- 孙茹茹;李化建;黄法礼;王振;易忠来;
相变储能已成为水泥基材料领域的研究热点。本文总结了水泥基材料领域常用相变材料的类型与特点,阐述了相变材料在水泥基材料中的3种植入方式:浸渍吸附法、定型封装法、胶囊封装法。讨论了相变材料对水泥基材料工作性能、力学性能及水泥水化历程的影响规律,介绍了相变材料在水泥基材料中的应用情况,探讨了相变材料研究存在的问题与发展趋势。
2020年03期 v.39;No.282 662-668+676页 [查看摘要][在线阅读][下载 536K] - 杨一凡;何智海;詹培敏;
石墨烯及其衍生物在水泥基材料中应用有着一定的研究,具有很好的应用发展前景。总结了石墨烯及其衍生物在水泥基材料中的研究现状及进展,介绍了其对水泥基材料水化过程、工作性、力学性能的影响,详细总结了石墨烯及其衍生物改性水泥基材料耐久性能的研究进展,分析了当前研究存在的问题,指出了石墨烯及其衍生物水泥基材料的发展趋势。
2020年03期 v.39;No.282 669-676页 [查看摘要][在线阅读][下载 1583K] - 罗素蓉;李欣;林伟毅;王德辉;
氧化石墨烯(GO)在水泥基材料应用中存在分散不均匀、易团聚问题,影响其改善水泥基性能的效果。为提高GO的作用效果,采用聚羧酸系高效减水剂(PC)为分散剂,提出PC-GO在水、水泥浆中的分散机理模型。将PC-GO溶液超声分散0 min、10 min、30 min、60 min和120 min,通过激光粒度仪、原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)等,研究不同分散时间下GO的分散效果、分散稳定性以及对力学性能的影响。研究表明,在低分散程度时,分散时间越长,分散效果及稳定性越好,而过度超声波处理则使分散效果劣化,流动度随分散时间增加而降低;当分散时间大于30 min时,早龄期的抗压和抗折强度分别提高了18.68%～30.87%和20.31%～31.22%。根据研究结果,GO的分散时间建议为30～60 min。
2020年03期 v.39;No.282 677-684页 [查看摘要][在线阅读][下载 5543K] - 张伟;王攀;王鑫鹏;尹兵;张悦;侯东帅;李绍纯;金祖权;苗吉军;
采用反应力场的分子动力学方法研究了初始缺陷对水泥基材料性能的影响。通过径向分布函数、偶极矩分布、氢键、均方位移、时间相关函数、应力应变曲线表征了水化硅酸钙(C-S-H)初始缺陷在干燥和饱和状态下的结构性质、动力学特性和力学性能。模拟结果表明:与干燥状态相比,饱和状态下钙周围的配位氧原子更多,受到的约束也更多,运动能力下降;在饱和状态下,初始缺陷内的水不仅自身会形成氢键,也会与C-S-H基体形成氢键;在力学性能方面,初始缺陷的存在会导致C-S-H的抗拉强度、弹性模量大幅度减少,而初始缺陷充满水的饱和状态会略微提高C-S-H的抗拉强度、弹性模量。
2020年03期 v.39;No.282 685-690+695页 [查看摘要][在线阅读][下载 3550K] - 冯玉苗;王栋;
以石墨为掺料、水泥砂浆为基体材料制备了石墨掺杂装配式结构水泥基复合材料,考察了石墨掺量和石墨掺入方式对复合材料抗折强度、抗压强度和导热性能的影响。结果表明,无论是普通搅拌工艺试块还是超高速搅拌工艺试块,随着石墨掺量从0%增加至12%,试块的7 d抗折强度都呈现逐渐减小的趋势,试块的28 d抗折强度都呈现先增加后减小的特征;随着石墨掺量的增加,试块的7 d和28 d抗压强度都呈现逐渐减小的趋势。无论是普通搅拌工艺试块还是超高速搅拌工艺试块,随着石墨掺量从0%增加至12%,试块的28 d导热系数都呈现逐渐升高的趋势;石墨掺量为7%的石墨掺杂水泥基复合材料具有最佳的抗折强度、抗压强度与导热系数组合。
2020年03期 v.39;No.282 691-695页 [查看摘要][在线阅读][下载 2002K] - 纪荣健;王琪;盛敏;杨建明;傅新雨;
研究测试了不同高镁镍渣粉含量的磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体的流动度、体积变形、水化温度和不同养护条件下的抗压强度,分析了MKPC浆体的物相组成和微观形貌。结果表明:适量磨细的高镁镍渣粉等量替代死烧氧化镁粉,可改善MKPC浆体的流动性,使MKPC硬化体的水稳定性明显改善,其中掺30%～40%高镁镍渣粉的MKPC试件的60 d水养护抗压强度剩余率超过100%。适量高镁镍渣粉可明显改善MKPC硬化体的收缩变形,其中含30%高镁镍渣粉的MKPC浆体水化60 d时的干燥收缩率仅为参考样的48.1%。上述改善作用缘于含高镁镍渣粉对碱组分粉体级配的改善作用,使MKPC浆体的初始水灰比较低,高镁镍渣粉中难磨粗颗粒的微集料作用和玻璃体的活性作用,使MKPC硬化体结构趋于致密。
2020年03期 v.39;No.282 696-702页 [查看摘要][在线阅读][下载 1446K] - 张健;李福洲;颜波;李京涛;
对取自不同水泥厂(ZY、JL)的入窑生料掺加一定含量的K_2CO_3、Na_2CO_3、CaSO_4·2H_2O,分别从生料综合热分析、生料易烧性以及熟料矿物组成三个方面,研究不同生产线入窑生料掺加硫、碱对熟料烧成的作用。结果表明:硫、碱会影响到碳酸盐分解过程,C_3S形成时的热效应、f-CaO的吸收以及熟料中C_3S的含量。然而,相同含量的硫、碱对于不同生产线的入窑生料,在其熟料烧成过程中的作用会存在着一定的差异性。
