- 陈宇;季军荣;周洲;武双磊;陈胡星;
超硫酸盐水泥是一种环境友好的材料,具有水化热低、抗蚀性能好、后期强度高等诸多优点,但存在早期强度低等缺陷。本文综述了超硫酸盐水泥早期强度影响因素及提高途径的研究进展,并对今后的研究方向进行了展望。矿渣活性、硫酸盐浓度,尤其是碱度,是影响该水泥早期强度的关键因素。通过选用活性较高的矿渣和溶解特性合适的石膏,使用具有控制碱度和促进矿渣溶解作用的添加剂等途径,可以有效提高该水泥早期强度。如何控制合适的碱度,进而控制水化产物的形成速率、形态和比例,是值得以后侧重研究的方向。
2021年05期 v.40;No.296 1413-1419页 [查看摘要][在线阅读][下载 112K] - 王冬丽;杨策;潘慧敏;李通;迟亚奥;徐泽华;
水分子通过各级孔道在水泥基材料内部传输,其流动携裹着侵蚀离子进入材料内部,会对材料性能产生不利影响。为深入了解水泥基材料的孔结构与吸水性能,本文对其相关力学理论研究成果进行了综述;比较了水泥基材料孔的分类方法,分析了孔结构的多种表征技术,介绍了其应用;重点阐述了水泥基材料渗透理论及毛细吸水力学与孔结构参数之间的关系;综述了国内外基于分子动力学理论水泥基材料纳米级孔道模拟的研究现状;对水泥基材料孔结构与吸水性能的关系进行了总结,并对此领域的研究方向进行了展望。
2021年05期 v.40;No.296 1420-1428+1440页 [查看摘要][在线阅读][下载 752K] - 陈娇;于诚;慕儒;余鑫;
随着纳米技术的不断发展,纳米材料逐步开始应用于传统混凝土材料中,以提高混凝土的各项服役性能。纳米水化硅酸钙(纳米C-S-H)是一种新型的早强纳米复合材料,可通过晶核效应加快水泥早期水化速率,显著提高水泥基材料的早期力学性能,从而提高施工效率,满足特殊施工要求。本文系统总结了纳米C-S-H的制备方法,及纳米C-S-H对水泥基材料早期和长期性能的影响规律,探讨了其对于水泥水化过程和水化产物的影响机制,其中重点介绍了采用聚合物分散纳米颗粒制备的C-S-H/PCE(聚羧酸型减水剂,简称PCE)纳米复合材料。
2021年05期 v.40;No.296 1429-1440页 [查看摘要][在线阅读][下载 473K] - 陈俊松;王伟;乔敏;赵爽;曾鲁平;
在一些重大隧道工程中经常会发生高岩温现象,高温会导致喷射混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能劣化,从而影响隧道结构的稳定性和安全性,因此研究高岩温对喷射混凝土性能的影响至关重要。本文综述了近年来有关高岩温对喷射混凝土力学性能、耐久性能和微观结构影响的研究进展,介绍了高岩温下喷射混凝土的改性措施,并对今后针对高温隧道热害问题的防治措施进行了展望。
2021年05期 v.40;No.296 1441-1452页 [查看摘要][在线阅读][下载 862K] - 冯庆革;梁思亮;杨义;柏秀奎;王东波;赵政术;黄丽霖;
为研究FeS与TiO_2共存对水泥熟料中Ti的固化与迁移及矿物组成的影响,采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、能量色散光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)与Rietveld全谱拟合法分别测量水泥熟料中Ti的含量与分布以及熟料的矿物组成,根据X射线光电子能谱(XPS)、结构性差异因子D与Hume-Rothery经验公式探究S与Ti在水泥熟料中的存在形式。结果表明,FeS的掺入对水泥熟料固化Ti的能力影响较小,但使得Ti由中间相向硅酸盐相迁移。随着FeS含量增加,Ti在C_2S中的含量增加46.9%,促进α-C_2S的形成,增强了硅酸盐相对Ti的固化能力;熟料中Fe~(2+)/Fe~(3+)摩尔比增大和CaSO_4的生成是使C_3S和C_4AF含量降低,C_2S和C_3A含量增加的主要原因。
2021年05期 v.40;No.296 1453-1461页 [查看摘要][在线阅读][下载 1021K] - 张秀贞;刘志超;何永佳;胡曙光;曾波;
