- 梁云;喻秋淳;邓永杰;董思伽;李维红;李栋伟;
为保证工作时间，磷酸镁水泥涂层在常规喷涂工艺下需要掺入大量缓凝剂，这不仅会削弱涂层早期小时强度，也会提高原材料成本。基于此，本文采用混搅喷功能一体化喷射打印设备，以干粉进、湿料出的喷射模式实现无缓凝剂超速凝磷酸镁水泥涂层的制备与喷射施工，进一步研究该涂层在不同养护环境下粘结强度发展规律及冻融循环作用下抗冻性能提升效果。结果表明：镁磷摩尔比(M/P)为6、水胶比(W/B)为0.18时超速凝磷酸镁水泥涂层的粘结强度最优，60 d粘结强度可达2.46 MPa;与同龄期空气养护相比，海水、盐湖卤水养护前期超速凝磷酸镁水泥涂层粘结强度提升率显著，分别为43.2%、22.5%;养护前期，海水、盐湖卤水能促进涂层中未反应的氧化镁与磷酸二氢钾继续发生水化反应生成更多的鸟粪石，从而增强涂层的粘结强度；养护后期涂层粘结强度略有下降，但仍能保持在0.84 MPa。与无涂层混凝土相比，冻融循环150次时超速凝磷酸镁水泥涂层混凝土抗压强度保留率、相对动弹模量分别提高了111.5%、33.1%,质量损失率降低了76.3%。研究结果为喷射打印超速凝磷酸镁水泥涂层应用在恶劣环境下混凝土结构防护工程提供了理论基础。
2025年06期 v.44;No.345 1967-1978页 [查看摘要][在线阅读][下载 3158K] - 马令勇;刘艳东;刘洋;姜伟;李清;杜彬;符恩民;李栋;
本研究以水泥为主要材料，旨在探讨拌合水温及双氧水比例对发泡水泥力学性能、保温性能和孔隙结构的影响。通过调节水温(40、50、60℃)和双氧水比例(6%、7%、8%,质量分数),采用化学发泡方法制备不同密度的发泡水泥，并对其抗压强度、导热系数及孔隙结构进行了系统分析。结果表明，当水温控制在50℃,双氧水比例7%(质量分数)时，发泡水泥的抗压强度可达1.93 MPa,此时导热系数为0.054 1 W/(m·K),泡孔分布均匀，孔隙结构致密。通过合理调控双氧水质量分数和水温，可以显著提升发泡水泥的抗压强度和保温性能，同时还可优化其孔隙结构分布，提升发泡水泥整体性能。
2025年06期 v.44;No.345 1979-1987页 [查看摘要][在线阅读][下载 2195K] - 唐芮枫;王子明;崔素萍;赵思雪;芮雅峰;
针对快凝快硬型高贝利特硫铝酸盐(HB-CSA)水泥凝结时间快、工作性差的问题，探究了乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)对HB-CSA水泥凝结时间、流动度及力学性能的影响，并结合水化热、X射线衍射、热重及压汞等测试分析了EDTMP在HB-CSA水泥中的作用机制。结果表明：EDTMP能有效延缓HB-CSA水泥的凝结时间，提高流动度，当EDTMP掺量为1.00%(质量分数)时可以使HB-CSA水泥初凝时间延长至62 min,终凝时间延长至76 min。EDTMP主要通过抑制HB-CSA水泥无水硫铝酸钙(C_4A■_3)矿物和石膏相反应，抑制水泥早期水化产物钙矾石(AFt)的快速生成，使HB-CSA水泥缓凝。
2025年06期 v.44;No.345 1988-1995+2004页 [查看摘要][在线阅读][下载 2217K] - 房延凤;马雪;丁向群;佟钰;
本文旨在探究纳米水化硅铝酸钙(C-A-S-H)和二乙醇单异丙醇胺(DEIPA)两者复掺对不同养护温度下水泥早期水化、凝结时间、化学收缩、抗压强度的影响，并通过水化热、XRD、TG和SEM对其作用机理进行分析。结果表明，在不同养护温度下，加入纳米C-A-S-H和DEIPA后，硅酸盐和铝酸盐水化速度加快，体系内生成了更多的水化产物，水泥凝结时间有所缩短，其中当养护温度为10℃时，试验组初凝时间和终凝时间较对照组分别缩短13.06%和11.75%。龄期为24 h时，在0、10和20℃的养护温度下，与对照组相比，试验组化学收缩分别增加20.00%、13.79%和9.30%。水泥砂浆抗压强度较对照组均有所增加，当龄期为24 h,养护温度为-15、0、10、20℃时，抗压强度分别增长94.48%、85.91%、55.93%和23.17%。
2025年06期 v.44;No.345 1996-2004页 [查看摘要][在线阅读][下载 2792K] - 张新宇;崔素萍;孟令钦;王亚丽;