2020年03期 v.39;No.282 703-709+716页 [查看摘要][在线阅读][下载 1913K] - 李宏亮;朱涵;邵建文;杨金帅;
碳纳米管凭借其尺寸效应与疏水特点在提高橡胶集料水泥基材料的抗渗与防覆冰性能上具备应用潜力,为此制备了不同掺量碳纳米管橡胶集料砂浆,研究了碳纳米管对吸水率、力学性能、抗渗性与防覆冰性能的影响。以水接触角的减小速率评价了抗渗性能,以表面自由能与冰附着能定量分析了防覆冰性能。结果表明:碳纳米管有效降低了橡胶集料砂浆的吸水率、提高了力学强度;相比普通橡胶集料砂浆,掺入水泥质量0.04%、0.08%、0.12%的碳纳米管后,水接触角分别提高14%、38%与49%,水接触角减小速率分别减小4%、7%与8%,冰附着能分别减小6%、25%与32%。碳纳米管在提高橡胶集料砂浆密实度与力学强度的同时,更显著提高了抗渗与防覆冰能力,有利于北方港口等恶劣环境条件下的工程应用。
2020年03期 v.39;No.282 710-716页 [查看摘要][在线阅读][下载 1740K] - 丁庆军;金宏程;张高展;杨军;鄢鹏;周鹏;
采用X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)、~(29)Si核磁共振(~(29)Si Nuclear Magnetic Resonance,~(29)Si NMR)、~(27)Al核磁共振(~(27)Al Nuclear Magnetic Resonance,~(27)Al NMR)和BET氮吸附等方法研究了标准养护条件下C_3A掺量对C_3S-C_3A复合浆体微结构的影响。结果表明:C_3A的加入可以促进C_3S-C_3A复合浆体的水化,释放的Al~(3+)可以进入C-S-H凝胶硅氧链上的桥硅氧四面体位置,形成Al掺杂C-S-H凝胶;随C_3A掺量增大,复合浆体中C-S-H凝胶的Al[4]/Si和MCL增大;随养护龄期增大,Al掺杂C-S-H凝胶硅氧链上的Al[4]逐渐脱出,进入浆体并转化为Al[6],导致相同C_3A掺量下的复合浆体中Al[4]相对含量下降,Al[6]相对含量增长;C_3A的加入在降低复合浆体平均孔径的同时,也提高了浆体的孔隙率。
2020年03期 v.39;No.282 717-723页 [查看摘要][在线阅读][下载 2232K] - 丁庆军;耿雪飞;彭程康琰;张恒;谯理格;赵明宇;
针对西部山区洪水、泥石流对桥梁墩柱冲磨冲击病害问题,开发一种高抗冲磨、高抗冲击的超高性能混凝土(UHPC)材料,研究了纤维种类、掺量和混掺方式对抗冲磨UHPC性能的影响规律。研究结果表明:多锚点钢纤维与基体的锚固粘结作用较强,对UHPC抗冲磨/冲击性能提升最大;随着多锚点钢纤维掺量的增加,UHPC抗冲磨/冲击性能先提升后降低,最优掺量为2.5vol%;与单掺纤维相比,不同纤维混掺乱向分布形成更加致密的三维网络结构,纤维与基体间界面粘结强度更高,镀铜长钢纤维与多锚点钢纤维混掺时制备的抗冲磨UHPC在工作性能良好的同时,具有较高的抗冲磨/冲击性能,28 d抗冲磨强度达162.8 h/(kg/m~2),冲击功1 690 J。
2020年03期 v.39;No.282 724-729页 [查看摘要][在线阅读][下载 2160K] - 姚运仕;刘欢建;任峰;张良奇;孔鲜宁;李冠峰;刘其昂;张梦荻;
为了研究振动搅拌对高性能混凝土的影响,采用普通搅拌与振动搅拌在不同搅拌时间下对比试验的方法,开展了对高性能混凝土坍落度、扩展度、倒坍落度筒排空时间、抗压强度的试验研究。结果表明:相比普通搅拌,采用振动搅拌时,新拌混凝土倒坍落度筒排空时间明显减少;相同搅拌时间下,在龄期3 d、7 d和28 d时混凝土抗压强度分别提升了3.5%、5.7%和8.7%;搅拌时间减少40 s时,在龄期3 d、7 d和28 d时混凝土抗压强度分别提升了5.0%、17.2%和13.8%。说明与普通搅拌相比,振动搅拌可以降低混凝土的塑性黏度,改善混凝土的工作性,提高混凝土的抗压强度和搅拌效率,对于工程应用有重大意义。
2020年03期 v.39;No.282 730-733页 [查看摘要][在线阅读][下载 1521K] - 霍俊芳;曹雪;王萧萧;奇雨欣;李海清;
为了研究天然浮石混凝土孔结构对抗压强度的影响,采用核磁共振与压汞相结合对比进行,引入分形维数理论研究0.2μm以上的孔体积分形特征,建立分形维数与抗压强度、分形维数与孔隙率的关系模型。结果表明:天然浮石混凝土的孔结构特征与其抗压强度之间存在一定的关系;养护龄期7～28 d内,孔径大于0.2μm的有害孔分形维数增加,孔结构分布更加复杂,抗压强度变化较大;养护龄期28～90 d内,孔径大于0.2μm的有害孔分形维数变化很小,抗压强度变化也趋于平稳。
2020年03期 v.39;No.282 734-739页 [查看摘要][在线阅读][下载 1591K] - 陈倩;徐礼华;吴方红;曾彦钦;梁旭宇;
考虑钢纤维体积率、聚丙烯纤维体积率和长径比三种因素,设计并制作了171个超高性能混凝土试块,进行立方体抗压强度、轴心抗压强度和劈裂抗拉强度试验,分析纤维特征参数对超高性能混凝土强度的影响规律。结果表明,掺入钢-聚丙烯混杂纤维后,超高性能混凝土的立方体抗压强度可提高36.3%,轴心抗压强度可提高31.9%,劈裂抗拉强度可提高539%;混杂纤维最佳配比为,钢纤维体积率1.50%、聚丙烯纤维长径比167、体积率0.10%;基于试验结果建立了考虑纤维参数的超高性能混凝土立方体抗压强度预测模型,提出了超高性能混凝土轴心抗压强度、劈裂抗拉强度与立方体抗压强度的关系式。