为了解复合胶凝材料体系水化放热特性,以及化学驱动与热力学驱动对复合胶凝材料体系的水化放热影响,研究了不同掺量的粉煤灰/矿粉-水泥二元复合胶凝体系的水化热发展,同时探究了不同早强剂掺量以及不同温度对粉煤灰-水泥二元复合胶凝体系水化放热的影响。结果表明:粉煤灰、矿粉均会降低二元复合胶凝体系水化放热速率,但矿粉活性比粉煤灰高,对水化放热速率以及最终累计放热量影响较小;化学驱动可以显著提高体系水化放热速率,促进早期水化发展,但不改变最终累计放热量;热力学驱动作用效果更显著,可以大幅提高体系放热曲率以及累计放热量。以化学反应速率为判据构建两种驱动的联系能有效地设计混合驱动模式。
2021年05期 v.40;No.296 1462-1469页 [查看摘要][在线阅读][下载 648K] - 严子伟;刘黎;孙晋峰;卢豹;祖庆贺;臧军;李德标;侯贵华;
本文研究了协同掺加铝酸三钙(C_3A)和碳酸钙(CaCO_3)对硅酸盐水泥早期水化及硬化性能的影响。用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)等技术分析水化产物及显微结构。结果表明,协同掺加C_3A和CaCO_3会显著提高硅酸盐水泥的早期力学强度。当硅酸盐水泥中掺加15%(质量分数,下同)的C_3A,并对应掺加5.6%的CaCO_3时,其3 d、7 d、14 d抗压强度较参比样分别提高了28.8%、55.7%、26.8%。微观分析指出,协同掺加C_3A和CaCO_3,促进了水泥水化早期碳铝酸钙的生成,是提高水泥砂浆早期强度的主要原因。
2021年05期 v.40;No.296 1470-1476页 [查看摘要][在线阅读][下载 1914K] - 何威;许吉航;
为了深入研究石墨烯/混凝土复合材料,系统研究了少层石墨烯(FLGR)对普通混凝土坍落度、力学性能、抗渗性及电性能的影响,且通过扫描电子显微镜(SEM)分析了FLGR/混凝土复合材料的微观形貌,同时利用原子力显微镜(AFM)、Raman、SEM表征了FLGR。结果表明,FLGR的层数在3～6层,其D峰和G峰与单层石墨烯相比发生了红移。FLGR是超薄片层结构,表面存在褶皱,微观结构非常密实。FLGR的掺入能降低混凝土的坍落度,且使混凝土28 d抗压强度提高了15.08%,28 d抗折强度提高了35.03%,渗水高度下降了57%。FLGR能增加混凝土的导电性,FLGR/混凝土复合材料呈现负温度系数效应。FLGR能较好地促进水泥水化产物之间的联结,具有桥接钙矾石、水化硅酸钙凝胶的作用,填补水泥基体中裂缝和孔隙。
2021年05期 v.40;No.296 1477-1488页 [查看摘要][在线阅读][下载 3016K] - 侯圣均;蒋晨晨;汤维宇;陶文江;安雪晖;马嘉均;
聚合物改性水泥混凝土具备较好的抗拉性能和耐久性,其应用较为广泛,而聚合物改性自密实混凝土的应用较少。本文主要针对环氧树脂改性自密实混凝土基本力学性能和工作性能进行研究,试验采用四种掺量(0%、5%、10%、15%,质量分数)的环氧树脂,得到不同环氧树脂掺量对改性自密实混凝土基本力学性能和工作性能的影响。结果表明:与普通自密实混凝土相比,当环氧树脂的质量分数为5%时,对抗压强度有一定的改善作用;当环氧树脂的质量分数为10%时,抗折强度增强效果最优;当环氧树脂的质量分数大于等于10%时,混凝土中大孔转变为微孔;当环氧树脂的质量分数达到15%时,环氧树脂会固化成团,破坏混凝土内部结构。自密实混凝土的弯曲韧性随着环氧树脂掺量的增加而提升。虽然环氧树脂的掺量较多时,会减小自密实混凝土的流动度,但适当增加减水剂可增大流动度。
2021年05期 v.40;No.296 1489-1496页 [查看摘要][在线阅读][下载 1397K] - 李书明;郑新国;刘竞;谢永江;胡家林;张旭;
采用堆积密度分别为500 kg/m~3、800 kg/m~3的页岩陶粒和堆积密度为1 600 kg/m~3的普通碎石作为粗骨料配制自密实轻骨料混凝土和普通混凝土,并成型了钢管轻骨料混凝土与钢管普通混凝土,对比研究了二者的收缩应变、轴压应力-应变变化规律和温度-应变变化规律。结果表明:随着粗骨料堆积密度的降低,同配比轻骨料混凝土的密度、强度和弹性模量均逐渐降低;相同龄期时,钢管轻骨料混凝土及其核心轻骨料混凝土的收缩应变均小于钢管普通混凝土及其核心混凝土的收缩应变,钢管与核心轻骨料混凝土的密贴性更好;钢管轻骨料混凝土的轴压应力-应变变化规律与钢管普通混凝土的基本相同,与钢管普通混凝土相比,钢管轻骨料混凝土的弹性模量有所降低,但比非钢管约束状态下轻骨料混凝土弹性模量的降低幅值有所减小;钢管轻骨料混凝土与钢管普通混凝土的温度-应变相当,均为4.0με/℃左右。
