李相国, 史湘琴, 安万东, 龚志雄, 张呈山, 吕阳

2025, 44(9): 3127-3136. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0314

摘要 ( 137 )

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随着我国工业固废年产量的增加及“双碳”战略实施,开发兼具固废资源化与低碳特性的高性能水泥成为行业转型的焦点。本文以钢渣、电石渣、粉煤灰及脱硫石膏等多源工业固废为原料制备高贝利特铁铝酸盐水泥(HBFAC),探究了铁相含量、煅烧温度及保温时间对其矿物组成、力学性能和耐久性能的影响。研究表明,HBFAC熟料的最佳煅烧温度为1 275~1 325 ℃,保温时间为30 min,此条件下铁相(15%~25%,质量分数)能够稳定硫铝酸钙(C₄A₃S)矿物结构并促进晶体发育。相较于普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的性能标准,HBFAC在早期强度发展和后期强度增长等方面具有更突出的优势。此外,HBFAC在5%(质量分数)Na₂SO₄溶液中展现优异的抗硫酸盐侵蚀性能,抗蚀系数均大于1。当煅烧温度为1 275 ℃、铁相含量为25%时,HBFAC的90 d抗蚀系数高达1.522。HBFAC抗硫酸盐侵蚀机制源于铁相诱导生成的钙矾石(AFt)与铁铝凝胶协同填充孔隙,形成致密结构,有效阻隔SO₄^2-侵蚀。本研究为工业固废基HBFAC在严酷环境(如海洋工程、盐渍土等)中的应用提供了理论依据,实现了固废资源化与材料高性能化的协同发展。

高氯盐加速侵蚀下水泥-水玻璃双液浆结石体耐久性研究

王倩倩, 戴航, 王立川, 张春瑜, 李利平, 王海彦, 张京京

2025, 44(9): 3137-3146. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0184

摘要 ( 81 )

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水泥-水玻璃(C-S)双液浆作为注浆堵水加固材料,在高氯盐侵蚀作用下服役性能劣化机制尚无系统性研究。本文通过抗压强度、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和压汞法(MIP)等宏观微观测试,研究水灰比(w/c)及水玻璃浓度对C-S双液浆的工作性能、高氯盐养护环境下C-S双液浆结石体(简称C-S结石体)的力学性能、物相演变和孔隙结构的影响。结果表明,C-S双液浆的化学胶凝时间在一定范围内随w/c和水玻璃浓度的减小而缩短,最短化学胶凝时间低于35 s,满足快速堵水需求。在氯盐浓度大于15%(质量分数)养护环境中,两种最优配合比(w/c为0.6、水玻璃浓度为34°Bé与w/c为0.7、水玻璃浓度为30°Bé)的C-S结石体的抗压强度在养护56 d前高于淡水养护环境。此外,两种最优配合比的C-S结石体养护90 d后仍表现出良好的耐氯盐侵蚀性能。微观分析表明,在高氯盐浓度环境中,C-S结石体短期内生成弗里德尔盐(Fs),力学性能提升,但长期侵蚀会导致水化硅酸钙(C-S-H)凝胶脱钙,力学性能下降。

环境温度对磷酸镁水泥水化温升的影响

蒋昊洋, 胡志德, 赵思勰, 张寒松, 许春霞

2025, 44(9): 3147-3155. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0057

摘要 ( 59 )

PDF (7671KB) ( 84 )

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环境温度是影响磷酸镁水泥(MPC)施工与应用的重要因素之一。本文以磷酸铵镁水泥(MAPC)和磷酸钾镁水泥(MKPC)为研究对象,系统分析了不同环境温度下两种MPC的水化温升特点、抗压强度、水化产物组成和孔隙变化规律。结果表明,环境温度的升高引起MAPC和MKPC水化温峰的升高,且随着环境温度提高,MAPC水化温峰出现时间提前,MKPC水化温峰出现的时间先提前后推迟且峰值相对较低。随着水化温峰提高,MAPC和MKPC的抗压强度均呈先增大后减小的趋势,但水化产物和孔隙变化有明显区别。MAPC在不同水化温峰下水化产物不同,当水化温峰低于70.0 ℃时,主要产物为MgNH₄PO₄·6H₂O,且MgNH₄PO₄·6H₂O生成量随水化温峰升高而增加,在水化温峰高于70.0 ℃时,则生成黏结性较差水化产物MgNH₄PO₄·H₂O,并引起有害孔的增多。MKPC水化产物均为MgKPO₄·6H₂O且生成量随着水化温峰升高而增多,但在高水化温峰下(超过60.0 ℃),快速的水分蒸发引起多害孔的比例增大。

环氧树脂各组分对环氧树脂砂浆的性能影响研究

张书峰, 王蕾, 徐世龙, 蔡佳成, 陈锦帆, 黄继志

2025, 44(9): 3156-3167. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0251

摘要 ( 52 )

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本研究采用正交试验方法,探讨了两种双酚A型环氧树脂(单掺及复掺)、两种活性稀释剂(单掺及复掺)及五种固化剂对环氧树脂砂浆力学性能和粘结性能的影响。结果表明,三因素对环氧树脂砂浆抗折强度及抗压强度影响由大到小为固化剂、环氧树脂、稀释剂,且固化剂类型影响远大于其他两因素。三因素对环氧树脂砂浆干燥、潮湿粘结强度的影响程度相当。SEM、XRD分析表明,环氧树脂砂浆中未发现Ca(OH)₂晶体,说明环氧树脂砂浆体系能够一定程度上抑制水泥水化,减弱Ca(OH)₂晶体的生长应力,从而提高环氧树脂砂浆的抗压强度及抗折强度。

砂砾岩机制砂粒形对混凝土性能的影响

朱子龙, 陈培冲, 廖洁, 杨旋, 赵德强, 曲良辰, 王桂明, 沈卫国

2025, 44(9): 3168-3177. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0244

摘要 ( 57 )

PDF (11436KB) ( 93 )