2020年03期 v.39;No.282 740-748+755页 [查看摘要][在线阅读][下载 2358K] - 张文帅;马倩敏;郭荣鑫;颜峰;付朝书;彭玉清;
通过测定7 d、28 d、56 d和90 d四个龄期的立方体抗压性能、薄板四点弯曲性能、直接拉伸性能,对大掺量粉煤灰超高韧性纤维增强水泥基复合材料(UHTCC)的力学性能和变形能力随龄期的变化进行了实验研究。结果表明:在UHTCC基体中掺入大量粉煤灰能增加材料的变形能力,但由于火山灰效应发挥滞后,使得材料前期强度较低;随着养护龄期的增长,UHTCC的抗压强度、薄板四点弯曲强度和抗拉强度基本呈增长趋势,56 d后各强度趋于稳定;随着养护龄期的增长,纤维与基体的粘接强度增大,纤维对材料变形能力的贡献减小,UHTCC弯曲挠度和拉伸应变降低。
2020年03期 v.39;No.282 749-755页 [查看摘要][在线阅读][下载 2030K] - 尹志刚;张恺;赵越;
为探究冻融循环作用下透水混凝土渗透性能和力学性能演变规律与孔隙结构特征之间的关系,以再生骨料透水混凝土为研究对象,对比分析了连续孔隙率、透水系数和抗压强度随冻融次数的变化规律,并借助CT技术获得不同冻融次数下试件内部的孔结构破坏特征。试验结果表明,再生骨料透水混凝土的连续孔隙率、透水系数、平均孔径均随冻融循环次数的增加而增大,抗压强度随着冻融次数的增加逐渐降低;建立了连续孔隙率、透水系数、抗压强度和平均孔径随冻融循环次数变化的回归曲线方程;孔隙结构特征直接影响透水混凝土的各项物理性能和力学性能,根据再生骨料透水混凝土冻融破坏机理,建立强度-平均孔径模型,连续孔隙率和透水系数与平均孔径模型,该成果可为再生骨料透水混凝土的工程应用提供借鉴。
2020年03期 v.39;No.282 756-761+778页 [查看摘要][在线阅读][下载 3200K] - 孙婧;刘宏波;王宏;李玥;兰建伟;黄洪亮;
针对铁尾矿活性粉末混凝土(RPC)原料控制因素繁多、配合比设计复杂的情况,为了制备达到RPC160级的混凝土,基于力学性能进行了配合比设计及优化研究。选取水胶比、胶集比、石英砂量、铁尾矿粒级、粉煤灰粉磨时间、硅灰掺量、钢纤维掺量等影响因素,并利用铁尾矿取代石英砂和粉煤灰取代硅灰,设置7因素4水平的正交试验,得到了RPC的抗压、抗折强度;运用软件Design-expert分析了强度试验结果,建立了响应曲面,拟合出响应曲面方程,并根据拟合方程优化了RPC的配合比。结果表明:以铁尾矿替代石英砂,粉煤灰取代硅灰可制备得到RPC160级混凝土;对抗压强度影响最大的两个因素是水胶比和铁尾矿粒级,对抗折强度影响最大的两个因素是钢纤维掺量和粉煤灰粉磨时间;提出了铁尾矿RPC抗压和抗折强度经验计算公式,根据设计强度指标优化了配比,给出了抗压强度≥170 MPa、抗折强度≥29 MPa的RPC各试验条件参数的范围,并通过验证试验证明了Design-expert软件优化结果的可靠性。
2020年03期 v.39;No.282 762-769页 [查看摘要][在线阅读][下载 3259K] - 张广泰;张梅;张路杨;曹银龙;陈勇;
纤维混凝土梁由于受剪影响因素多、受力复杂,且混凝土材料自身特性显现出较大的离散性,至今尚未形成统一的抗剪强度理论。贝叶斯理论由于其充分利用了先验模型和数据信息,能够更加准确预测结构的性能,而广泛应用于各个领域。在106组试验数据基础上,采用我国CECS 38:2004和欧洲RILEM TC162-TDF规程中建议的钢纤维混凝土梁受剪承载力计算公式作为先验模型,并利用贝叶斯参数剔除法剔除次要影响因素以修正先验模型误差,进而建立基于贝叶斯概率模型的钢纤维混凝土梁受剪承载力计算公式。研究表明:基于贝叶斯简化模型的钢纤维混凝土梁受剪承载力计算值与试验值吻合良好,离散性较小,且较规程中建议的公式更能准确预测钢纤维混凝土梁受剪承载力。
2020年03期 v.39;No.282 770-778页 [查看摘要][在线阅读][下载 344K] - 李国栋;张立;任正义;
混凝土的工作性能是影响混凝土结构力学性能和耐久性的关键因素,研究了粗骨料体积率、粗骨料最大粒径、粗骨料级配分形维数对混凝土工作性能和水泥净浆包裹层厚度的影响,并探讨了混凝土的密实性、流动性。实验结果表明:不同粗骨料体积率、粗骨料最大粒径对水泥净浆包裹层厚度影响变化较大,不同粗骨料级配分形维数水泥净浆包裹层厚度相差不足1μm;控制新拌混凝土坍落度(180±20) mm时,粗骨料体积率、粗骨料级配分形维数与减水剂用量符合二次函数关系;粗骨料最大粒径与减水剂用量符合负相关关系;混凝土的密实性受粗骨料体积率的影响变化较明显,而受粗骨料最大粒径、粗骨料级配分形维数的影响变化不大。
2020年03期 v.39;No.282 779-786页 [查看摘要][在线阅读][下载 1180K] - 朱玉雪;郝利国;赵海洋;力乙鹏;
针对传统湿拌砂浆外加剂易分层、开放时间短、力学性能差的问题,采用和易型聚羧酸系高性能减水剂(PCE)、改性纤维素醚和超缓释型PCE制备了新型湿拌砂浆外加剂。通过对比传统与新型湿拌砂浆外加剂各组分对砂浆稠度及经时变化、容重、保水率和抗压强度的差异,揭示了新型湿拌砂浆外加剂作用机理,其通过化学释水与物理释水相结合的原理实现了湿拌砂浆长时保塑,提高了水泥的水化程度,同时不影响砂浆力学性能的发展。
2020年03期 v.39;No.282 787-791页 [查看摘要][在线阅读][下载 848K] - 李安;李顺;温永向;王胜年;吴杲;