2021年05期 v.40;No.296 1497-1502+1528页 [查看摘要][在线阅读][下载 1392K] - 陈志武;
为了研究饱和面干再生细骨料掺量对超高性能混凝土(UHPC)的流动度及强度的影响,在净水胶比相同情况下,设计不同再生细骨料等质量替代河砂(0%、25%、50%、75%和100%)的UHPC,测试其流动度及标准养护条件下不同龄期的强度,通过SEM及压汞测试(MIP)等揭示其机理。研究表明,随着再生细骨料掺量的增大,颗粒间的摩擦力增大,再生细骨料需要更多的水泥浆包裹和填充,这导致UHPC流动度降低。随着再生细骨料掺量的增加,总水胶比增大,ITZ_2(旧细骨料与旧水泥基体间的界面过渡区)和ITZ_3(旧水泥基体和UHPC基体之间的界面过渡区)长度增大,微裂缝增多,有害孔和多害孔含量增加,密实度降低,UHPC抗折和抗压强度降低。
2021年05期 v.40;No.296 1503-1509页 [查看摘要][在线阅读][下载 1987K] - 朱德;韩阳;段君峰;沈雷;姚秀鹏;曹茂森;
钢纤维加强混凝土(SFRC)的导热系数是结构抗火性能模拟的重要参数,快速准确获得其高温前后导热系数具有重要意义。因此提出一种SFRC导热系数细观多尺度计算方法,其特点是考虑高温下混凝土材料细观热开裂行为(裂缝热阻效应),而非利用细观组分导热系数随温度变化关系进行计算。通过试验获得砂浆、高强混凝土与钢纤维体积分数分别为1%和2%的SFRC在高温(20℃、60℃、150℃、300℃、450℃和600℃)前后的孔隙率和导热系数,以验证所提方法。结果表明:当界面热阻系数随温度线性增加时,模型与试验结果吻合较好;当温度达到600℃时,由界面热阻效应引起的砂浆、高强混凝土,以及纤维体积分数为1%和2%的SFRC的导热系数的降低分别约占50%、36%、7%和12%;当高强混凝土的界面热阻系数取0.4,SFRC的界面热阻系数取1.0时,高导热系数颗粒的添加对复合材料的有效导热系数没有增益作用。
2021年05期 v.40;No.296 1510-1519页 [查看摘要][在线阅读][下载 675K]
- 袁志航;楼紫阳;
市政污泥产量巨大、出路困难,如何进行有效处理并应用是个巨大挑战。本文聚焦于污泥富碳组分,利用热化学方法将其转化为功能化炭材料作为其出路的重要途径。通过对污泥衍生功能化炭材料的合成及修饰方法和热解过程污染产物原位控制研究进行梳理发现,相较于其他方法,化学后活化法具有较强的造孔能力,其中钾系化合物效果最佳。通过污泥炭表面氧化、氨化或磺化改性可强化材料物化吸附和特异性催化特性,拓展了材料应用范围。污泥炭-纳米结构表面复合则可赋予材料多重性能,提升纳米材料稳定性和分散性。基于对污泥典型元素热化学转化分析,理清了硫氧化物和氮氧化物等的产生路径,发现金属氧化物共混热解和热源优化可显著抑制污染产物的排放。
2021年05期 v.40;No.296 1520-1528页 [查看摘要][在线阅读][下载 1296K] - 刘柳;胡佩伟;高润琴;程港莉;姚瑶;
纳米零价铁(nZVI)作为一种治理重金属、核素污染物的环保材料而被广泛关注,而黏土矿物作为常见的重金属吸附材料虽成本低廉、来源广泛,但去除性能又普遍有限。通过液相还原法制备nZVI/高岭石复合材料来强化高岭石去除水中Cr(Ⅵ)的性能,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)技术对其结构进行表征,考察了Cr(Ⅵ)初始浓度、nZVI/高岭石投加量、温度等条件对Cr(Ⅵ)去除率的影响,并探讨了其对水中Cr(Ⅵ)的去除能力及机制。结果表明,nZVI/高岭石中的nZVI结晶度低,粒径在50～100 nm, nZVI/高岭石在60 min时对Cr(Ⅵ)的去除率达91.7%,分别比nZVI和高岭石提高了2.7倍和18.5倍。nZVI/高岭石对Cr(Ⅵ)的去除动力学符合准二级动力学模型,表观反应活化能为27.97 kJ/mol,去除是吸附、还原和共沉淀共同作用的结果。通过nZVI强化可提升高岭土在水处理和环境修复中的应用前景。