针对水泥窑协同处置废物烟气中氮氧化物(NO_x)和可挥发性有机物(VOCs)需要处理的工程需求，本研究采用浸渍法制备了一系列不同Cu/Ce掺杂比例的CuCe-MCM-41负载型催化剂，探讨了其在水泥窑预热分解系统场景下催化脱除甲苯和NO_x的性能及其性能优异的原因。结果表明：在450～600℃下，Cu_2Ce_1-MCM-41催化剂的甲苯转化率在90%以上，在900～1 000℃,NO_x的转化率接近60%,说明Cu_2Ce_1-MCM-41催化剂在催化氧化甲苯后，仍具有一定的脱硝活性；Cu~(2+)和Ce~(3+)引入显著增加了MCM-41分子筛表面的酸度和活性位点数量，氧化还原循环促进了氧空位的形成，因此，负载Cu/Ce的MCM-41催化剂表现出优异的催化氧化甲苯及脱硝活性，有望结合水泥工艺去除烟气VOCs,大幅降低进入NH_3-SCR烟气的NO_x浓度，延长催化剂使用寿命，降低NO_x治理成本。
2025年06期 v.44;No.345 2005-2015页 [查看摘要][在线阅读][下载 3528K] - 高永红;李佳好;金清平;彭梦蜜;
玄武岩纤维增强高强砂浆(BFHSM)因轻质高强、耐久性好等特点，具有广泛的工程应用前景。高温作用后的力学性能及耐久性是评价结构安全性能的重要指标。本文通过高温试验、抗压强度及劈裂抗拉强度试验、XRD分析和抗氯离子渗透性能试验，研究了温度(20、100、150、200、250、300、350、400℃)对玄武岩纤维(BF)掺量为0%(体积分数，下同)和1.0%的BFHSM力学性能及抗氯离子渗透性能的影响。结果表明，随温度升高，BFHSM的抗压强度、劈裂抗拉强度均呈先上升后下降趋势，且掺入BF能提高抗压强度和劈裂抗拉强度。XRD分析发现，超过临界温度后，BFHSM基体中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶及硅酸二钙(C_2S)、硅酸三钙(C_3S)逐渐减少，这是BFHSM抗压强度降低的主要原因。掺入BF能提高BFHSM高温后的抗氯离子渗透性能，与对照组相比，BFHSM的电通量在20、100、200、300℃后分别减小了19.82%、5.33%、7.61%、2.21%,且抗氯离子渗透性能均随温度升高而降低。
2025年06期 v.44;No.345 2016-2025页 [查看摘要][在线阅读][下载 2294K] - 王家明;李静;杨曙光;李耀环;顾凯;苑博文;刘东升;郭启龙;
洗砂造成的聚丙烯酰胺(PAM)残留会对水泥砂浆的工作性能和力学性能产生影响。本文研究了PAM掺量对水泥净浆和水泥砂浆凝结时间、初始流动度和经时流动度损失率及强度的影响规律，利用XRD和SEM分析了PAM对普通硅酸盐水泥水化过程的影响，研究了不同种类、掺量减水剂和低温热处理PAM砂对水泥砂浆流动度和力学性能的改善效果。结果表明：随着PAM掺量增加，水泥净浆的终凝时间延长，水泥砂浆的初始流动度减小，经时流动度损失率增加，水泥砂浆7、28 d强度先增加后降低；PAM掺入基本不改变水泥水化产物，但抑制了水泥水化过程；掺加减水剂可提高水泥砂浆的流动度；对含PAM砂进行240℃低温热处理可提高水泥砂浆流动度和强度。
2025年06期 v.44;No.345 2026-2035页 [查看摘要][在线阅读][下载 2486K] - 李云丽;张学林;吴文平;
水化硅酸钙(C-S-H)是水泥基材料最主要的水化产物，其内部存在凝胶孔。C-S-H对混凝土的耐久性有着重要影响，为了探究其在微观结构层面的蠕变变形机制，本文基于C-S-H凝胶分子模型，采用分子动力学模拟研究了C-S-H在不同单轴加载方向和含不同尺寸凝胶孔缺陷情况下的蠕变性能。结果表明：C-S-H在钙硅层面上抗蠕变性能更好，而在垂直于钙硅层方向上抗蠕变性能较差；在蠕变过程中，Ca—O离子键和Si—O共价键抗蠕变性能强于氢键网络结构，且C-S-H的抗压缩蠕变性能优于抗拉伸蠕变性能。微结构的分析表明，C-S-H的蠕变主要起源于层间部分，变形主要由层间原子的位移引起，其中水分子对蠕变变形贡献最为显著。此外，凝胶孔缺陷会降低C-S-H的抗蠕变性能，并显著影响初始蠕变阶段的蠕变速率。