采用烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)、不饱和羧酸、保坍功能单体三元共聚体系,在氧化还原引发体系下合成了一种高保坍型聚羧酸减水剂(PCE)。探讨了不饱和羧酸、保坍功能单体、链转移剂、反应温度等因素对合成高保坍型PCE性能的影响;通过红外光谱分析了合成高保坍型PCE的分子结构;考察了高保坍型PCE在5 t反应釜工业化试生产的性能稳定性;对比了与其他厂家保坍型PCE的混凝土性能。结果表明,自制HSP-45B高保坍型PCE最佳合成工艺为:n(COO~-)∶n(HPEG)为2.3,n(BM1)∶n(HPEG)为3,链转移剂用量为2mol%,反应温度为30℃;HSP-45B高保坍型PCE在5 t反应釜工业化试生产的性能稳定,具有优异的水泥砂浆流动度保持性能;与市场上同类典型保坍型减水剂相比,HSP-45B高保坍型PCE坍落度和扩展度保持性能优于HS-10A减水剂,与BF-41B减水剂相近。
2020年03期 v.39;No.282 792-797页 [查看摘要][在线阅读][下载 755K] - 郭乐乐;靳文强;张家玮;王琦;赵建昌;
为研究冻融循环对CFRP与烧结粘土砖界面的影响,通过一种简单易行的单面剪切试验方法测定了冻融作用下粘贴了碳纤维布的粘土砖试件的应变值,得到荷载-滑移曲线,分析了冻融循环作用下CFRP与烧结粘土砖粘结性能的变化规律,建立了冻融循环作用下CFRP-粘土砖界面荷载滑移退化模型。通过对比分析,模型预测值与试验值吻合较好。
2020年03期 v.39;No.282 798-803+818页 [查看摘要][在线阅读][下载 1616K]
- 杨雁惠;洪梅;
由碱金属的迁移而引起的表面泛碱是使地质聚合物阻截墙结构破坏的主要原因之一。为了抑制地质聚合物的泛碱,掺入纳米Al_2O_3,含量范围为0.0wt%至2.5wt%,间隔为0.5wt%,将偏高岭土和粉煤灰按4∶1的比例混合作为硅酸盐原料,以氢氧化钠、硅酸钠和水作为复合碱性激发剂,碱性激发剂的掺量为8%(Na_2O占原料的质量百分比),硅酸钠模数为1.0,水灰比为0.3,在环境温度为25℃下固化。对所得地质聚合物试块浸出液的碳酸根离子浓度,抗压强度和吸附Cu~(2+)进行了研究,并结合SEM照片分析了其抑制泛碱的原因。结果表明,通过添加纳米Al_2O_3,可以抑制地质聚合物表面泛碱并进一步提高抗压强度,随着纳米Al_2O_3含量的增加,泛碱量先减小后增大,而抗压强度先增大后减小,在添加量为2.0wt%时达到最佳性能。SEM照片表明,纳米Al_2O_3添加量为2.0wt%时,地质聚合物的微观结构最致密。此外,纳米Al_2O_3的添加量对最终Cu~(2+)的吸附量没有影响,在11 d时,不同纳米Al_2O_3添加量的试块都吸附了溶液中98%以上的Cu~(2+)。
2020年03期 v.39;No.282 804-811页 [查看摘要][在线阅读][下载 2952K] - 李智伟;田昂;王宗凡;张永明;徐树英;徐凯;李家飞;
以循环流化床(CFB)粉煤灰为初始铝源,进行了高纯单分散球形纳米氧化铝的制备研究。对CFB粉煤灰的组成与结构进行分析及提取Al_2O_3的浸取条件进行优化;采用盐析及重结晶联合法对浸取铝盐进行除杂研究;除杂产物采用分散剂GUMA辅助均匀沉淀法制备球形单分散纳米α-Al_2O_3。结果表明,以CFB粉煤灰为初级铝源,可制备出纯度达99.99%,粒径为200 nm,且分散性高、球形圆度好、粒径分布窄的α-Al_2O_3。
2020年03期 v.39;No.282 812-818页 [查看摘要][在线阅读][下载 3467K] - 刘家宁;郑光亚;熊瑞斌;张彪;韩跃伟;夏举佩;
以云南安宁某磷肥厂的磷石膏为原料,以此来制备磷石膏基建筑石膏。采用Na_2SO_4、尿素(CO(NH_2)_2)、Al_2(SO_4)_3、Al(OH)_3四种增强剂,考察不同增强剂的掺量对磷石膏基建筑石膏的凝结时间、抗折抗压强度的影响。结果表明:当Na_2SO_4掺入量为0.5wt%时,试件整体强度最高,改性建筑石膏试件2 h抗压强度提升7.84%,绝干抗压强度提升11.78%;当Al(OH)_3掺入量为0.7wt%时,试件整体强度最高,改性磷石膏基建筑石膏试件2 h抗压强度提升11.32%,绝干抗压强度提升12.36%;当CO(NH_2)_2掺入量为0.5wt%时,试件整体强度最高,改性磷石膏基建筑石膏砌块2 h抗压强度提升12.34%,绝干抗压强度提升14.22%;当Al_2(SO_4)_3掺入量为1.5wt%时,试件整体强度最高,改性磷石膏基建筑石膏试件抗折强度提升较小,2 h抗压强度提升17.62%,绝干抗压强度提升19.29%。改性效果最好的增强剂为硫酸铝,掺入量为1.5wt%;通过对掺杂增强剂后石膏试件SEM表征,初步对石膏改性过程进行了机理分析,为磷石膏基建筑石膏改性提供了理论依据,研究成果具有较好的应用价值。
2020年03期 v.39;No.282 819-825页 [查看摘要][在线阅读][下载 1629K] - 程小伟;赵峰;梅开元;郑友志;张春梅;郭小阳;
碱激活矿渣地聚物(AASGP)在早期水化和碳化的耦合作用下其物相和微观结构变化尚不明确。因此围绕在早期水化和碳化耦合作用下AASGP的物相和微观结构的演变过程采用X射线衍射仪(XRD)、孔结构和环境扫描电子显微镜(ESEM)进行分析。结果表明:AASGP的抗压强度在耦合反应开始后的前3 d损失最为显著,损失率为89.75%。AASGP试样在耦合反应开始7 d后累积孔隙体积从2.71 mL/g增加到5.03 mL/g,内部孔隙急剧增加,结构被完全破坏,抗压强度消失,无法满足实际应用。耦合作用对孔结构的影响和C-S-H与CO_2反应而导致的脱钙解释了AASGP试样抗压强度衰退的原因。