2021年05期 v.40;No.296 1529-1535+1544页 [查看摘要][在线阅读][下载 1257K] - 田建冬;陆隆源;
为解决石材废料污染问题,利用花岗岩废粉和大理石废粉,结合水泥、石英砂、粉煤灰和木浆纤维,制备了经济实用、性能优异的水泥纤维压力板。运用均匀设计试验法和回归分析法,揭示了花岗岩废粉和大理石废粉对水泥纤维压力板抗折强度、抗冲击强度及导热系数的影响,并通过对比试验,分析了掺入石材废粉对水泥纤维压力板物理性能、水化产物及微观结构的影响。结果显示,适量掺入花岗岩废粉和大理石废粉可有效提高水泥纤维压力板的力学性能,当花岗岩废粉、大理石废粉与水泥的质量比分别为0.625和0.417时,不会对水泥纤维压力板的水化产物和微观结构形貌产生显著影响,可制备出符合要求并且经济适用的水泥纤维压力板。
2021年05期 v.40;No.296 1536-1544页 [查看摘要][在线阅读][下载 1383K] - 孔亮;蒙彦宇;顾媛媛;王伟奇;
采用慢冻法对花岗岩废料再生混凝土路面砖进行50次冻融循环试验,以质量损失与抗压强度作为依据研究影响再生混凝土路面砖抗冻融性变化规律。基于体积膨胀及渗透压理论并结合扫描电镜分析,对比冻融前后再生混凝土路面砖显微结构与水化产物组成,从细微裂缝积累与膨胀性应力作用角度揭示其冻融损伤机理,建立浆体孔隙结构变化模型和浆体浓度差所产生的渗透压模型。研究结果表明,微、细、粗集料分别以20%、30%、50%(质量分数)为最佳取代率的再生混凝土路面砖的质量损失率为1.5%,抗压强度损失率为10.0%,较基准组有所降低,但较大程度上提高了花岗石废料的利用率,且满足试验标准和路用性能的基本要求。微观分析结果表明,浆体水化产物中较高的钙矾石含量使混凝土微裂缝富集,最终形成宏观裂缝导致冻胀破坏,所建立的模型揭示了外界水的侵入引起体积膨胀、毛细孔与凝胶孔中浆体浓度差所产生渗透压引起的膨胀性应力是致使冻融损伤发生的真正原因。
2021年05期 v.40;No.296 1545-1553+1563页 [查看摘要][在线阅读][下载 1776K] - 周盛全;陈伟;李剑伟;李栋伟;
为了探究低钙粉煤灰在注浆法中的应用,本文以加固低强度破碎顶板为工程背景,进行了相应的室内试验,探究在不同水固比和粉煤灰掺量的影响因素下,浆液析水率、结石率、粘度、凝结时间以及注浆结石体强度的变化规律,并结合扫描电镜(SEM)以及X-射线衍射(XRD)等分析注浆体的微观结构。结果表明,当浆液的水固比为0.7∶1(质量比)、粉煤灰掺量为70%(质量分数)时,浆液的性能参数最优。此时,浆液的粘度为55.50 s,析水率为3.89%(体积分数),结石率为94.16%(体积分数),3 d、7 d和28 d三个龄期浆液结石体的抗压强度分别为0.67 MPa, 1.77 MPa和3.10 MPa。XRD定性物相分析表明,碱性激发剂的加入使体系中Ca(OH)_2衍射峰增高,随着期龄的增加,Ca(OH)_2、石英和莫来石相衍射峰明显减小,促进了粉煤灰潜在活性的释放。SEM微观结构形貌分析可知,早期浆体微观结构疏松,存在薄板状的Ca(OH)_2,并伴有少量针状的AFt(钙矾石),后期浆体内部的薄板状晶体Ca(OH)_2和絮凝状C-S-H凝胶交织在一起,形成密实的网络结构。
2021年05期 v.40;No.296 1554-1563页 [查看摘要][在线阅读][下载 753K] - 刘盼;常成功;刘秀泉;董金美;郑卫新;肖学英;文静;
为了拓展氯氧镁水泥(MOC)材料的应用领域,以盐湖提钾肥副产物水氯镁石、轻烧氧化镁和粉煤灰为胶凝材料,制备了不同粉煤灰掺量的氯氧镁水泥混凝土(MOCC)。研究了粉煤灰掺量对MOCC抗压强度、物相组成、微观形貌和孔结构的影响。结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,MOCC的抗压强度逐渐降低,当粉煤灰掺量为40%(质量分数)时,其300 d抗压强度降低至39.99 MPa,降低了22.52%。MOCC的主要水化产物为5Mg(OH)_2·MgCl_2·8H_2O(5·1·8)和Mg(OH)_2,掺加粉煤灰并没有产生新的晶相。掺入粉煤灰增加了MOCC的孔隙率和有害孔体积,从而降低了其抗压强度。采用相同水灰比制备了普通硅酸盐水泥混凝土,抗压强度对比测试结果表明:掺40%的粉煤灰MOCC的抗压强度虽然比未掺粉煤灰MOCC抗压强度低,但仍比普通硅酸盐水泥混凝土300 d龄期的抗压强度(33.42 MPa)高出19.66%,说明MOCC比普通硅酸盐水泥混凝土具有较高的抗压强度。
