co_0.4Fe_0.1Ni_xCu_0.5-xO₃(x= 0.1, 0.4),探究Ni、Cu不同摩尔比对材料结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)测试对材料进行物相表征。结果表明,La_0.7Sr_0.3Co_0.4Fe_0.1Ni_0.4Cu_0.1O₃具有立方钙钛矿结构,晶粒细小且分布均匀,氧空位含量较高。在3 mol/L KOH电解液中进行电化学测试,当电流密度为1 A·g^-1时,La_0.7Sr_0.3Co_0.4Fe_0.1Ni_0.4Cu_0.1O₃比容量为243 F·g^-1,相比于传统LaFeO₃材料的比容量提升42%。La_0.7Sr_0.3Co_0.4Fe_0.1Ni_0.4Cu_0.1O₃经过20 000次循环充放电(电流密度为5 A·g^-1)后,比容量保持率仍达98.3%,展现出优异的循环稳定性和长循环寿命。高熵钙钛矿材料具有良好的电化学性能,作为高性能储能材料有巨大应用潜力。

厚度减薄调控Bi₄NbO₈Cl的内建电场以增强光催化活性的研究

刘桐, 黄世谋, 郝恩强, 曹羽希, 朱聪聪

2025, 44(7):  2701-2709.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0153

摘要 ( 51 )   PDF (7929KB) ( 25 )  

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光生载流子较低的分离率和较高的复合率是半导体光催化剂效率受限的重要原因。而利用铁电体的内建电场作为额外驱动力,是提升光生载流子分离效率的可行方案。本文以典型的铋基铁电半导体材料Bi₄NbO₈Cl作为模型体系,基于内建电场随片层厚度减薄而增强的特性,为了避免堆叠而造成光催化活性减弱,构建了由Bi₄NbO₈Cl超薄纳米片组成的三维(3D)纳米交联结构。通过片层厚度减薄增强了Bi₄NbO₈Cl的内建电场,从而驱动光生载流子更有效地分离。通过光电化学测试,分析了内建电场增强对光生载流子分离、转移和复合过程的影响。此外,还分析了内建电场随片层厚度减薄而增强的内在机制。最终,对双酚A的光催化降解实验表明,三维纳米交联结构的光催化效率提高了2.41倍。本工作为深入理解内建电场对光生载流子分离的作用机制提供了新视角。

道路材料

减水剂对镁渣-粉煤灰基流态固化土流变性及强度的影响

赫明胜, 秦庆金, 高慧, 曲春雨, 秦永, 房奎圳, 郝建帅

2025, 44(7):  2710-2719.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1582

摘要 ( 82 )   PDF (7949KB) ( 57 )  

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本研究探讨了聚羧酸(PCE)、三聚氰胺(SM)和萘系(NF)减水剂掺量对镁渣-粉煤灰基流态固化土流变性及抗压强度的影响。通过流动度测试、流变性分析及抗压强度评估,探讨了减水剂类型和掺量对流态固化土流动性、屈服应力、塑性粘度、表观粘度、触变性及抗压强度的作用机制。结果表明,三种减水剂均能改善流态固化土的流动度和流变性,SM和NF减水剂提升效果显著,PCE减水剂提升效果相对较弱。当减水剂掺量为1%(质量分数)时,掺SM和NF减水剂的流态固化土的流动度分别提高了25%和37%。减水剂的掺入显著降低了浆体的屈服应力、塑性粘度及触变性,尤其是NF和SM减水剂具有较强的颗粒分散作用,能有效减少颗粒间的聚集和絮凝。流态固化土流动度与屈服应力呈线性负相关,减小屈服应力是提高流动性的关键。适量掺入SM减水剂可以提高流态固化土全龄期抗压强度,增强材料均匀性和致密性,而NF减水剂则会对抗压强度产生不利影响。

回收轮胎聚合物纤维水泥改良碳酸盐渍土抗冻性能研究

王佳慧, 王凤池, 孙畅

2025, 44(7):  2720-2729.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1598

摘要 ( 43 )   PDF (13963KB) ( 27 )  

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在碳酸盐渍土中加入回收轮胎聚合物纤维(RTPF)可改善抗剪性能,并且使用RTPF可实现资源回收再利用,大幅降低环境负担。对于季冻区盐渍土,本文通过室内试验研究RTPF水泥改良碳酸盐渍土在冻融作用下抗剪强度损伤规律。对不同RTPF掺量水泥改良碳酸盐渍土冻融循环后进行三轴剪切试验。结果表明:RTPF改良碳酸盐渍土应力-应变曲线呈应变软化型,RTPF可提高水泥改良碳酸盐渍土的弹性模量;RTPF可使水泥改良碳酸盐渍土的破坏强度提高,1.0%(质量分数)RTPF束破坏强度提升最显著;RTPF可改善抗冻性能,RTPF束对抗冻性能提升效果更显著;掺加RTPF后改良碳酸盐渍土表现出更高的黏聚力,随着冻融循环次数增加,黏聚力逐渐下降;冻融循环次数对内摩擦角影响不明显,无显著规律;RTPF发挥桥接效应,限制微裂隙的发展,提升改良碳酸盐渍土稳定性。

工业固废协同固化红砂岩土试验研究

姚钧天, 杨建宇, 杨伟军, 金振洲, 贺智慧, 何建刚

2025, 44(7):  2730-2740.  doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2024.1600

摘要 ( 35 )   PDF (5686KB) ( 26 )  

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为改良红砂岩土遇水或扰动后易软化和崩解,物理性能急剧降低的特点,采用碱激发矿粉、半水石膏协同对红砂岩土进行固化,经正交试验分析固化体系内各组分对固化后红砂岩土7 d无侧限抗压强度和水稳性能的影响显著性,并研究固化后红砂岩土抗干湿循环性能及微观特性。结果表明:半水石膏对固化土7 d无侧限抗压强度的影响最显著,矿粉对水稳性能的影响最显著。当固化剂掺量为20%(质量分数)时,固化土7 d无侧限抗压强度达到2.45 MPa,水稳系数达到0.92,28 d后性能优于传统水泥固化剂。微观测试表明,碱激发矿粉生成水化硅铝酸钙(C-A-S-H)和钙矾石(AFt)对红砂岩土颗粒间孔隙的黏结和填充,是固化后红砂岩土7 d无侧限抗压强度与水稳系数提高的主要原因。本研究为红砂岩土的固化提供了解决方案。