2020年03期 v.39;No.282 826-831页 [查看摘要][在线阅读][下载 4303K] - 陈泽;李明阳;胡义明;高翔鹏;刘军;
通过单矿物浮选试验、动电位测试和溶液化学分析,研究了油酸钠体系中,Cu~(2+)和Ni~(2+)对镜铁矿和绿泥石浮选行为的影响,并探究其作用机理。单矿物浮选试验结果表明,油酸钠对镜铁矿和绿泥石有较好的捕收作用,Cu~(2+)浓度较低时对镜铁矿起活化作用,而浓度较高时对镜铁矿起抑制作用;Ni~(2+)对镜铁矿和绿泥石均有一定的活化作用;动电位测试和溶液化学分析结果表明,Cu~(2+)和Ni~(2+)水解生成的羟基络合物吸附在镜铁矿和绿泥石表面,使镜铁矿和绿泥石表面电位升高,促进油酸钠吸附,从而达到活化镜铁矿和绿泥石的效果。
2020年03期 v.39;No.282 832-836页 [查看摘要][在线阅读][下载 994K] - 李鑫;吴雪兰;龙红明;王为奎;余正伟;张洋;
以江苏某企业的低品质钙基膨润土为原料,采用提纯-钠化工艺进行提质改性实验研究,系统研究了分散剂种类及用量、矿浆液固比、搅拌及沉降时间、钠化剂种类及用量和钠化时间等因素对提纯钠化的影响效果。结果表明,在分散剂选择焦磷酸钠、用量是0.6%、液固比为4∶1、搅拌30 min、沉降30 min条件下,得到的提纯土胶质价为100 mL/15 g,膨胀倍数18 mL/g,吸水率为140%,蒙脱石含量为76%左右;在以提纯土为原料、钠化剂选用焦磷酸钠、用量是2.5%、钠化时长30 min、沉降时长30 min条件下,得到的钠化土胶质价为950 mL/15 g,膨胀倍数70 mL/g,吸水率为597%,蒙脱石含量为86%左右,性能指标提升很大。
2020年03期 v.39;No.282 837-843页 [查看摘要][在线阅读][下载 2272K] - 王赟;
在较低温度下先制备糊精乳液,再将石灰、砂、土和激发剂同糊精乳液搅拌均匀,制备基于糊精灰浆的复合材料,并对26组不同组分试样进行力学性能试验。结果表明添加糊精和合适的激发剂,减少砂含量能提高复合材料力学强度,当灰∶土∶砂等于1∶2∶3,糊精浓度为12%,激发剂采用硅酸钠时力学性能较好,此时复合材料28 d抗压和抗折强度分别为5.6 MPa和1.1 MPa,90 d抗压和抗折强度分别为9.0 MPa和1.8 MPa,糊精和激发剂加速了石灰的凝结固化是提高强度的主要原因。该复合材料的制备方法简单有效,前期力学性能较好,可为文物保护和工程应用提供参考。
2020年03期 v.39;No.282 844-848+865页 [查看摘要][在线阅读][下载 814K] - 田增愿;赵博;
为提高中低品位磷矿石(W(P_2O_5)<30%)的利用率,提升产品中碳酸盐的分解率和活性,以悬浮态焙烧-快速冷却技术为依据,并在前期基础实验和半工业化试验的研究基础上,研究设计了工业生产线基本路线并建成了磷矿悬浮态焙烧半工业化试验装置。以不同工况运行磷矿悬浮态焙烧半工业化试验系统。综合系统工艺设计、工况运行参数及矿样检测数据分析,研究结果得出:磷矿及磷尾矿悬浮态焙烧可以实现较高的碳酸盐分解率,产品中CaO活性高;控制中试系统焙烧炉温度在940℃以上时,可以实现磷矿石中碳酸盐的高效分解;970℃时焙烧矿平均变色时间为125 s,产品分解率达到98.9%;在半工业化试验中逐步优化并确定最佳工艺参数,最终提出适宜的技术路线和工艺流程。
2020年03期 v.39;No.282 849-854+865页 [查看摘要][在线阅读][下载 1192K]
- 孙焕德;贾玉婷;焦钰军;甘小燕;
柔性太阳能电池因具有柔韧性好、质轻、易加工、应用范围广等优点而受到广泛研究。综述了目前发展最迅速、研究最广泛的两种柔性太阳能电池—钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池,针对器件结构、柔性衬底和电极介绍了其最新研究进展。最后,对柔性太阳能电池的发展进行问题总结和未来展望。
2020年03期 v.39;No.282 855-865页 [查看摘要][在线阅读][下载 4372K] - 金森;周爱国;胡前库;王李波;
Mo_2Ga_2C是双A层MAX相的第一个成员。2015年被制备出来之后,很多科学家从理论与实验方面研究这种新型层状材料的制备、结构与性能。随后,科学家发现可以通过剥离Mo_2Ga_2C,制备新型二维材料Mo_2C MXene。这种含钼元素的新型二维材料在热电材料、能量存储等领域具有良好的性能。本文综述了近几年国内外科学家对于这种新型三元碳化物的研究成果。通过分析文献中的理论计算和实验结果,介绍了Mo_2Ga_2C的制备方法、微观结构、性能以及剥离Mo_2Ga_2C制备二维材料Mo_2C MXene的反应过程。最后总结了Mo_2Ga_2C碳化物与Mo_2C MXene二维材料的性能以及在不同领域中的应用。
2020年03期 v.39;No.282 866-872+909页 [查看摘要][在线阅读][下载 1688K] - 陈琪;李同起;张大海;马峻峰;
ZrB_2陶瓷材料具有耐高温、抗热震、抗氧化的特性,且在超高温陶瓷中具有较低的理论密度,使其成为航空航天等超高温领域中最具吸引力的材料之一。本文分别就ZrB_2材料的结构性能、高温氧化机制、粉体合成、复合材料及其涂层的制备工艺等方面进行了综述。