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推动砂砾岩机制砂在混凝土中的应用具有重要意义,本文以河砂和花岗岩机制砂为参照,利用数字图像处理(DIP)技术、激光共聚焦显微镜(LSM)及集料图像测量系统(AIMS),对砂砾岩机制砂的粒形进行了表征,并研究了粒形参数对C30混凝土工作性能及力学性能的影响。通过扫描电子显微镜与压汞法测定进一步揭示了机制砂粒形对混凝土水化产物及孔结构的作用机制。结果表明,圆度最小的河砂混凝土表现出最优的工作性能,而粗糙度及棱角度最大的花岗岩机制砂混凝土具有最优的力学性能。砂砾岩机制砂的圆度、棱角度及粗糙度介于河砂与花岗岩机制砂之间,砂砾岩机制砂混凝土孔隙率较低,28 d抗压强度可达43.5 MPa,抗折强度为5.7 MPa,劈裂抗拉强度为3.66 MPa。砂砾岩机制砂不仅能够满足C30混凝土的性能要求,还为公路开挖过程中产生的废石资源化利用提供一种可行的新方案。

基于CatBoost优化算法的自密实混凝土工作性预测

梁其旻, 王喆, 梅英杰, 孙奥, 李鹏飞

2025, 44(9): 3178-3187. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0079

摘要 ( 46 )

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针对自密实混凝土工作性控制不当易导致结构缺陷的问题,本研究提出一种基于CatBoost优化算法的自密实混凝土工作性预测方法。首先,通过试验建立了包含313组数据的数据集。随后,基于CatBoost算法建立自密实混凝土工作性预测模型,并采用Optuna超参数自动优化框架确定模型的最优超参数。最后,对模型输入参数进行分析。结果表明:相较于未加入净浆试验参数的数据集,本文所建立的数据集能有效提高自密实混凝土工作性预测精度;净浆试验参数在模型预测中表现出较高的相关性和重要性;所建立的模型可以高精度地预测扩展度和V型漏斗时间,表明该模型具有良好的泛化能力,可为自密实混凝土的设计和应用提供参考。

基于水膜厚度的高强自密实混凝土水泥浆体流变性能评价

胡延燕, 谢冰倩, 赵冰

2025, 44(9): 3188-3195. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0218

摘要 ( 53 )

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为探究超细粉煤灰(UFA)对高强自密实混凝土(HSSCC)水泥浆体流变性能的影响,本文测试了不同掺量UFA对C60和C80 HSSCC水泥浆体流动度、流变性能、填充密实度及水膜厚度(WFT)的影响。结果表明:当UFA掺量为15%(质量分数)时,两种水泥浆体的流动度均达到最大值,屈服应力、表观黏度及触变性达到最小值,两种水泥浆体的填充密实度也达到最大;C80 HSSCC水泥浆体填充密实度高于C60 HSSCC水泥浆体,WFT小于C60 HSSCC水泥浆体。C60 HSSCC水泥浆体的WFT为0.195 7 μm,C80 HSSCC水泥浆体的WFT为0.037 1 μm。采用多项式回归拟合发现,WFT与水泥浆体屈服应力有很强的相关性。

基于DIC高温下混凝土断裂性能研究

王磊, 饶斌, 赵燕茹, 许有俊, 陈明

2025, 44(9): 3196-3206. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0257

摘要 ( 47 )

PDF (9643KB) ( 73 )

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对不同温度(20、200、400、600、800 ℃)下混凝土切口梁进行三点弯曲断裂试验,借助数字图像相关(DIC)方法观测其表面变形场演化规律。通过定义应变边界阈值,识别混凝土断裂过程区。基于断裂力学理论计算混凝土起裂韧度、失稳韧度和断裂能,分析断裂性能随温度的变化规律。结果表明:DIC测得水平应变云图能较好地反映高温下混凝土断裂演化过程。随着温度升高,断裂过程区提前出现,裂缝稳定扩展阶段延长。断裂损伤因子的增长速率在加载初期随温度逐渐增加,在接近峰值荷载时逐渐下降,说明高温使混凝土断裂过程由脆性向延性转变。起裂和失稳韧度随温度升高逐渐降低。断裂能虽然在200~600 ℃时因高温下混凝土的延性与峰值后变形能力增加而逐渐增加,但是在800 ℃时因材料分解显著减少。

大风干热环境中风积沙 PVA-FRCC板早期收缩开裂性能

王玉清, 薛延昭, 云泽亚, 孙华钧, 刘曙光

2025, 44(9): 3207-3217. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0173

摘要 ( 39 )

PDF (7816KB) ( 57 )

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为探明西部地区大风干热环境中风积沙聚乙烯醇纤维水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composite, PVA-FRCC)板早期(7 d)约束收缩和开裂性能,从而促进风积沙的工程应用,减少天然砂石开采,本文以风积沙取代率、纤维体积率、水胶比及约束度为变量,开展了PVA-FRCC板早期收缩性能试验研究,并建立了收缩估算模型。结果表明:随着风积沙取代率和水胶比提高,约束收缩增大;掺入PVA纤维既可以减少约束收缩,也能显著提升风积沙PVA-FRCC板的阻裂能力;风积沙取代率较高且水胶比稍大时,风积沙PVA-FRCC板的阻裂等级最高,综合衡量收缩性能、力学性能、风积沙利用率及经济性等,掺入一定PVA纤维、风积沙取代率适中且水胶比较小的配合比较优;风积沙PVA-FRCC板内部湿度变化分为三个阶段,与收缩变化规律具有高度相关性,反映了收缩变化机理;通过理论分析建立了风积沙PVA-FRCC板早期约束收缩估算模型,模型计算值与试验值吻合度较高,可为风积沙PVA-FRCC板早期收缩估算及裂缝控制提供参考。

磨耗对再生混凝土骨料物理性能及表观形态的影响

吕洁琴, 袁豪, 高玲, 王岩, 顾杨, 孙仁娟

2025, 44(9): 3218-3226. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0222

摘要 ( 37 )

PDF (11650KB) ( 57 )

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为探究物理磨耗对不同强度母体混凝土再生骨料物理性能及形态特征的影响,采用洛杉矶磨耗仪对C35、C40、C50等级混凝土破碎制备的再生骨料进行了物理强化,探究了钢球数量、转动圈数对不同强度母体混凝土再生骨料表观密度、吸水率和压碎值的影响;通过集料图像采集系统(AIMS)采集强化前后骨料表观形态特征,分析了物理磨耗对粗骨料棱角度、纹理及球度等形态特征的影响。结果表明,再生骨料的物理性能及形态特征受钢球数量、转动圈数与母体混凝土强度的显著调控。采用8个钢球400转磨耗时,C35再生骨料表观密度较原始破碎时提高了1.52%,吸水率下降了36.05%,压碎值降低了27.41%,棱角性系数下降了34.28%,球度提升了19.61%,纹理指数增加了9.30%。进一步增加钢球数量或转动圈数会导致骨料二次破碎,性能提升幅度降低,再生骨料表观密度与母体混凝土强度呈负相关,压碎值与强度呈正相关。吸水率与强度之间未表现出明显的相关性,整体呈波动变化趋势。棱角性系数与球度随强度提高呈先下降后上升的趋势,纹理指数则表现为先上升后下降。8个钢球400转的磨耗参数可在提升再生骨料物理性能的同时优化其形貌特征,为再生骨料的精细化处理提供理论依据。