2021年05期 v.40;No.296 1564-1572页 [查看摘要][在线阅读][下载 1633K] - 王辉;刘旭辉;蔡升宇;张武;
粉煤灰对自密实混凝土的工作性能、抗压强度和耐久性能等有着显著的影响。为了探究粉煤灰掺量对自密实混凝土抗压强度发展规律的影响,配制了粉煤灰掺量为30%、45%、60%(体积分数),水灰比为1.05、1.15、1.25(体积比)的自密实混凝土并进行立方体抗压强度试验,对其3 d、7 d、28 d、90 d抗压强度的变化规律进行了分析。结果表明,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土抗压强度逐渐减小。然后对3 d/28 d、7 d/28 d、90 d/28 d的强度比值进行分析,结果表明,粉煤灰对混凝土早期强度影响较小,对后期影响较大。最后借鉴欧洲规范CEB-FIP探究了粉煤灰与水泥混合下的复合粉体对自密实混凝土抗压强度影响系数,为相关工程应用提供理论依据。
2021年05期 v.40;No.296 1573-1578页 [查看摘要][在线阅读][下载 1583K] - 古悦;王栋民;房奎圳;姚广;王启宝;张明;孙睿;吕南;
我国洁净煤技术不断发展,带来大量的工业副产品气化渣。从气化渣用作水泥矿物掺合料的角度,使用电感耦合等离子发射光谱法(ICP)测定其在不同环境的溶出特性,观察其水化活性,研究气化渣对二元复合体系工作性与力学性能的影响。结果表明:气化渣Ca~(2+)溶出率较低,缺乏自硬性;Si~(4+)、Al~(3+)随时间溶出率增大,气化渣存在水化活性。碱性与高温环境促进Si~(4+)、Al~(3+)溶出,表明气化渣在适当的激发下,化学键更易断裂,水化活性增大。气化渣的形态效应可改善二元体系工作性,掺30%、50%(质量分数)气化渣其流动度分别提高约8.8%、19.4%,二元体系符合Herschel-Bulkey所描述的流体模型,并且发现了剪切变稀现象。低掺量气化渣火山灰反应可改善复合胶凝体系力学性能,90 d抗压强度达到90 MPa,高掺量气化渣替代过多水泥,水化产物减少,环境碱性降低,气化渣活性无法被完全激发,导致孔隙率增大,结构疏松,力学性能下降。
2021年05期 v.40;No.296 1579-1585页 [查看摘要][在线阅读][下载 1724K] - 李亚刚;廖宜顺;刘艳玲;黄浩然;
掺入矿物掺合料是改善硫铝酸盐水泥(CSA)混凝土凝结硬化性能和降低生产成本的主要技术途径之一。研究了水胶比为0.4时,单掺超细矿渣粉(UFS)、偏高岭土(MK)与复掺超细矿渣粉、偏高岭土对硫铝酸盐水泥凝结时间、流动度、电阻率、抗压强度的影响,并对其1 d、28 d龄期时的水化产物进行XRD半定量分析。结果表明,单掺和复掺缩短了水泥浆体的凝结时间,但单掺偏高岭土时的缩短效果更明显,且水泥浆体的流动度随着超细矿渣粉和偏高岭土掺量的增加而减小。掺入超细矿渣粉、偏高岭土缩短了水泥浆体电阻率变化速率曲线峰值出现的时间,峰值大小与掺量成递减关系。当掺量从0%(质量分数,下同)增大到20%时,单掺超细矿渣粉试样的28 d抗压强度减小了24.7%,单掺偏高岭土试样的28 d抗压强度减小了17.7%,两者复掺试样的28 d抗压强度减小了17.3%。超细矿渣粉和偏高岭土对水泥水化产物没有明显影响,但促进了硅酸二钙(β-C_2S)的早期水化。
2021年05期 v.40;No.296 1586-1593+1609页 [查看摘要][在线阅读][下载 626K] - 吴思遥;戴绍斌;马保国;张婷;杨航;尚丽诗;