2020年03期 v.39;No.282 873-884页 [查看摘要][在线阅读][下载 299K] - 王万玺;王凤英;王刚;李海宾;
采用共沉淀法合成,高温退火制备的富锂锰基正极材料LMCN-442、LMCN-532、LMCN-622,通过X射线衍射仪、扫描电镜等多种手段对前驱体和退火的锰基正极材料进行表征,研究不同摩尔比例的锰基三元正极形貌和电化学性能。结果表明,当锰基三元正极材料的主体元素为6∶2∶2时,合成的前驱体材料粒度分布均匀、结晶程度较好,并且形貌为表面光滑微球。另外,将前驱体与碳酸锂混合并用高温退火后的富锂锰基正极材料LMCN-622,其电化学性能测试结果表明:在充放电电压为2.0～4.8V内表现良好电化学性能。电流密度40 mA·g~(-1)条件下,首周放电比容量达253 mAh·g~(-1),经过90次循环后放电比容量保持率71%;经过200次循环后放电比容量可达到80 mAh·g~(-1)。
2020年03期 v.39;No.282 885-889+909页 [查看摘要][在线阅读][下载 1453K] - 肖和;张文展;邱小林;陆志香;
采用传统固相法对锂离子电池富镍系LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料进行了Mg~(2+)和F~-共掺杂改性研究,借助X射线衍射(XRD)、XRD数据精修、扫描电子显微镜(SEM)、恒电流充放电测试、循环伏安曲线(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等手段探究Mg~(2+)和F~-共掺杂对材料晶体结构、表面形貌和电化学性能的影响。物理测试表明,Mg~(2+)和F~-共掺杂后正极材料仍保持α-NaFeO_2结构,无杂质生成,且共掺杂后正极材料晶胞参数增大,离子混排程度降低,这有利于Li~+在晶格中的脱嵌迁移。此外,共掺杂后正极材料的微观形貌未发生明显变化。电化学性能表明,Mg~(2+)和F~-共掺杂样品表现出优异的电化学性能,1 C倍率下循环200圈后,放电比容量仍保持有144.1 mAh·g~(-1),容量保持率高达83.1%。优异的电化学性能归因于Mg~(2+)和F~-稳定了材料的晶体结构,减少了材料极化,抑制了电池电荷转移阻抗的增加。本工作的开展为其他锂离子电池正极材料性能提升提供了思路。
2020年03期 v.39;No.282 890-895页 [查看摘要][在线阅读][下载 1827K] - 李晓俊;张金华;郑刚;汪伟;倪江秀;王金龙;
研究了石墨烯复合碳纳米管添加量对锂离子电池性能的影响。结果表明,随着石墨烯复合碳纳米管的加入,能有效的降低极片的膜片电阻率,当石墨烯复合碳纳米管增加到一定量(1.0wt%)时,电阻率变化减缓甚至不变。EIS结果表明,在0.5wt%SP添加量基础上,石墨烯复合碳纳米管的最优添加量为1.0wt%,能获得相对较低的电极阻抗。电性能表现上,0.5wt%SP和1.0wt%石墨烯复合碳纳米管(即GN∶CNT=3∶7)的导电剂配方的电池循环性能较为优异,在1 C电流密度下放电比容量最高为138.2 mAh/g,且在此基础上循环400周后,放电容量保持率为95.3%;该配方电池的倍率性能也相对较优,其5 C放电比容量是0.5 C的71.4%,该组导电剂配方有着相对较小的电池阻抗。
2020年03期 v.39;No.282 896-900页 [查看摘要][在线阅读][下载 1741K] - 孙子婷;王晶;张洪铭;史忠祥;戴丽静;刘永富;
以仲丁醇铝为铝源,以乙腈与正丁醇作溶剂,通过醇盐水解法制备了亚微米球形氧化铝粉体。研究了溶剂配比、水加入量及煅烧温度对产物相结构及微观形貌的影响。结果表明,乙腈与正丁醇的体积比及去离子水的加入量是影响产物的成球性以及粒径大小的关键因素,随着乙腈与正丁醇体积比增大,产物成球性变好;去离子水加入量的变化,影响了产物粒径的大小。经不同温度煅烧后,产物发生了由γ-Al_2O_3转化为α-Al_2O_3的相变,但仍保持着球形形貌。
2020年03期 v.39;No.282 901-909页 [查看摘要][在线阅读][下载 4413K] - 刘明明;胡美华;毕宁;高广进;李尚升;宿太超;杜景阳;尤悦;
在5.0 GPa及1 500～2 000℃的压力和温度条件下,采用高压烧结的方法制备了B_4C含量分别为10%和30%的TiB_2-B_4C陶瓷复合材料。对TiB_2-B_4C陶瓷复合材料的物相、显微结构、密度、硬度、热导率、电阻率等进行了分析。结果表明:材料在高压下没有发现化学反应生成新的相;TiB_2-B_4C陶瓷复合材料具有较高的致密性,没有明显的气孔;TiB_2-30%B_4C在1 800℃下硬度最高,在4.9 N载荷下可达27.8 GPa,在9.8 N载荷下可达24.3 GPa;在常温下,热导率可达30.42 W/(m·K)。
2020年03期 v.39;No.282 910-915页 [查看摘要][在线阅读][下载 1404K] - 汪波;刘浩;王周福;王玺堂;马妍;
采用熔融-喷吹法制备了CaO-MgO-SiO_2系陶瓷纤维,并借助粘度测试仪、扫描电镜、ICP-AES、XRD等方法,研究了La_2O_3的引入对高温熔体粘度、纤维生物溶解行为及析晶行为的影响。研究结果表明,La~(3+)通过减弱周围R-O键,降低了高温熔体粘度;同时,La~(3+)在纤维结构中通过填充玻璃态网络间隙、阻碍周围质点高温下迁移的作用,抑制了纤维的析晶;结合含镧水化层的形成及对纤维表面包裹而调节了生物溶解行为。综合分析认为,适量La_2O_3的引入,有助于拓宽熔体的成纤操作温度区间、抑制纤维的析晶与高温收缩,使纤维保持较高的生物溶解速率常数(大于160 ng/(cm·h))。