2025年06期 v.44;No.345 2036-2045页 [查看摘要][在线阅读][下载 4063K] - 孙明;汤庆印;郭浩然;王攀;袁雄洲;
在高温条件下，C-S-H凝胶中缺陷和受限水的存在显著影响其强度和耐久性。本研究采用反应分子动力学方法，研究了Ⅰ型缺陷C-S-H凝胶在高温环境下的分子结构特征和反应性。研究发现：温度和Ca/Si比升高导致水分子流动性增强，加速其渗入层状结构，降低结构有序性和连通性，引起Q~1和Q~0增加，削弱C-S-H凝胶的热稳定性；Ⅰ型缺陷使C-S-H凝胶沿层间方向膨胀，且随温度和Ca/Si比升高，膨胀率增大；在高温、高Ca/Si比条件下，水分子反应性增强，促进水解反应和羟基形成，Ⅰ型缺陷快速扩展，显著影响凝胶结构稳定性。本研究成果可为改善混凝土在火灾等极端环境下的性能提供理论支持。
2025年06期 v.44;No.345 2046-2059页 [查看摘要][在线阅读][下载 8681K] - 范嘉慧;张艺珂;元成方;
为了研究黄河砂高延性水泥基复合材料(ECC)的抗冻耐久性能，开展快速冻融循环试验，研究分析不同黄河砂取代率下ECC材料的质量损失率、相对动弹性模量、立方体抗压强度及劈裂抗拉强度变化规律，基于黄河砂取代率的多维评估，得到了最优黄河砂取代率；借助扫描电子显微镜和X射线计算机断层成像试验，进一步分析了最优取代率下ECC材料的微观特征和抗冻机理。研究表明：经历150次冻融循环后，5组ECC试件的相对动弹性模量均不低于97%,且抗压强度和劈裂抗拉强度随着黄河砂取代率的增加而增大。多维评估分析结果表明，100%取代率下黄河砂ECC抗冻性能最佳。微观分析表明，黄河砂ECC孔隙分布均匀、小孔比例较高，内部水化程度较高，纤维黏结性良好。基于Weibull概率分布的冻融损伤模型可较好地预测黄河砂ECC的冻融损伤状态。
2025年06期 v.44;No.345 2060-2069页 [查看摘要][在线阅读][下载 2621K] - 张亚芳;叶国诚;曾科;许敬彬;包嗣海;
为探讨玻璃砂超高性能水泥基复合材料(GS-UHPCC)的界面黏结性能，开展了不同纤维埋深和加载速率下GS-UHPCC的纤维拉拔试验，定量表征了钢纤维与基体间的界面黏结性能，并在试验研究的基础上讨论了钢纤维与基体间的界面力学性能，建立了钢纤维的荷载-滑移模型。结果表明，随着纤维埋深的增加，钢纤维与GS-UHPCC的界面黏结性能显著提高。当纤维埋深达到12和18 mm时，钢纤维的拉拔峰值荷载比纤维埋深为6 mm的试件分别增大43.81%和87.56%,且拉拔能分别增大63.27%和176.36%。此外，钢纤维与GS-UHPCC的界面黏结性能表现出明显的速率敏感性，当加载速率从0.5 mm/min增加到5.0 mm/min时，钢纤维的拉拔峰值荷载和拉拔能平均涨幅分别为27.16%和127.98%。综合考虑平均黏结强度和衰减黏结强度的荷载-滑移模型，能够有效表征钢纤维与基体的界面行为。
2025年06期 v.44;No.345 2070-2078页 [查看摘要][在线阅读][下载 3420K] - 孙浩杰;李北星;纪宪坤;程福星;张登科;
为降低高强大体积混凝土由于早期较大的自收缩和温降收缩而发生开裂的风险，本文研究了水化温升抑制剂(TRI)掺量对纯水泥和水泥-7%(质量分数)钙镁复合膨胀剂(CMEA)复合胶凝材料水化放热历程、凝结时间和胶砂强度的影响，以及对掺7%CMEA混凝土绝热温升和实际温度历程下变形性能的影响。结果表明：TRI掺量的增加能够降低纯水泥和水泥-7%CMEA复合胶凝材料体系的早期水化放热速率、放热量及早期强度，并延长凝结时间，但对后期强度影响不大。加入0.20%(质量分数)TRI后掺CMEA水泥1 d累计放热量降低26.7%,掺CMEA混凝土1 d绝热温升降低31.1%;且掺CMEA混凝土加入0.20%TRI时在实际温度历程下温升阶段的膨胀变形峰值比加入0.15%TRI时增加288με,温降阶段的收缩变形降低7.2%,更有利于减少高强大体积混凝土的早期集中放热，提高抗裂性能。
2025年06期 v.44;No.345 2079-2088页 [查看摘要][在线阅读][下载 2211K] - 封彦羽;温勇;张超;