碳酸氢钠溶液碳化:一种提高再生骨料混凝土性能的新方法

义启贵, 湛缕金, 刘祥, 许瑞天, 梁莹, 陈宗平

2025, 44(9): 3227-3237. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0367

摘要 ( 48 )

PDF (13598KB) ( 63 )

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碳酸氢钠(NaHCO₃)溶液可以提高固碳效率和再生骨料混凝土(RAC)的早期力学性能,但NaHCO₃溶液浓度对RAC力学性能的影响尚不明确。本文以不同NaHCO₃溶液浓度(0~10.0 g/L)和碳化环境(自然环境、碳化箱、标养箱、水环境、NaHCO₃溶液)为主要变量,完成了72个试件的立方体、棱柱体抗压试验和四点抗折试验,并通过热重分析评估了固碳量。结果表明:NaHCO₃的存在提高了水环境对RAC力学性能的增强作用,尤其在溶液浓度为10.0 g/L时最显著;随着NaHCO₃溶液浓度的升高,RAC的固碳量逐渐提高,且均大于碳化箱环境下RAC的固碳量,此外,强度指标呈先下降后上升的趋势,RAC的轴心抗压强度和抗折强度最大提高达12.1%和31.9%。最后,提出了一种新的NaHCO₃溶液碳化RAC强度计算方法。

海水流动性对氯离子在混凝土中扩散性能的影响

虞爱平, 程梓宸, 李正康, 李秀鑫, 刘咏琪, 陈宣东

2025, 44(9): 3238-3245. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0503

摘要 ( 44 )

PDF (7851KB) ( 73 )

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为探明海水流动对氯离子在混凝土中传输行为的影响机制,本研究通过配制5倍浓度人工海水模拟真实海洋环境,设置流速为0(静止)、0.21和0.42 m/s三种侵蚀工况,结合氯离子浓度测定与XRD、SEM、压汞法(MIP)等微观测试方法开展系统研究。结果表明:海水流动性在早期显著增强了氯离子在混凝土表面的吸附作用,但随着侵蚀时间的增加,这种促进效果逐渐减弱。0.21和0.42 m/s工况下的表面氯离子浓度均显著高于静止工况。此外,长期侵蚀(180 d)后,流动工况与静止工况的氯离子浓度差异逐渐减小,表明海水流动性对氯离子在混凝土内部的扩散行为影响有限。微观机理分析表明,在侵蚀过程中钙矾石和Friedel盐生成,但未观察到钙矾石结晶引起的微裂纹,说明硫酸根离子对混凝土结构的破坏作用较弱。此外,MIP测试显示三种工况的孔径分布相近,进一步证实海水流动性对混凝土内部反应机制的影响较小。本研究揭示了海水流动环境下氯离子的传输特征及时变规律,为海洋工程混凝土结构的耐久性设计与寿命预测提供了理论依据。

泡沫轻质混凝土常规三轴压缩力学性能研究

杨青原, 王垚, 单红日, 李辉, 陈聪, 姜能栋

2025, 44(9): 3246-3254. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0258

摘要 ( 42 )

PDF (7354KB) ( 67 )

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通过常规三轴压缩试验,研究了泡沫轻质混凝土在不同围压水平下的应力-应变曲线、破坏形态及抗剪强度特性。试验结果表明,泡沫轻质混凝土三轴压缩强度随围压水平的增大而显著提高,但增长速率随围压水平的增大而降低。在围压水平为0.1~0.5时,常规三轴压缩强度相对单轴压缩强度增长1.5~2.5倍,侧向压力对试件破坏形态有显著影响,无围压时试件端部形成三角形受约束区并产生斜裂缝,有围压时主要表现为剪切破坏,且高围压下试件断裂区难以横向膨胀,主裂缝宽度减小,出现挤压塑性流动,产生较大的塑性变形。通过莫尔-库仑准则分析发现,泡沫轻质混凝土的黏聚力和内摩擦角与湿密度呈正相关。

膨润土改性材料的制备、表征及应用研究进展

易世蓉, 张苗苗, 陈思思, 王琳琳, 倪宇航, 韩志伟, 赵丹

2025, 44(9): 3255-3271. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0122

摘要 ( 90 )

PDF (5536KB) ( 94 )

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膨润土是天然的非金属矿产资源,通过技术改性将其转化为有附加值产品,广泛应用于工业、农业和环境治理等领域,是实现资源循环利用和减少环境负面影响的重要途径。本文对当前国内外膨润土改性材料的制备方法、表征技术及应用现状进行了综述,总结了膨润土性能提升的方法、原理及表征测试方法,分析了改性膨润土在土壤改良、环境修复、农业应用(肥料添加剂、农药吸附剂)及电子、汽车和航空航天等领域的应用潜力及不足,并展望了改性膨润土材料未来发展方向,为高性能改性膨润土材料的研发提供了参考。

水泥固化飞灰-水泥复合胶凝材料的性能与微观结构研究

刘佳钰, 高誉, 刘泽, 温帅云, 王栋民, 危鹏, 张春辉, 朱正江, 李清亚

2025, 44(9): 3272-3279. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0208

摘要 ( 60 )

PDF (12890KB) ( 116 )

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水泥固化飞灰填埋量大,对环境造成污染,但因钙含量高,具有潜在火山灰活性,可用于制备胶凝材料。本文以脱氯解毒后的水泥固化飞灰为原料,研究解毒水泥固化飞灰-水泥复合胶凝材料(C-DCSFA)硬化浆体的物化特征、力学性能和微观结构。结果表明,掺入10%(质量分数,下同)解毒水泥固化飞灰的C-DCSFA力学性能在7、28 d优于纯水泥组,28 d抗压强度最高可达53.4 MPa。10%解毒水泥固化飞灰的掺入使复合胶凝材料在3 d的早期性能低于纯水泥组,早期水化进程缓慢,累积放热量较低;随着反应深入,复合胶凝材料在28 d的水化产物交替生长、连接紧密,使抗压强度明显上升。