2020年03期 v.39;No.282 916-922页 [查看摘要][在线阅读][下载 2815K] - 吴悠;邹斌;王俊成;黄传真;朱洪涛;姚鹏;
针对高温下石英玻璃纳米液滴在SiC模具表面接触角难以测量的问题,采用分子动力学方法,模拟研究了不同温度和粗糙表面面向模压的SiO_2/SiC高温接触角以及SiO_2熔体的界面结构。应用压力张量法发现了MS-Q势函数模拟的SiO_2熔体表面张力较接近实际值,即SiO_2高温表面特性模拟可优先采用MS-Q势函数。针对SiC模具纳米级表面的粗糙度,发现当粗糙度因子r>1.5时润湿模式由Wenzel变为Cassie-Baxter,此时Ra的变化对接触角值无明显影响,Rmr值减小使得接触面积分数f减小,接触角值随之增大。因此,保持r大于1.5的同时适当减小Rmr值有利于减小固液摩擦,降低石英玻璃工件和SiC模具界面上的脱模力。随着温度升高SiO_2表面结构变得松散,导致其在SiC表面接触角减小。在超过2 300 K时接触角值的变化率增大,为减小工件-模具界面的粘附,模压温度应选择2 300 K以下。
2020年03期 v.39;No.282 923-931页 [查看摘要][在线阅读][下载 4178K] - 樊子民;罗娟;王晓刚;
以碳化硅、碳化硼微粉为原料,酚醛树脂为粘结剂,用固相烧结法制备了高温性能优异的SiC/B_4C复合陶瓷,研究了保温温度对SiC/B_4C复合陶瓷力学性能及微观形貌的影响。研究结果表明:2 150℃保温45 min可制备出相对密度高达96.60%且综合性能优异的SiC/B_4C复合陶瓷,其维氏硬度为26.5 GPa,断裂韧性为4.04 MPa·m~(1/2),抗弯强度为345 MPa;B_4C晶粒周围被SiC呈板状结构包裹,少量B_2O_3存在于晶界处;当温度高于2 150℃时,出现整体排列的片层状SiC,SiC由6H-SiC向4H-SiC转变。
2020年03期 v.39;No.282 932-936页 [查看摘要][在线阅读][下载 1406K] - 张亚丽;王晓刚;张蕾;段晓波;
以化学有机改性对立方碳化硅(β-SiC)导热填料进行表面修饰,通过红外光谱对处理后β-SiC粉体表征。以硅烷偶联剂、硬脂酸以及二者的结合为改性剂,研究不同改性剂对β-SiC粉体固含量、吸油值及导热系数的影响。实验结果表明,在硅烷偶联剂中KH564的改性效果较为明显;通过对硬脂酸以及两种表面改性剂结合使用的研究,结果表明改性效果相比单一改性剂进一步提升,硬脂酸和KH564的效果较好,导热系数达到1.46 W/(m·K),相比未改性的β-SiC提高了53.68%,比使用单一KH564改性提高了20.25%。
2020年03期 v.39;No.282 937-941页 [查看摘要][在线阅读][下载 1384K]
- 王洋;铁生年;
采用真空浸渍法制备出一种改性硅藻土/芒硝基复合相变储能材料。在该复合材料中,以蔗糖为碳源,按比例与多孔硅藻土混合后,在氮气气氛下煅烧,使之在多孔硅藻土表面发生原位碳化以增强其导热性。采用真空浸渍法与芒硝、十水碳酸钠复合制备硅藻土支撑的芒硝基相变储能材料,利用SEM、DSC、FTIR、Hot Disk等测试了材料微观形貌、热性能、过冷度、稳定性及导热系数。结果表明,蔗糖在多孔硅藻土表面碳化可以显著提高多孔硅藻土的导热性能,当蔗糖添加量为5wt%时,硅藻土颗粒结构未受到破坏,此时导热系数为0.798 5 W/(m·K),相较于未添加蔗糖碳化的硅藻土提高46%;复合相变储能材料中水合盐负载量为60%;制得的复合相变储能材料的融化温度和结晶温度分别为18.3℃和16℃,相变过程放热量为74.43 J/g,相较于纯相变储能材料有所降低;复合相变储能材料中硅藻土可有效延长相变储能材料使用寿命,经100次循环试验后,相变焓为71.22 J/g,降低4.5%,循环稳定性较好。
2020年03期 v.39;No.282 942-949页 [查看摘要][在线阅读][下载 6951K] - 李争光;刘向春;邓韬;白宁娜;张叶雯;
以氯化盐为研究对象,通过添加SiO_2及SiC固体颗粒,制备了NaCl-KCl-SiO_2及NaCl-KCl-SiC复合熔盐,采用综合热分析仪(TG-DSC)、X射线衍射仪(XRD)、重量法等对复合熔盐的热物性、热稳定性、热腐蚀进行研究。实验结果表明:混合熔盐体系的熔点较低,最高使用温度可达717℃,熔盐热稳定性能良好,10%SiO_2复合熔盐的使用温度区间为412～715℃,可长时间(10 h)稳定使用于683℃,宽于传统的NaCl-KCl体系,而且熔点更低。
2020年03期 v.39;No.282 950-956页 [查看摘要][在线阅读][下载 2228K] - 刁金香;王伟涛;邱雨;
MoS_2由于其优越的电催化产氢性能而引起关注,由于团聚和电导性较差导致其催化性能被阻碍。研究了碳纸上垂直生长的MoS_2纳米片。通过水热和高温碳化的方法合成了MoS_2@CP纳米片。合成的MoS_2@CP提高了MoS_2电导率,减少了坍塌,从而提高了其电催化性能。MoS_2@CP的塔菲尔斜率为73.74 mV/dec,起始电压为77.9 mV,电流密度为10 mA·cm~(-2)时的过电压为-118.6 mV,经过1 000次循环,在0.5 mol/L H_2SO_4中,MoS_2@CP具有优越的稳定性。