钢渣和水泥具有相似的矿物组成,可以作为一种潜在的胶凝材料,然而钢渣掺量较高时并不利于混凝土早期性能的发展。以钢渣质量分数为30%的钢渣水泥基胶凝材料为研究对象,探讨纳米SiO_2对其早期性能的影响。主要通过测量流动度、凝结时间和抗压强度评估物理力学性能,并利用微量热分析、X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC-TG)等方法对掺有纳米SiO_2的钢渣水泥基胶凝材料的水化过程和水化产物进行分析。结果表明,当纳米SiO_2掺入的质量分数为3%时,纳米SiO_2可充分发挥火山灰活性,消耗大量Ca(OH)_2,同时由于纳米SiO_2颗粒的结晶成核作用和微集料填充作用,促进了钢渣和水泥的水化,水化初期的放热速率有所提高,从而提高钢渣水泥基胶凝材料的力学性能,28 d的抗压强度提高了14.0%。
2021年05期 v.40;No.296 1594-1600页 [查看摘要][在线阅读][下载 788K] - 王维;许向群;李杰;郭莉;陈荣升;杜冬云;
磷石膏(PG)和铜尾渣(CSS)是磷化工和有色冶炼行业中产生的两种固废,含有大量可迁移性有害物质,在堆存过程中能对环境造成污染。向PG、CSS混合渣中添加CaO作为额外钙源、NaOH作为激发剂,加入约30%(质量分数)的水,搅拌均匀,通过机械压模制成固结体(PG-S),经过抗压测试和毒性浸出试验,结果表明:PG-S抗压强度可达到14.8 MPa; PG中的主要污染物PO■、F~-的固定率分别达到99.87%和92.13%,重金属锌、铅等有害物质的浸出浓度均能满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)要求,实现了对PG、CSS的高效耦合固定/稳定化处理。通过XRD、SEM表征分析证明PG、CSS中的有害物质通过生成不溶物和胶凝包裹吸附而被固定。
2021年05期 v.40;No.296 1601-1609页 [查看摘要][在线阅读][下载 1191K] - 张歆;刘方;朱健;陈祖拥;
为了有效提高电解锰渣资源化利用水平,针对电解锰渣化学成分和矿物组成特点,以电解锰渣为主要原料,通过辅加磷石膏、水泥、矿粉制备胶凝材料;在固定矿粉与水泥掺量的基础上,通过改变磷石膏的掺量,研究不同硫酸盐掺量对复合胶凝材料力学性能的影响。研究结果表明,制备的复合胶凝材料中电解锰渣、磷石膏、矿粉、水泥最佳质量配比为50∶20∶20∶10,其硬化体14 d抗压强度可达20.62 MPa,而软化系数为0.80。电解锰渣-磷石膏复合胶凝材料的水化产物主要是钙矾石、C-S-H、和C-A-S-H。水化14 d后的硬化体浸出液中污染物浓度均在《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅴ类水体标准的限值内,其中Cr、Cu、Zn、As、Pb、Cd等重金属浓度可达到Ⅰ类水体的标准,硬化体具有良好的环境稳定性。
2021年05期 v.40;No.296 1610-1619页 [查看摘要][在线阅读][下载 987K] - 韩康;管学茂;王燕峰;刘松辉;李一凡;
采用加压水溶液法以脱硫石膏为原料制备高强石膏,其工艺参数是决定高强石膏制备品质的关键。通过研究水热温度、水热时间、搅拌转速及料浆浓度四种工艺参数对α型高强石膏性能的影响规律,对不同工艺参数下制备样品的晶体形貌和石膏相组成进行定性及定量分析,并优化出加压水溶液法制备α型高强石膏的最佳工艺。结果表明,水热温度对生成晶体的尺寸及长径比的影响较大,水热时间主要影响晶体的尺寸,对长径比的影响不大,而水热温度和水热时间是影响α型高强石膏相组成的重要因素。搅拌转速和料浆浓度主要影响高强石膏尺寸及长径比,对石膏相组成影响不大。在最佳工艺条件下:水热温度130℃、水热时间4 h、搅拌转速250 r/min及料浆浓度30%(质量分数),制备的α型高强石膏2 h抗折强度为5.4 MPa,烘干抗压强度为41.9 MPa。
2021年05期 v.40;No.296 1620-1630+1645页 [查看摘要][在线阅读][下载 2639K] - 易正明;师利晨;陈晓琳;
利用水泥窑协同处置垃圾衍生燃料是目前发展趋势之一,但实际处置过程中存在着污染物排放不稳定的问题,因此本文以湖北某水泥厂处置的垃圾衍生燃料为研究对象,利用高温管式炉开展试验,研究了五种垃圾衍生燃料在500～900℃的燃烧环境下燃烧产物NO_x、SO_2的释放特点。试验结果表明:垃圾衍生燃料在不同温度下燃烧过程中NO_x的浓度峰值在低温下(500～600℃)受温度影响更大,且呈倍数增大,在高温下(700～900℃)NO_x的浓度峰值受温度影响较小;900℃时NO_x的转化率低、燃烧速率快,建议为垃圾衍生燃料投放温度;不同种类垃圾衍生燃料燃烧过程中NO_x的转化率随着燃烧温度的变化呈"倒V型",而SO_2的转化率随着燃烧温度的变化呈"正V型",NO_x和SO_2在生成过程中起相互抑制的作用。