高强硫铝酸盐水泥基材料固化垃圾焚烧飞灰的试验研究

董发鑫, 徐子凡, 汪峻峰, 鲁刘磊, 叶伟开, 尚春静

2025, 44(9): 3280-3287. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0210

摘要 ( 36 )

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垃圾焚烧飞灰(MSWI FA)因富含重金属、二噁英等有害物质,被列入国家危险废物名录,其安全处置是当前环境保护的迫切需求。硫铝酸盐水泥(SAC)以早强、快硬、耐腐蚀及低碳排放优势,成为固化MSWI FA的理想胶凝材料。通过在SAC中掺入5%~20%(质量分数,下同)的MSWI FA制备高强砂浆,研究了不同MSWI FA掺量对固化体力学性能、微观结构及环境安全性的影响。结果表明:当MSWI FA掺量为5%时,砂浆的6 h抗压强度达44.8 MPa,与空白组相比仅降低了3.9%,28 d抗压强度达91.6 MPa,与空白组相比降低了16.2%,且凝结时间缩短了34.9%;当MSWI FA掺量为20%时,砂浆的28 d抗压强度为60.2 MPa,孔隙率为18.0%。微观分析表明,氯离子通过与硫铝酸钙反应生成水铝钙石,抑制钙矾石形成,导致孔隙粗化。此外,各组高强固化体的重金属浸出浓度均满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2024)限值,且在20%MSWI FA掺量下碳排放较传统硅酸盐水泥降低44.7%,为危险废物资源化与低碳建材开发提供理论可能。

碱激发超细粉-粉煤灰胶凝材料压阻性能研究

孔伟鹏, 庞来学, 郭威, 田晓峰

2025, 44(9): 3288-3294. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0294

摘要 ( 34 )

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以粉煤灰和超细粉为原材料,NaOH和Na₂SiO₃为碱激发剂,成功制备出一种新型碱激发胶凝材料,并对其压阻性能进行测试。结果表明,当养护龄期为28 d时,采用NaOH作为碱激发剂的碱激发胶凝材料的最大电阻率变化率为44.2%,而采用Na₂SiO₃作为碱激发剂的碱激发胶凝材料的最大电阻率变化率为54.2%。以Na₂SiO₃为碱激发剂的碱激发胶凝材料主要水化产物为托贝莫来石和水化硅酸钙凝胶,水化产物填充内部空隙,孔结构趋于密实化。电阻率变化率与压阻性能呈正相关,Na₂SiO₃体系的碱激发胶凝材料的电阻率变化率更大,因此压阻性能更好。

低温低压养护条件下复合胶凝材料性能研究

张小龙, 王伟, 姚爱军, 王朝晖, 冯希浩, 王杰

2025, 44(9): 3295-3304. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0280

摘要 ( 30 )

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本研究针对西北高寒地区环境特征,以粉煤灰、矿渣粉为原材料部分替代水泥制备复合胶凝材料。在低温(0、8、15 ℃)及低气压(0.06 MPa)条件下养护,并与标准养护(20 ℃、65 kPa)条件下对比,探究复合胶凝材料力学性能发展及微观结构演化规律。结果表明:复掺粉煤灰和矿渣粉能够产生高效协同效应,但随着温度降低,这一效应逐渐减弱,试样的抗压强度及抗折强度也随之降低;在相同低温条件下,随着粉煤灰掺量的减少和矿渣粉掺量的增加,复合胶凝材料的抗折强度及7、28 d抗压强度逐渐提升,而3 d抗压强度呈先降低后升高的趋势,且当粉煤灰和矿渣粉掺量分别为10％(质量分数)和50％(质量分数)时,抗折强度和抗压强度最大。微观测试结果表明:低温低压养护条件限制了胶凝材料水化反应速率,致使水化产物逐渐减少;随着粉煤灰掺量减少和矿渣粉掺量增加,化学结合水和氢氧化钙的含量逐渐增加,表明矿渣粉的活性成分在低温下依然能够促进水化反应,从而增强胶凝材料的力学性能。

低氧分压下赤泥基陶粒的发泡行为及晶相转变研究

唐佩, 郭少飞, 邓腾飞, 陈伟

2025, 44(9): 3305-3314. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0268

摘要 ( 58 )

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赤泥作为铝工业产生的大宗碱性固废,其高效资源化利用对缓解环境压力与促进可持续发展具有重要意义。本工作以赤泥基陶粒性能优化为目标,系统探究了氮气气氛下Al₂O₃与SiO₂的摩尔比(铝硅比,A/S)变化对赤泥基陶粒发泡行为、物理性能、晶相组成及孔结构的影响机制。结果表明,低氧分压促进赤泥中赤铁矿分解,产生的FeO优先与Al₂O₃反应生成粒状铁铝尖晶石(FeAl₂O₄)。随着A/S的增大,陶粒中尖晶石和斜长石相的含量提高,这种晶相的变化显著影响高温熔体性质与孔结构,并增强基体强度。在赤泥掺量20%(质量分数)、氮气气氛、1 170 ℃保温60 min的条件下,成功制备出抗压强度为3.48 MPa、吸水率为0.31%、表观密度为0.72 g/cm³、孔隙率为76.6%的轻质高强陶粒。本研究为赤泥高效利用及高性能陶粒开发提供了参考。

不同发泡剂对锂渣泡沫玻璃显微结构和性能的影响

陈坤, 廖其龙, 刘来宝, 王辅, 竹含真, 石贤盼, 但勇, 赵澎

2025, 44(9): 3315-3325. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0223

摘要 ( 32 )