为研究纳米SiO_2对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响，本文将掺有0%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%(质量分数，下同)纳米SiO_2的混凝土试件浸泡于5%(质量分数)硫酸钠溶液中进行抗硫酸盐侵蚀试验。研究了掺入纳米SiO_2的混凝土试件在干湿循环法加速硫酸盐侵蚀试验中的质量变化、相对动弹性模量、抗压强度损失系数及抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明，随着纳米SiO_2掺量的增加，混凝土的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度系数均呈先上升后下降的趋势。相比于NS0组，当纳米SiO_2掺量为2.0%时混凝土的各项性能最优。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析机理，发现掺入纳米SiO_2对混凝土内部微观结构有着良好的改善效果。纳米SiO_2能够加速水泥内部的水化反应，促进水化硅酸钙凝胶生成，并在内部形成相互交错的致密网状结构，进一步提高混凝土的密实度和抗硫酸盐侵蚀性能。
2025年06期 v.44;No.345 2089-2100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2967K] - 徐存东;杨百昌;王海若;邹璇;汪志航;李博飞;
针对寒旱区混凝土结构在复合盐冻侵蚀下耐久性快速降低等问题，本研究基于室内冻融试验，设计不同玄武岩纤维体积掺量和长度的试验方案，以清水、3%(质量分数)NaCl+5%(质量分数)Na_2SO_4复合盐溶液为侵蚀介质，研究混凝土在冻融过程中耐久性能变化规律，同时采用微观核磁共振试验探究各工况下混凝土试件孔隙率变化，建立分形维数模型探究内部孔径分布特征。结果表明：玄武岩纤维的掺入能有效提高混凝土力学性能，降低盐冻侵蚀对试件的损伤度；混凝土的相对动弹性模量与抗压强度随玄武岩纤维掺量增加呈先增后减趋势；纤维的掺入可以降低混凝土的内部孔隙率，分形维数模型表明纤维掺量为0.15%(体积分数)、长度为25 mm时孔隙结构最为致密，微观核磁试验及分形维数模型结果与试验结果相符，研究结果可为寒旱区水工混凝土性能优化及后期维护提供理论依据与技术参考。
2025年06期 v.44;No.345 2101-2110页 [查看摘要][在线阅读][下载 2682K] - 赵钰臣;邢颖;李伟;郭琪;
螺栓作为组合梁中新型剪力连接件，可提高结构装配化程度并避免焊接缺陷，本文对13组试件进行静力及疲劳试验，研究螺栓连接的钢-混凝土组合界面在疲劳荷载下的摩擦性能演化规律，得到了钢-混凝土组合界面的静摩擦承载力及循环荷载下的相对滑移、抗剪刚度、螺栓预紧力、磨损后摩擦系数。结果表明：摩擦抗剪连接在200万次循环后未发生疲劳破坏；螺栓预紧力在循环过程中持续衰减并与峰值荷载呈正相关，损失约为8.38%;磨损后界面的摩擦系数于10万次循环后降至最低值0.486,之后持续增大并超过初始静摩擦系数；由于咬合抗剪变化及磨粒迁移作用，磨痕深度先增大再降低，从微观尺度上揭示了混凝土界面摩擦性能疲劳的演化机理。研究结果为摩擦型螺栓剪力连接件的设计提供一定参考。
2025年06期 v.44;No.345 2111-2120页 [查看摘要][在线阅读][下载 5969K] - 贺鑫鑫;武鑫江;王子龙;王靖;吴昊;李德军;王霞;
为提高隧道喷射混凝土的力学性能和耐久性，本文开发了一种应用于隧道喷射混凝土的高性能喷射混凝土掺合料(简称高性能掺合料)。通过水化热、X射线衍射(XRD)、压汞(MIP)与扫描电子显微镜(SEM)等测试手段，研究了高性能掺合料改善喷射混凝土力学性能、回弹率和耐久性的机理，建立了基于喷射混凝土冻融循环次数和高性能掺合料掺量的相对动弹性模量预测模型。结果表明：高性能掺合料可促进水泥的水化进程，增加水化产物的产量，改善硬化水泥中的孔隙结构，使硬化水泥结构更加致密，进而提高水泥强度，改善耐久性；当高性能掺合料掺量为胶凝材料质量的10%时，喷射混凝土的抗压强度较基准组提高51.7%,回弹率较基准组降低54.5%。