2021年05期 v.40;No.296 1631-1637页 [查看摘要][在线阅读][下载 1487K] - 边伟;李亚龙;高学凯;荣亚鹏;
本文分析了二灰稳定再生集料(LFSRCA)混合料的击实特性,研究了LFSRCA混合料无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度以及抗压回弹模量等力学性能的增长规律,建立了LFSRCA混合料的疲劳寿命预估模型,分析了LFSRCA混合料的疲劳特性。结果表明:随着再生集料(RCA)掺量的增大,LFSRCA混合料的最大干密度随之减小,最佳含水率随之增大;随着养生龄期的增长,LFSRCA混合料的各项力学性能均表现出相同的规律,在0～28 d内强度增长较慢,在28～60 d内迅速增长,在60～90 d内增长速度减慢,当养生龄期超过90 d后增长趋于平缓;LFSRCA混合料的各项力学性能以及疲劳寿命均随着RCA掺量的增大而减小;在低应力水平下,RCA掺量对LFSRCA混合料的疲劳寿命影响较大,在高应力水平下则影响减小。
2021年05期 v.40;No.296 1638-1645页 [查看摘要][在线阅读][下载 786K]
- 王珍;凌永一;尹艺程;王子昊;张婧;贾全利;刘新红;
TiC具有高熔点、高硬度、高化学稳定性、高耐磨性等优良性能,在多个行业具有广阔的应用前景。目前合成TiC粉体的方法较多,本文综述了碳/金属热还原法、熔盐辅助合成法、机械合金化法等几种主要合成方法,并分析了各种合成方法的优缺点,可为低成本、大规模合成高纯度、形貌可控的TiC粉体提供参考,还对TiC粉体未来合成研究进行了展望。
2021年05期 v.40;No.296 1646-1656页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K] - 贾睿;刘红宇;孙雪苗;姜苏;沈慧玲;谢凯欣;
球形氧化铝粉体是氧化铝产品中不可缺少的一部分,因其特殊的物理化学性质而备受关注。与不规则氧化铝粉体相比,球形氧化铝粉体的形貌和尺寸能极大地提高其产品的使用性能。目前,已有大量文献探讨了制备球形氧化铝粉体的方法,但缺少文献系统性地比较不同含铝原料适用的制备方法和优缺点。本文从不同的含铝原料出发,对已有文献进行总结分析,发现不同的含铝原料决定了不同的制备方法,从而决定了工业化的难易程度,其中无规则氧化铝是球形氧化铝粉体工业化并实现量产的最佳原料。
2021年05期 v.40;No.296 1657-1665+1678页 [查看摘要][在线阅读][下载 958K] - 张爱菊;李子成;冯婧;李志宏;
以Na_2O-B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系低温玻璃为基础结合剂烧制金刚石增强陶瓷基复合材料,利用扫描电子显微镜、X射线能谱、X射线光电子能谱、拉曼光谱及力学性能测试仪等对其界面结合强度、界面处元素分布及界面化学键进行了表征。结果表明,Na_2O-B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系陶瓷结合剂与金刚石颗粒界面结合强度高,790℃煅烧时试样抗折强度达到77.82 MPa。Si、B、Na、Zn各元素在界面位置发生扩散,而Al元素没有明显扩散,元素扩散提升了结合剂对金刚石的把持力。陶瓷结合剂与金刚石在界面处形成C-O、C=O和C-B键,化学成键进一步增进界面结合。另外,790℃煅烧的复合材料中金刚石颗粒保存完好,而850℃煅烧时金刚石出现石墨化迹象。
2021年05期 v.40;No.296 1666-1671页 [查看摘要][在线阅读][下载 567K] - 何瑞明;赵玉莲;王勇;史伟;李诚;李爱民;