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随着锂电池产业的快速发展,巨量锂渣的资源化利用成为当前亟待解决的问题。本研究以锂渣为主要原料,分别引入MnO₂、SiC和CaCO₃作为发泡剂,制备泡沫玻璃,系统探究了不同发泡剂种类及掺量对泡沫玻璃发泡过程、孔结构与物理性能的影响,并揭示了相应的发泡机制。结果表明:MnO₂和CaCO₃掺量增加导致孔径增大,体积密度、抗压强度和导热系数减小;SiC掺量增加则使孔径减小,体积密度、抗压强度和导热系数增大。过量的MnO₂形成开孔结构,SiC和CaCO₃则形成闭孔结构。当MnO₂掺量为4%～5%(质量分数)和SiC掺量为1%～2%(质量分数)时,泡沫玻璃综合性能最优,体积密度介于0.35～0.44 g/cm³,抗压强度为1.24～2.99 MPa,导热系数为0.058～0.065 W/(m·K),满足行业标准。本研究为锂渣的高值化利用提供了理论支撑和技术路径。

早期CO₂养护对钢渣固废胶凝材料性能的影响

叶纪盛, 马英, 李淯伟, 邰安, 王家豪

2025, 44(9): 3326-3336. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0304

摘要 ( 43 )

PDF (20198KB) ( 64 )

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为促进钢渣的低碳和资源化利用,采用钢渣协同高炉矿渣、脱硫石膏和少量水泥制备钢渣固废胶凝材料,通过抗压强度、产物组成、微观结构、体积稳定性和安定性分析,研究了早期CO₂养护对钢渣固废胶凝材料性能的影响。结果表明,相比于未碳化养护,早期CO₂养护下钢渣固废胶凝材料抗压强度和线性膨胀率均降低。早期CO₂养护下,较低钢渣含量(40%~45%,质量分数)且较高高炉矿渣含量(32%~35%,质量分数)时,钢渣固废胶凝材料3 d抗压强度较高,可达14 MPa,高钢渣含量(55%~60%,质量分数)时,钢渣固废胶凝材料后期抗压强度较高,可达52.7 MPa。早期CO₂养护下钢渣固废胶凝材料发生碳化反应,形成CaCO₃晶体,填充孔隙并密实微观结构,部分CaCO₃在后期参与水化反应生成单碳型水化碳铝酸钙。高钢渣含量(>55%,质量分数)和低石膏含量(<15%,质量分数)下钢渣固废胶凝材料具有较低的线性膨胀率和压蒸膨胀率,体积稳定性提升。

以尾矿砂为骨料的绿色工程水泥基复合材料力学性能研究

余洁歆, 朱艺婷, 庄旭, 陈玉霜, 张广达, 许莉

2025, 44(9): 3337-3346. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0183

摘要 ( 35 )

PDF (14276KB) ( 52 )

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传统工程水泥基复合材料(ECC)中高比例的水泥用量导致其价格贵、碳排放量高,这限制了其在交通基础设施中的产业化应用。为克服这一局限,在保证ECC力学性能的前提下,使用尾矿砂作为替代骨料并提高粉煤灰掺量,研发一种经济、绿色的尾矿砂ECC。设计了9组不同配合比的 ECC 试件进行单轴压缩和单轴拉伸试验,分别采用不同的骨料类型(尾矿砂、尾矿砂和石英砂混合、石英砂)、粉煤灰和水泥用量比值(2.4、3.4和4.4),研究其对力学性能、微观结构及材料可持续性的影响。通过试验揭示了ECC受力阶段的破坏过程和变形特点,结果表明尾矿砂骨料因多棱角形貌和微集料效应,展现出良好的抗拉强度和拉伸延性。粉煤灰掺量对力学性能具有双重效应,随着粉煤灰和水泥用量比值的增大,ECC的抗拉强度和抗压强度均有所降低,但极限拉伸应变显著提升。通过可持续性指标与传统ECC做比较,结果表明新型尾矿砂ECC可以有效降低成本、减少能源消耗和二氧化碳排放,验证了利用工业固体废弃物尾矿砂作为骨料制备绿色ECC的可持续性,可为环保型尾矿砂ECC的应用提供指导。

地聚物稳定建筑固废再生集料性能研究

张争奇, 刘祉鑫, 芮照诚, 石杰荣, 杨新红

2025, 44(9): 3347-3354. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0185

摘要 ( 57 )

PDF (6105KB) ( 57 )

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采用粉煤灰、高炉矿渣粉和碱激发剂制备地聚物复合材料,并与水玻璃溶液强化后的再生集料混合,制备地聚物稳定再生集料。通过力学与干缩试验,探讨地聚物掺量及再生集料强化对材料性能的影响,并结合SEM微观形貌分析再生集料的强化机理。结果表明,地聚物稳定再生集料的力学性能随地聚物掺量和龄期增加而提高,与水泥稳定碎石相近,经水玻璃溶液强化后进一步增强。地聚物稳定再生集料的干缩性能随粉料(粉煤灰和高炉矿渣粉)掺量增加而增大,总干缩系数较水泥稳定碎石偏大,但水玻璃溶液强化有效改善了干缩性能。微观分析表明,水玻璃溶液强化处理填充了再生集料表面的微裂缝和孔隙,在一定程度上提升了地聚物稳定再生集料的力学强度和干缩性能。

热处理温度和放置时间对建筑垃圾分离渣土活性影响的机理研究

邱军付, 张瑞峰, 贺鑫鑫, 赵宇翔, 胡家磊, 李雅曦

2025, 44(9): 3355-3366. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0337

摘要 ( 48 )

PDF (12008KB) ( 61 )

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建筑垃圾分离渣土(CWSR)成分复杂、活性低是其难以资源化的主要原因。通过X-射线荧光(XRF)分析、热重(TG)分析、水化热分析、氮吸附分析、X-射线衍射(XRD)分析和扫描电子显微镜(SEM)分析,研究了不同热处理温度和放置时间对建筑垃圾分离渣土活性的影响机理,剖析了建筑垃圾分离渣土对普通硅酸盐水泥(OPC)胶凝体系宏观性能和微观结构的影响规律。结果表明,建筑垃圾分离渣土的抗压强度和强度活性指数随热处理温度的升高呈先增加后降低的趋势,当热处理温度为500 ℃时,强度活性指数可满足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596—2017)中对粉煤灰强度活性指数的要求。加入建筑垃圾分离渣土会延长普通硅酸盐水泥胶凝体系的水化诱导期时间,并延后加速期水化放热速率峰值出现的时间。高活性的热处理建筑垃圾分离渣土在OPC-CWSR胶凝体系中生成的水化产物有效填充了试块中的孔隙,提高了试块的密实度并赋予了胶凝体系试块较好的力学性能和耐久性,当热处理温度为500 ℃时,OPC-CWSR胶凝体系28 d抗压强度为37.50 MPa,相较于热处理温度为100 ℃的OPC-CWSR胶凝体系抗压强度提升14.55%,总孔体积下降75%。此外,与热处理温度相比,放置时间对建筑垃圾分离渣土的活性影响有限,但对OPC-CWSR胶凝体系的水化进程影响较大。