2020年03期 v.39;No.282 957-961页 [查看摘要][在线阅读][下载 3337K] - 孙美岩;苏伟丰;张珅珅;刘静岩;郑伟超;张永玺;卢峰;陈祥成;陈玲;
以氧化石墨烯(GO)为原料、抗坏血酸为还原剂以及尿素作为氮掺杂剂,采用化学还原法制备了氮掺杂石墨烯凝胶(NGH)。在制备NGH的时候引入混酸处理过的碳布,就得到了碳布负载氮掺杂石墨烯(NG/CC)。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱和电化学方法对样品的形貌、结构、组成以及电化学性质进行了表征和测试。结果表明:GO被有效还原,氮被掺杂到了石墨烯中;NG/CC具有三维交联的多孔结构;在6 mol·L~(-1)的KOH电解液中,NG/CC具有良好的超级电容器性能。在0.5 mA·cm~(-2)电流密度下其比电容为35.2 mF·cm~(-2),在5 mA·cm~(-2)的电流密度下循环4 500圈后,NG/CC的容量保持率为98%,并且在这个过程中的库伦效率始终接近100%。
2020年03期 v.39;No.282 962-968页 [查看摘要][在线阅读][下载 2810K] - 彭康亮;陈林;孙朝中;杨雪晴;宋杰光;
采用熔盐法合成了Ca_5Mg_4(VO_4)_6绿色荧光粉,借助XRD、FE-SEM、PL对样品的晶体结构、形貌、发光特性等进行了分析。结果表明:所得样品为立方Ca_5Mg_4(VO_4)_6纯相;样品的发射光谱为不对称单峰宽带谱,峰值为508 nm,可拟合分解为501 nm和560 nm两个高斯峰,分别对应于VO■的~3T_2→~1A_1和~3T_1→~1A_1跃迁;其CIE1931色度坐标为(0.282 8,0.434 5),位于绿光区;以KNO_3为熔盐在500℃煅烧所得样品的发光强度最好。
2020年03期 v.39;No.282 969-973+979页 [查看摘要][在线阅读][下载 1646K] - 谢亮;王平;李之锋;谢伟诚;吴瑛;匡猛;李晓清;
以硅藻土为基体,Zn_2SiO_4为吸附改性剂,采用溶剂热法制备了Zn_2SiO_4/硅藻土复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附/脱附仪(BET)对样品的物相组成、形貌和表面特性进行表征,测试复合材料对亚甲基蓝的吸附性能,并进行吸附动力学分析。结果表明:复合材料制备最佳条件为m_((硅藻土))∶V_((甲醇溶液))=1∶1.6,Zn(NO_3)_2负载量为11.24%。该条件下,复合材料的比表面积比未负载的硅藻土提高了4倍,对亚甲基蓝溶液有较好的吸附性能,吸附量为44.74 mg/g。动力学分析表明,复合材料对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级动力学模型。
2020年03期 v.39;No.282 974-979页 [查看摘要][在线阅读][下载 2086K] - 徐泽忠;曹显志;韩成良;谢劲松;
采用直接沉淀法在室温下成功制备了SiO_2/Ag_2S复合物。采用XRD,SEM和BET等手段对复合产物的物相、形态和吸附性能进行了表征与分析。结果表明,SiO_2/Ag_2S复合物是以链状Ag_2S颗粒为基体,通过SiO_2微球包覆在其表面或者嵌入到颗粒内部而形成的。比表面积测试结果表明,随着SiO_2含量的增加,SiO_2/Ag_2S复合物的比表面积也相应增大。对上述制备的SiO_2/Ag_2S复合物进行吸附染料的动力学和热力学实验研究。结果显示,室温下SiO_2/Ag_2S复合物脱除亚甲基蓝吸附动力学曲线符合准一阶动力学方程,吸附热力学规律满足Freundlich模型。
2020年03期 v.39;No.282 980-985页 [查看摘要][在线阅读][下载 3016K] - 恭飞;吴张永;王雪婷;杜奕;
为研究水基SiC纳米流体沉降稳定性的影响因素和属性特征,首先采用两步法制备该纳米流体样品,在重力场和离心作用下,研究分散剂种类、质量分数、基液种类、颗粒粒径、机械搅拌时间、温度和pH值对SiC纳米流体沉降稳定性的影响,然后通过紫外分光光度计筛选出分散稳定性最佳的纳米流体作为样本,测量不同温度下的黏度,常温下的密度、体积弹性模量、比热容和热导率。最后针对流体特性会随着外界环境的压力,温度,溶解或混入的空气量等参数的变化而变化,随之影响到液压系统的性能这个问题,参考相关函数关系,应用AMEsim软件对纳米流体的特性进行数值模拟仿真计算,并讨论其在不同温度和压力下的变化情况,为纳米流体作为功能流体的应用提供制备和仿真算法基础。
2020年03期 v.39;No.282 986-994+1001页 [查看摘要][在线阅读][下载 2644K] - 陈彦广;杨秀琪;孙杰;张亚男;韩洪晶;王皓;王海英;韩彤;
利用盐酸预处理TEOS得到的硅凝胶为硅源,铝酸钠为铝源,通过水热合成法制备了一种晶粒尺寸和孔径大小可控的NaP分子筛。利用不同时间酸解TEOS得到的硅凝胶合成NaP分子筛,但合成的样品杂晶较多且形貌不规整;采用正交试验,通过调节晶化时间、晶化温度、溶液pH值和水硅比,以达到样品提纯、形貌规整的目的。对样品进行SEM、XRD、N_2物理吸附等表征,分析样品的形貌、结晶度和孔径分布等。并对样品进行铜离子吸附性能测试,得到NaP分子筛对Cu~(2+)的有效去除率为98.9%。利用预先酸解TEOS得到的硅凝胶合成NaP分子筛的方法,为工业污水净化提供一定的理论依据及指导。
2020年03期 v.39;No.282 995-1001页 [查看摘要][在线阅读][下载 3322K]