2025年06期 v.44;No.345 2121-2134+2171页 [查看摘要][在线阅读][下载 2802K] - 任恩重;张翔;董珑慧;
寒区的混凝土工程经常会受到不同程度的冻融破坏，但目前对破坏修复后的混凝土在冻融环境中再次服役的研究较少。为研究冻融循环对不同材料灌浆修复裂缝混凝土试件力学特性的影响，本文制备裂缝混凝土试件，用普通硅酸盐水泥(OPC)和环氧树脂(ERP)进行灌浆修复，对灌浆修复试件开展冻融循环试验和单轴压缩试验。借助颗粒流程序(PFC)建立不同胶结模式的模型，基于水冰颗粒相变耦合膨胀方法实现混凝土冻融循环模拟，结合室内试验研究不同冻融循环次数下试件力学特性、裂纹扩展和破坏模式的变化规律。试验结果表明：随冻融循环次数增加，灌浆修复试件的表观冻融劣化状态逐渐加重，质量表现为先增大后减小；冻融损伤在冻融后期的发展呈加速状态，ERP修复试件的抗冻性优于OPC修复试件。模拟结果表明：灌浆材料与混凝土之间的胶结性能对浆液-混凝土胶结界面层的冻融劣化程度有较大影响，进而导致试件的抗冻性产生差异；随着冻融循环次数的增加，冻融损伤的累积会使试件的主裂纹扩展路径发生变化，导致试件的破坏模式改变。灌浆材料的强度和胶结性能可以改变试件的受力状态，影响试件的裂纹扩展规律。
2025年06期 v.44;No.345 2135-2148页 [查看摘要][在线阅读][下载 6452K] - 蒋恒;柴虎成;刘二层;张海波;宋常胜;巩志力;
在“三高一扰动”影响下，深部煤矿巷道围岩极易出现持续性大变形、煤岩软化和渗透性差等问题，本研究采用丙烯酰胺(AM)单体对硫铝酸盐水泥注浆材料(SCGM)进行原位聚合改性，系统研究了AM掺量对SCGM浆液性能、力学性能及微观结构的影响，并探讨了其增韧机理。结果表明，AM可以改善浆液的流动性，但当AM掺量达到30%(质量分数)后，浆液的初凝时间大于50 min,最高反应温度大于80.0℃,影响浆液的自封闭效果和安全性。AM原位聚合改性可以增强结石体与煤体的粘接强度，大幅度提高SCGM的韧性。当AM掺量为20%时，与对照组相比，28 d煤粘接强度提高20.6%,28 d压缩相对韧性提高35.4倍，28 d拉伸相对韧性提高15.2倍。车集煤矿2715下巷的现场应用结果表明，采用20%AM原位聚合改性的SCGM对煤岩体完整性、稳定性的提高效果更好，巷道掘进100 d后的收缩率被控制在2%以内。该研究为深部煤矿巷道围岩注浆加固领域提供了一种高韧性材料，对深部煤矿巷道的稳定与安全保障具有重要意义。
2025年06期 v.44;No.345 2149-2158页 [查看摘要][在线阅读][下载 2293K]
- 韩中宇;刘芳;茆文姝;
橡胶水泥基材料为废旧橡胶的利用提供了新的思路，可将废旧橡胶轮胎打磨成橡胶颗粒，掺入水泥基材料中，制备成橡胶水泥基材料。与普通水泥基材料相比，橡胶水泥基材料在韧性、抗冲击性和耐久性等方面均有不同程度的提高，已成为道路建筑材料研究的一个热点。本文综述了国内外近些年对橡胶水泥基材料耐久性研究的成果并进行了总结分析。结果表明，在水泥基材料中掺加橡胶可以不同程度地改善水泥基材料的抗渗性、抗冻性、抗碳化性及抗盐侵蚀性等方面的性能。通过对橡胶进行改性处理，可以改变其表面形态，提高橡胶与水泥界面的黏附力，从而提升橡胶水泥基材料的耐久性。本文旨在为国内外橡胶水泥基材料的深入研究提供参考和借鉴。
2025年06期 v.44;No.345 2159-2171页 [查看摘要][在线阅读][下载 3272K] - 武志红;彭静之;潘悦鑫;于刚;任淑芳;许红金;
铜尾矿(CTs)作为大宗工业固体废弃物之一，其综合资源化利用一直受到社会广泛关注。目前，我国CTs累计堆存量约占尾矿总量的四分之一，仅次于铁尾矿，储量庞大。然而，我国尾矿资源回收利用技术发展较为缓慢，CTs资源利用效率低，亟需探索合理的CTs高效处理方式。CTs在水泥及混凝土领域的研究应用较多，但都侧重于某一方面性能或应用研究，总结性的综述性文献相对较少。本文对CTs在水泥工业生产和在混凝土中应用两方面进行合理的分类，综述了CTs的基本性质和其在水泥及混凝土中的应用特点和优势，并对CTs中重金属离子浸出控制及活性激发技术进行了总结和展望，以期对CTs的综合高效利用提供技术及理论上的支持。