钛酸钡/硅酸钙压电生物复合陶瓷的光固化成型研究

邱皓泓, 鲍崇高, 李世佳, 董文彩, 闫硕

2025, 44(9): 3367-3374. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0229

摘要 ( 44 )

PDF (4416KB) ( 52 )

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压电生物复合陶瓷材料能够在诱导类骨成分矿化的同时产生电信号刺激成骨细胞增殖分化,是一种理想的骨修复材料,但目前相关光固化成型的研究仍然较少。本研究成功制备出适用于数字光处理技术成型的钛酸钡/硅酸钙光固化复合陶瓷浆料,并系统研究了主要活性单体对浆料流变性能与固化性能的影响,以及分散剂种类和含量对浆料流变性能的影响。结果表明,4-丙烯酰吗啉(ACMO)为最佳主要活性单体,3%(质量分数)润湿分散剂BYK-111为最佳分散剂体系。在固含量为50%(体积分数)时,复合陶瓷浆料能保持良好的剪切变稀特性。利用上述浆料可打印出具有复杂结构的钛酸钡/硅酸钙多孔陶瓷生坯,经1 110 ℃保温4 h烧结后得到显气孔率约为39.33%、抗弯强度为(27.18±1.75) MPa的钛酸钡/硅酸钙复合陶瓷。

等离子熔融制备高强度Al₂O₃-La₂O₃二元陶瓷微球

蒿洪彦, 吴粤晟, 谢俊, 张继红, 韩建军

2025, 44(9): 3375-3382. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0188

摘要 ( 29 )

PDF (15659KB) ( 55 )

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为克服传统陶瓷微球制备方法在大规模生产与高性能材料应用中的局限性,本研究基于相图设计,通过喷雾造粒和射频等离子熔融相结合的方法,成功制备了不同配比的氧化铝-氧化镧(Al₂O₃-La₂O₃)二元透明陶瓷微球。对不同配比的Al₂O₃-La₂O₃二元透明陶瓷微球的化学组成、形貌、微观结构和机械性能进行了研究。结果表明,所得Al₂O₃-La₂O₃二元透明陶瓷微球的主晶相为LaAlO₃和LaAl₁₁O₁₈,且表现出了较高的机械性能,其中80.0Al₂O₃-20.0La₂O₃组分微球的维氏硬度为21.20 GPa,弹性模量为192 GPa,高于其他不同成分的铝酸盐玻璃陶瓷。

热压压力对氮化硅陶瓷微观结构和性能的影响

臧向荣, 于志强, 李海青, 谭会会, 鲁燕萍, 彭子涵

2025, 44(9): 3383-3390. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0186

摘要 ( 30 )

PDF (8962KB) ( 52 )

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采用热压烧结工艺制备了高强度、高韧性的氮化硅(Si₃N₄)陶瓷,研究了热压压力对Si₃N₄陶瓷的相组成、微观结构、机械性能和导热性能的影响。结果表明,在烧结温度为1 680 ℃、热压压力为20~30 MPa时,Si₃N₄陶瓷均由α-Si₃N₄全部转化为了长棒状的β-Si₃N₄。随着热压压力的增大,长棒状的β-Si₃N₄晶粒发育完全,气孔率降低,致密度增大。同时,在热压烧结过程中,β-Si₃N₄晶粒生长呈一定的方向性,长度方向上的生长主要是在垂直于压力方向上实现的。当热压压力为30 MPa时,Si₃N₄陶瓷综合性能最好,抗弯强度为1 123.72 MPa,断裂韧性为11.6 MPa·m^1/2,垂直于热压方向面的维氏硬度为14.42 GPa,室温下的热导率为44.2 W/(m·K)。通过改变单相烧结助剂的含量,选择Y₂O₃-MgO烧结助剂在同样条件下制备的Si₃N₄陶瓷的热导率提升至62.9 W/(m·K)。

蓝宝石单晶的动态力学性能及本构关系研究

黄友奇, 史刘彤, 高玉波, 周林

2025, 44(9): 3391-3401. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0170

摘要 ( 36 )

PDF (8810KB) ( 55 )

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蓝宝石单晶因具有优异的力学性能和光学透明性,在武器装备防护视窗中具有广泛应用前景。为系统研究其动态力学行为,本文开展了多种测试与数值仿真。通过准静态和动态压缩试验,获取材料的应力-应变关系,分析强度对应变率的敏感性;采用巴西圆盘劈裂试验测得抗拉强度;借助三轴围压试验方法,研究了颗粒状蓝宝石单晶在高静水压力下的力学响应。基于上述试验数据,构建了包含状态方程、强度准则和损伤演化的材料本构模型。进一步开展了弹丸高速撞击试验,并基于FEM-SPH耦合方法建立数值模型,对侵彻过程与裂纹扩展机理进行了模拟。结果表明,该本构模型可有效预测蓝宝石单晶在多种应力状态下的力学响应,对防护结构设计具有重要意义。

废光伏玻璃重熔再造超白玻璃的配合料Redox调控

田英良, 袁智淳, 赵志永, 吴玉锋

2025, 44(9): 3402-3410. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0198

摘要 ( 47 )

PDF (4196KB) ( 60 )

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随着我国光伏组件大规模退役,光伏玻璃作为组件质量占比最大的部分(≥70%),其高值化、绿色化再生利用已成为新能源产业可持续发展亟待解决的关键问题。本研究创新性地提出将废光伏玻璃重熔再造为超白玻璃,并探究了配合料氧化还原(Redox)值对再生超白玻璃光学性能的调控机制。结果表明,增强配合料氧化性可有效改善玻璃光学性能。采用NaNO₃、CeO₂+NaNO₃、Na₂SO₄+炭粉(C)调控配合料Redox值时,玻璃可见光透射比分别从91.00%、90.61%、87.89%增至91.33%、91.46%、91.57%,玻璃黄绿色相均减弱,尤其是Na₂SO₄+C,在提高可见光透射比和减弱黄绿色相的效果最为显著。本研究为退役光伏玻璃的闭环高值利用提供了理论依据和工艺优化方案。