2025年06期 v.44;No.345 2172-2180+2192页 [查看摘要][在线阅读][下载 3648K] - 崔潮;罗晨光;邰文玉;王岚;彭晖;
偏高岭土基地聚物原材料活性Si/Al比与其力学性能密切相关。本文通过酸浸-碱溶法及络合滴定法测定偏高岭土中活性Si、Al含量，并通过添加活性Si和活性Al,结合XRD、FTIR、DSC-TG和SEM等测试方法，从物质组分及微观形貌等方面研究了不同活性Si/Al比对偏高岭土基地聚物的地质聚合反应过程及力学性能的影响机理。结果表明：酸浸-碱溶法和络合滴定法可以有效定量分析偏高岭土中活性Al和活性Si含量，且随着活性Si/Al比的增大，偏高岭土基地聚物3 d抗压强度先升高后降低。活性Si/Al比较低(0.4～0.8)时，偏高岭土基地聚物体系中“包裹效应”使未反应的硅铝酸盐增多，结构中出现的大量孔洞、裂纹等导致抗压强度较低；活性Si/Al比较大(2.2～2.4)时，体系生成沸石结构，成为多相体系，抗压强度亦较低；当活性Si/Al比为1.0时，地质聚合反应程度最佳，胶凝体含量最多，抗压强度最高，达33.7 MPa。研究结果可为偏高岭土基地聚物抗压强度的调控提供理论依据。
2025年06期 v.44;No.345 2181-2192页 [查看摘要][在线阅读][下载 4355K] - 伊倩;古军;陈卫杰;向浩;郭正浩;高升;罗树琼;
为实现煤矸石高效资源化利用，探明煤矸石细骨料改性处理对煤矸石砂浆性能的影响，通过粉煤灰-水泥浆体包裹改性、粉煤灰-水泥浆体包裹协同CO_2矿化改性和环氧树脂包裹改性方法对煤矸石细骨料进行改性处理，研究煤矸石细骨料改性处理对煤矸石砂浆工作性能、力学性能和微观结构的影响规律，并阐明其作用机理。结果表明，与未改性的煤矸石砂浆相比，改性处理后煤矸石砂浆的吸水率、力学性能、微观结构均得到改善。环氧树脂包裹改性效果最优，煤矸石砂浆的抗压强度和弹性模量分别提升了28.8%、32.4%,吸水率降低了25.3%。这是由于环氧树脂硬化引起骨料的整体强度提升，骨料孔隙率降低，界面过渡区改善，从而提升煤矸石砂浆的力学性能。
2025年06期 v.44;No.345 2193-2200页 [查看摘要][在线阅读][下载 1867K] - 李建华;邓强;赵中军;贾向阳;唐国旺;周锴;房奎圳;袁荟凯;
玻璃体含量对粉煤灰火山灰活性的影响至关重要。本研究采用XRD-Rietveld方法选取含60%、70%、80%、90%(质量分数)玻璃体的低钙粉煤灰，分析比较了在近似细度下不同玻璃体含量的粉煤灰对水泥基材料微观与宏观性能的影响差异，并对不同玻璃体含量的粉煤灰进行水化活性评价。结果表明，在细度基本一致的前提下，粉煤灰玻璃体含量与活性指数近似呈正向线性关系，含90%玻璃体的粉煤灰活性指数可达85.1%,比含60%玻璃体的粉煤灰提高了14.6%,含70%～80%玻璃体的粉煤灰活性指数增长趋势最明显。粉煤灰玻璃体含量的增多，可加速复合水泥各龄期水化进程，优化水泥微观结构。在复合水泥水化后期，玻璃体含量高的粉煤灰对复合水泥的力学性能和孔结构均具有较明显的改善作用。28 d后，含90%玻璃体的粉煤灰复合水泥抗压强度较含60%玻璃体的粉煤灰提高了7.7 MPa。
2025年06期 v.44;No.345 2201-2209页 [查看摘要][在线阅读][下载 3147K] - 刘敏辉;刘安龙;张晓波;马晓武;张皓;贺文昊;李璐;
为解决黄土遇水湿陷性强及传统水泥固化剂存在的高碳排放问题，采用水玻璃激发粒化高炉矿渣粉固化黄土。通过无侧限抗压试验、扫描电子显微镜测试和压汞试验，评估地聚物作为环保固化剂替代水泥的可行性。结果表明：最优条件(碱掺量1.5%(质量分数)、养护龄期28 d)下，地聚物固化黄土的抗压强度显著高于水泥固化黄土；地聚物固化黄土和水泥固化黄土的抗压强度随干湿循环次数增加呈先上升后下降的趋势；经干湿循环后，不同固化黄土试样的累积质量损失率均小于20%;不同固化黄土试样的表面裂隙率均随干湿循环次数的增加而升高；在干湿循环作用下，地聚物固化黄土内部因二次聚合反应生成了更多胶凝产物，抗压强度提高。本研究结果可为地聚物固化黄土在实际工程中的应用提供理论参考。
2025年06期 v.44;No.345 2210-2221页 [查看摘要][在线阅读][下载 3635K] - 倪静;朱莉莉;耿雪玉;