澄清剂对OLED基板玻璃澄清效果的影响

田英良, 李志峰, 赵志永

2025, 44(9): 3411-3418. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0192

摘要 ( 87 )

PDF (11813KB) ( 111 )

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OLED基板玻璃生产过程中对玻璃质量要求较高,其中配合料的熔化澄清过程尤为关键。本研究采用高温视像技术对配合料熔化和玻璃液澄清过程进行原位观察,探究了二氧化锡、三氧化二锑和硫酸钡三种澄清剂及其添加量对OLED基板玻璃液澄清效果的影响,通过图像分析法对保温4 h后玻璃液中剩余气泡数量及平均直径进行定量分析。结果表明,二氧化锡的澄清效果优于三氧化二锑和硫酸钡,当二氧化锡添加量为0.5%(质量分数)时,澄清效果最佳,剩余气泡数仅为22个。

复丝法石英光纤传像束的制备及性能

许彦涛, 吕大娟, 崔晓霞, 侯超奇, 郭海涛, 高菘, 张岩, 折胜飞

2025, 44(9): 3419-3425. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0281

摘要 ( 46 )

PDF (10978KB) ( 60 )

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石英光纤传像束因柔软易弯曲、抗电磁干扰等特点,在医疗内窥镜、工业探伤测量、新型光学系统等领域具有重要应用价值。本文利用COMSOL模拟计算软件,研究了光纤数值孔径、包层壁厚与能量泄漏率之间的关系,优化获得了填充系数高、串扰率低的光纤结构,研究了复丝拉丝工艺。结果表明,低温拉丝可降低易挥发元素F的溢出,有利于抑制缺陷的产生。采用一次复丝工艺,制备出单丝直径约4.4 μm、传像束外径0.4~0.6 mm、1 500~15 000像元、理论分辨率最高约131 lp/mm、可见光波段损耗0.1 dB/m的高分辨石英光纤传像束。石英光纤传像束端面无断丝、暗丝等缺陷,成像清晰、无畸变,成像质量良好,为石英光纤传像束的应用提供基础。

熔融医药废盐对锆质耐火材料的侵蚀研究

程薇薇, 田英良, 杨勤浩, 赵志永, 谢峻林, 何峰

2025, 44(9): 3426-3434. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0284

摘要 ( 37 )

PDF (17633KB) ( 60 )

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随着医药行业的快速发展,我国医药废盐的年产量与累积量均逐渐增加。电熔融法可高效实现复杂医药废盐的分离提纯,但对耐火材料侵蚀严重,从而影响窑炉使用寿命。本研究根据医药废盐组成,采用SEM、EDS、XRD和热力学计算,研究了熔盐对AZS41#和Z9510两种耐火材料的侵蚀行为与侵蚀机制。结果表明,950 ℃侵蚀48 h后,AZS41#和Z9510两种耐火材料均无变质层,熔盐中的Ca元素主要沿着耐火材料中的玻璃相发生渗透。1 150 ℃侵蚀48 h后,AZS41#样品有约235 μm的变质层,该变质层中无斜锆石相和刚玉相,主要富集元素为Na、Ca、Si,熔盐侵蚀耐火材料后,生成了Na(AlSi₃O₈)物相。Z9510样品有约54 μm的变质层,该变质层有Na元素富集,熔盐侵蚀后生成了CaZrO₃和Na(AlSi₃O₈)两种主要物相。因此,在长期高温的熔盐环境中,Z9510耐火材料的抗侵蚀性更优异。

香蒲绒衍生多孔碳纤维的制备及电化学性能研究

王超男, 李雪峰, 武新月, 余晓婷, 李嘉丽, 杨丽敏, 白利忠

2025, 44(9): 3435-3443. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0181

摘要 ( 43 )

PDF (14076KB) ( 50 )

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超级电容器凭借高功率密度、快速充放电速率和长循环使用寿命等优点,已成为最具前景的储能器件之一。本文选用生物质香蒲绒作为原材料,通过高温碳化和KOH活化处理,制备出一种价格低廉且对环境友好的多孔碳纤维材料。采用XRD、SEM、Raman光谱、氮气吸脱附和电化学测试等方法,研究了不同碱碳比对多孔碳纤维材料结构、形貌及电化学性能的影响。研究发现,在800 ℃碳化、碱碳比4 ∶1(质量比)、KOH活化处理条件下制备出的多孔碳纤维材料ACF-4具有最高的比表面积(1 910.4 m²·g^-1)和最大的微孔体积(0.548 cm³· g^－1)。电化学测试结果表明,ACF-4电极材料在电流密度0.05和5 A·g^－1时,比电容分别为254.9和156.0 F·g^－1,在电流密度为1 A·g^－1下循环10 000次后,容量保持率高达98.1%。

BiFeO₃/BiCrO₃复合薄膜的铁电及光伏性能研究

杨松, 杨勋勇, 刘永琳, 易应飞, 王建卫, 王旭

2025, 44(9): 3444-3450. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0195

摘要 ( 42 )

PDF (6061KB) ( 61 )

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BiFeO₃薄膜因室温多铁特性、制备工艺可控、易极化等优点而受到广泛关注,然而较大的漏电流密度和宽带隙限制了其在实际器件中的应用。本文通过溶胶-凝胶工艺获得了高质量的BiFeO₃/BiCrO₃(BFO/BCO)复合薄膜及其器件,并系统地研究了薄膜的微观结构特征、表面形貌、铁电性能及光学响应特性。结果表明,BFO/BCO复合薄膜呈典型的钙钛矿结构,无杂质相。并且,BFO/BCO复合薄膜显示出致密的晶粒堆积结构,几乎无裂纹。此外,BFO/BCO复合薄膜具有优异的铁电性(剩余极化强度2P_r=12.64 μC/cm²)和良好的光伏效应(开路光电电压V_OC=0.55 V,短路光电电流密度J_SC=0.60 mA/cm²),可作为铁电光伏太阳能电池的吸收层,从而提高光伏太阳能电池的性能。

超低阻值重掺磷直拉硅界面形状和组分过冷的数值模拟

马武祥, 梅昊天, 李晓川, 范吉祥, 吴彦国

2025, 44(9): 3451-3461. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0172

摘要 ( 36 )

PDF (14734KB) ( 54 )