为提升黄土在不同环境下的工程耐久性，本文采用生物聚合物联合纤维对黄土进行固化处理，开展了无侧限抗压试验，探讨了生物聚合物联合纤维固化黄土的抗压强度及其受干湿循环、冻融循环影响的变化规律和作用机理。结果表明：与未固化黄土比，生物聚合物和纤维混掺时，土体的抗压强度、延性都明显提高，当2.0%(质量分数)生物聚合物和1.00%(质量分数)纤维混掺时，固化黄土的抗压强度达到最大值6.47 MPa。在干湿循环和冻融循环下，固化黄土与未固化黄土的抗压强度均随循环次数的增加而降低，且干湿循环10次后固化黄土的抗压强度是未固化黄土的7.40倍，冻融循环10次后固化黄土的抗压强度是未固化黄土的2.30倍。综上所述，生物聚合物联合纤维固化黄土能够有效提升黄土在干湿和冻融环境下的工程耐久性。
2025年06期 v.44;No.345 2222-2232页 [查看摘要][在线阅读][下载 3030K] - 岳红亚;袁杨俊;毕玉峰;嵇泽坤;徐润;陈文旭;辛公锋;杨涛;
利用多种固废制备地质聚合物可促进低碳胶凝材料的工程推广和固废资源的循环利用。本文以活性较低的风冷镍渣为基体，掺入矿渣制备地质聚合物，研究了矿渣掺量和碱激发剂模数对地质聚合物自收缩和干燥收缩的影响，采用氮吸附法表征了硬化体孔结构，探究了收缩性能与孔结构间的联系。结果表明：增大矿渣掺量可提高地质聚合物的抗压强度并减小自收缩，促进水化铝硅酸钙(C-A-S-H)凝胶相的生成以填充孔隙，总孔体积下降有助于限制干燥条件下的毛细孔失水，显著抑制干燥收缩。提高碱激发剂模数会增大毛细孔孔体积，自干燥或干燥失水后产生更大的毛细管压力，故同时增大了自收缩和干燥收缩。
2025年06期 v.44;No.345 2233-2239+2268页 [查看摘要][在线阅读][下载 2589K] - 邓兴辉;徐桂弘;包立新;徐韦洪;陈孜伟;杨步雷;
充填挡墙的架设是磷矿充填法采矿面临的必要工艺环节之一，采用磷石膏基砌块砌筑充填挡墙是绿色开采支撑技术及磷石膏资源利用的重要途径，但常用矿场附近就地取材制备磷石膏基砌块的抗压强度、渗透性能、耐水性能等难以保障。本文提出一种由高温煅烧磷石膏、钙粉、水泥等为基本原料，挤压工艺成型的异形砖结构，通过室内制作磷石膏基挤压异形砖(PG-ESB)试块，其抗压强度满足砖体强度要求。为明确PG-ESB内部结构特征，通过低温液氮吸附试验、高压压汞试验、扫描电子显微镜(SEM)、X射线计算机断层扫描等方法研究PG-ESB的内部孔隙分布特征。PG-ESB成本低且强度满足砌筑挡墙的标准；低温液氮吸附试验、高压压汞试验、SEM等结果表明，PG-ESB存在大量尺寸为0.5～2.0μm的孔隙；X射线计算机断层扫描结果进一步印证，PG-ESB内部存在大量不规则微孔隙，其中11.02%的微孔呈圆形，85.23%的微孔近圆形或椭圆形，3.75%的微孔呈不规则形态。为修正测试结果的不足，本文提出采用三参数分布方法完整地描述PG-ESB内部结构微孔隙分布特征。研究成果为进一步丰富和完善磷石膏基胶凝材料伤损理论提供参考。
2025年06期 v.44;No.345 2240-2249页 [查看摘要][在线阅读][下载 2868K]
- 刘森;陈毛;陈勇强;王海龙;张锐;范冰冰;
反应烧结是制备SiC陶瓷的一种常用工艺，所制备的SiC陶瓷不仅性能优越、烧结温度较低，而且样品的形状和尺寸不受限制，具有广泛的应用前景。但是，反应烧结碳化硅残留了较多的单质硅，严重影响了材料的高温性能。本文通过添加Al_2O_3-Y_2O_3-SiO_2烧结助剂来降低残留硅含量，使用SEM、EDS、TEM等分析方法研究烧结助剂对反应烧结SiC陶瓷结构和性能的影响。结果表明，烧结助剂能够有效填充晶粒间孔隙，提高材料的性能，当添加1.5%(质量分数)的烧结助剂时，样品的断裂韧性和抗弯强度分别达到了3.28 MPa·m~(1/2)和135.20 MPa,硬度和热导率也分别升高到18.1 GPa和18.60 W/(m·K)。此外，烧结助剂中存在的氧化铝等物相能够有效提升SiO_2氧化膜的稳定性，降低氧化速率，从而避免膜层开裂，显著提高SiC陶瓷的高温性能。
2025年06期 v.44;No.345 2259-2268页 [查看摘要][在线阅读][下载 2583K] - 蒋梦婷;邓腾飞;