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生产实践中超低阻值重掺磷硅单晶的拉制,主要受限于高浓度掺杂引起的结晶界面处组分过冷和界面形状变化。本文通过CGSIM有限元软件对生产过程中晶体生长长度1 000 mm附近连续出现晶格失配引起位错的情况进行模拟,明确了该阶段产生晶格失配的原因在于生长界面凹度增大及界面处磷杂质浓度的富集引起的组分过冷,并提出了改善方案。结果表明,通过降低晶转、拉晶速率、液口距和增大埚转可以降低界面高度;结合组分过冷条件晶体生长速率V和熔体温度梯度G之间的比值V/G,降低V值进行拉晶,减弱组分过冷的影响。采用优化后的拉晶工艺,获得了连续5炉次超低阻值8英寸(1英寸=2.54 cm)重掺磷无位错硅晶棒,电阻率分布在0.000 93~0.001 25 Ω·cm,进一步证实了模拟结果的有效性。

多孔Mg-Al基水滑石温拌剂的制备及其对沥青混合料性能的影响

谢君, 杜雨阳, 吴少鹏, 李梦林, 李超

2025, 44(9): 3462-3471. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0225

摘要 ( 32 )

PDF (10711KB) ( 50 )

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温拌沥青混合料是一种具有广阔应用前景的道路材料,但低温抗裂性能和水稳定性能不足,限制了其工程应用。本研究通过水热合成法和焙烧复原法,成功制备出经十二烷基硫酸钠(SDS)插层的多孔Mg-Al基水滑石(SDS-LDHs)。通过扫描电子显微镜(SEM)及热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)试验研究了SDS-LDHs的微观结构和释水行为,并利用布氏黏度试验确定SDS-LDHs最佳掺量。在此基础上采用高温车辙、半圆弯曲及汉堡车辙试验,研究了温拌沥青混合料的路用性能。结果表明,SDS-LDHs 为三维多孔结构,含水率达到13.64%。将SDS-LDHs添加到沥青中时,能够迅速且均匀地释放水分,有效降低沥青黏度。加入占沥青质量2%的SDS-LDHs 后,温拌沥青混合料的拌和温度和压实温度相较热拌沥青混合料分别降低了 20和15 ℃。此外,相较于热拌沥青混合料,SDS-LDHs能使混合料的高温稳定性能和水稳定性能分别提高了36.0%和51.4%,而低温断裂能仅降低了3.1%。SDS-LDHs不仅会吸收沥青轻组分,还与集料表面硅氧基团发生化学作用,从而增强沥青与集料的黏附性,进而改善温拌沥青混合料的路用性能。

沥灰比对水泥乳化沥青砂浆疲劳性能的影响

金珊珊, 李响, 张扬, 刘鹏飞, 王志华, 李刘欢, 赵耀东

2025, 44(9): 3472-3482. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0317

摘要 ( 31 )

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水泥乳化沥青(CA)砂浆作为无砟轨道结构的缓冲层,在车轮荷载的反复作用下会发生疲劳破坏。本研究基于单轴压缩试验和疲劳试验探究了应力比与沥灰比(A/C)对CA砂浆疲劳寿命的影响,构建了包含应力比(0.6~0.8)与A/C(0.4~0.7)的CA砂浆疲劳寿命预测方程,并阐明了方程的物理意义,最后从微观的角度揭示了CA砂浆的疲劳损伤机理。结果表明:随着A/C增大,CA砂浆抗压强度随龄期的增长速度减慢,沥青逐步替代水泥水化产物成为连续相,CA砂浆性能接近沥青胶砂,韧性增强;在相同应力比对应的疲劳荷载作用下,CA砂浆的疲劳寿命随A/C增大而逐渐增大;以应力比与A/C为参数构建的疲劳方程可较好地预测CA砂浆的疲劳寿命,预测值与实测值的平均误差为6.9%。研究成果可为后期预测CA砂浆疲劳寿命提供依据。

硫酸盐侵蚀-干湿循环下纤维-水泥改良渣土的力学性能

田哲泉, 刘涛, 余刘成, 黄习习, 张艳, 衣向阳

2025, 44(9): 3483-3492. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0243

摘要 ( 44 )

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为研究硫酸盐侵蚀-干湿循环环境对纤维-水泥改良渣土的劣化作用,针对纤维-水泥改良渣土进行无侧限抗压试验、扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)测试,分析了干湿循环、硫酸盐侵蚀-干湿循环耦合作用对纤维-水泥改良渣土形貌特征、质量损失率、力学性能的影响及其劣化机理。结果表明,随着干湿循环次数的增加,纤维-水泥改良渣土的质量损失率逐步增大,峰值应力逐渐减小。聚酯纤维能够有效提高土体抵抗硫酸盐侵蚀-干湿循环耦合作用的能力,最优掺量为0.50%(质量分数)。相较于干湿循环单独作用,硫酸盐侵蚀-干湿循环耦合作用下纤维-水泥改良渣土的内部结构更加疏松,并生成大量钙矾石,最终导致力学性能显著劣化。

基于差异化处理的集料宏微观磨光特性演化规律

韩德明, 袁有辉, 王锦涛, 马登科, 宗有杰, 彭林魏, 熊锐

2025, 44(9): 3493-3502. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0230

摘要 ( 46 )

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作为沥青混合料的主体组成,集料抗磨光性能与沥青路面抗滑性能密切相关。本文将石灰岩与88#煅烧铝矾土按不同体积分数(0%、25%、50%、75%与100%)掺配后制备磨光试件,并采用加速磨光机探究了磨光值(PSV)的变化,分析了不同掺配比例对PSV的影响。借助激光共聚焦显微镜探究了差异磨光后集料颗粒表面微观形貌与算数平均粗糙度S_a的演变,建立了PSV与掺配比例、石灰岩S_a、88#煅烧铝矾土S_a的关系。结果表明:差异磨光中,定量表征了PSV随磨光周期波动的衰减规律,随88#煅烧铝矾土掺配比例增加,磨光初值与磨光终值逐渐提升,但提升速率逐渐降低,对磨光终值影响显著的掺配比例范围为25%～50%;随掺配比例增加,石灰岩表面S_a呈先降低后升高再降低的波动变化。最终,建立了PSV与掺配比例、石灰岩S_a、88#煅烧铝矾土S_a之间的线性变化关系。

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