钛酸铝(Al_2TiO_5)具有高熔点、低热膨胀系数及优异的抗热震性能，在耐火材料等领域具有广泛应用。然而，Al_2TiO_5的烧结致密性较差，限制了其进一步发展。本文采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了致密的Al_2TiO_5陶瓷，并比较了SPS和无压烧结两种方法对Al_2TiO_5陶瓷致密性的影响。结果表明，在1 350℃、60 MPa、10 min的烧结条件下，SPS制备的Al_2TiO_5陶瓷致密性最高。与无压烧结相比，SPS制备的Al_2TiO_5陶瓷显气孔率从(11.34±0.53)%降低至(2.41±0.61)%,而体积密度从(3.09±0.01) g/cm~3增加至(3.64±0.02) g/cm~3,相对密度从(83.97±0.22)%增加至(97.85±0.43)%。
2025年06期 v.44;No.345 2269-2279页 [查看摘要][在线阅读][下载 3063K] - 张祥飞;娄广辉;张梦真;尹蕊;李静;张碗玉;张艺升;
本研究以煤矸石固体废弃物和长石为主要原料、MnO_2为发泡剂、Na_2B_4O_7为助熔剂，采用高温发泡法制备了一种具有优异隔热性能的发泡陶瓷。试验研究了烧结温度、Na_2B_4O_7添加量和烧结时间对发泡陶瓷性能的影响。结果表明，当烧结温度为1 180℃、烧结时间为30 min时，制备的发泡陶瓷具有较好的综合性能，包括较低的密度、较高的孔隙率和较好的隔热性能。进一步探讨MnO_2作为发泡剂的发泡机理，发现在高温下MnO_2热分解产生的氧气有效促进了气孔的形成，从而提升了发泡陶瓷的孔隙率和隔热性能。该发泡陶瓷不仅提高了煤矸石的资源利用率，还减少了废弃物对环境的影响，具有较低的生产成本和显著的节能降耗潜力。
2025年06期 v.44;No.345 2280-2288页 [查看摘要][在线阅读][下载 2908K] - 谢屹鹏;周波;王岳峰;王峰;冯在强;唐明奇;
采用烧结法在316L不锈钢上制备了主要由α-Al_2O_3/Cr_2O_3/SiO_2构成的氧化物复合阻氢涂层，研究了烧结温度、料浆质量比对涂层宏观形貌的影响，并对制备的涂层进行微观结构分析、阻氢性能和抗热震性能测试。结果表明，烧结温度为725℃,料浆质量比为1∶5时，制备的涂层表面光滑，孔洞和裂纹数量少，形貌均匀，平均厚度为64μm。涂层的组成相主要为α-Al_2O_3、Cr_2O_3、SiO_2,其中α-Al_2O_3和SiO_2在涂层中呈层状不均匀分布，Cr_2O_3在涂层中均匀分布。获得的氧化物复合阻氢涂层具有良好的阻氢性能，相对于316L不锈钢，其渗透降低因子值为15.3,并且能经受450℃下的20次热循环。
2025年06期 v.44;No.345 2289-2296+2319页 [查看摘要][在线阅读][下载 2710K] - 丁二宝;孙稳;刘楠楠;杨兴化;张颖;李鑫浩;
以清凉寺遗址出土的汝窑青釉的化学组成为基础制备样品，采用高温显微镜、扫描电子显微镜与色度仪等，探究了釉中钙钾摩尔比对釉烧成温度范围、显微结构与呈色的影响规律。结果表明：随钙钾摩尔比的逐渐减小(8.70～3.45),釉的色度值a~*与光泽度先减小后增大，色度值b~*与其相反；钙钾摩尔比为5.08时，釉面特征出现突变，呈现半哑光状态，呈色与遗址出土的样品接近；显微结构中主要是钙长石形貌与分相结构的变化，钙钾摩尔比在8.70～6.47时，钙长石形态为柱状、针状及片状，分相结构由孤立液滴状逐渐向棉絮状转变，平均尺寸变小；钙钾摩尔比在5.08～3.45时，熔体的表面张力开始出现较大起伏，钙长石开始出现枝晶形态，并出现次级分枝，样品的“明净感”降低。烧成温度低于1 170℃时，钙钾摩尔比为8.70的样品由于较低的软化温度而熔融效果较好，其余样品由于较高的软化温度而熔融效果较差；烧成温度在1 170～1 220℃时，钙钾摩尔比为5.08的样品具有相对较宽的烧成范围，液相量也相对较多且变化平缓，呈色较为稳定且釉面熔融效果较好，可改善汝窑青釉中因烧成范围窄而出现的呈色波动问题。
2025年06期 v.44;No.345 2297-2305+2319页 [查看摘要][在线阅读][下载 3014K]