分析了含钾砂页岩中铁的赋存状态,开展含钾岩石除铁提质试验,并对除铁粉料应用于陶瓷原料进行试验研究。结果表明,采用磁选-酸浸工艺,在磨矿细度为-74μm占50%(质量分数),磁场强度为190 mT,盐酸浓度为20%(质量分数),浸出温度为90℃的最佳条件下,除铁粉料中全铁含量可降低为0.13%(质量分数),K_2O和Na_2O总含量提高至11.00%(质量分数),含量符合陶瓷用钾长石Ⅰ级品要求。除铁粉料在陶瓷胚体成型试验中易于成型,烧成温度范围宽,成品率高,可替代长石作为陶瓷原料使用,开拓了含钾砂页岩作为陶瓷原料使用的新方向。
2021年05期 v.40;No.296 1672-1678页 [查看摘要][在线阅读][下载 382K] - 胡其国;刘莹;邵晴;李济;
为了提高粉煤灰的高附加值利用,分别以氢氧化铝和粉煤灰漂珠作为海胆状莫来石前驱体的铝源和硅源,氢氧化铝和粉煤灰为莫来石晶须前驱体增强剂的铝源和硅源,AlF_3和V_2O_5为晶须促进剂和烧结助剂,采用固相法原位制备了莫来石陶瓷材料。主要研究了增强剂与海胆状莫来石前驱体的配比(质量比分别为3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3)对制备的莫来石陶瓷材料性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明,随着增强剂与海胆状莫来石前驱体的配比从3∶7增大至7∶3,试样中形成的晶相全为莫来石,材料内部更加致密,体积密度和抗压强度逐渐增大,总气孔率逐渐减小,增强剂的引入提高了材料的线变化率和抗热震性能,但降低了材料的重烧线变化率,材料的残余抗压强度及残余强度比先增加后减小。当增强剂与海胆状莫来石前驱体的质量比为6∶4时综合性能较佳。
2021年05期 v.40;No.296 1679-1684页 [查看摘要][在线阅读][下载 1444K]
- 花绍强;周志辉;吴红丹;杜奕锦;张健;
CHA分子筛膜由于具有较高的酸稳定性和较好的孔道结构而受到人们的青睐。其合成方法主要有液相沉积法、气相转移法、微波合成法、二次生长法、两步变温晶化法等。有结构导向剂(SDA)合成、无结构导向剂合成是CHA分子筛膜合成的两个手段,其中无结构导向剂合成一般使用Sr~(2+)、Cs~+、F~-、K~+等代替SDA,使得反应时间更短、对环境更加友好,是CHA分子筛膜未来的发展方向。本文主要论述了无结构导向剂合成机理,也介绍了有结构导向剂合成CHA分子筛膜,同时对CHA分子筛膜的通量、选择性、稳定性等性能进行了评述,探讨了CHA分子筛膜的应用和研究现状,并展望了CHA分子筛膜未来的研究方向。
2021年05期 v.40;No.296 1698-1706+1713页 [查看摘要][在线阅读][下载 320K] - 刘帅;谢银德;闫硕;侯保森;刘瑞杰;
为了降解污水中的有机染料,对复合催化剂ZnFe_2O_4/FeVO_4光降解有机染料进行了研究,以促进水中生物的健康生长和整个生态系统的平衡。通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助水热法制备出了ZnFe_2O_4,通过水热法制得了FeVO_4,并按照ZnFe_2O_4和FeVO_4不同质量比合成了复合催化剂ZnFe_2O_4/FeVO_4。以甲基橙为降解染料,在相同条件下对ZnFe_2O_4、FeVO_4和复合催化剂ZnFe_2O_4/FeVO_4进行活性对比实验,结果表明,所合成的复合催化剂ZnFe_2O_4/FeVO_4是一种高效率催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)分析,可以看出ZnFe_2O_4和FeVO_4复合在了一起。在加入H_2O_2的条件下反应20 min, ZnFe_2O_4和FeVO_4对甲基橙的降解率分别为15%和25%,而复合催化剂ZnFe_2O_4/FeVO_4对甲基橙的降解率可以达到75%。此外,以ZnFe_2O_4/FeVO_4为样品考察了催化剂用量、H_2O_2浓度和pH值对催化活性的影响,结果表明,ZnFe_2O_4/FeVO_4样品的最佳催化条件为:溶液pH=5.0、H_2O_2浓度为0.044 mol/L、催化剂用量为1.0 g/L。
2021年05期 v.40;No.296 1707-1713页 [查看摘要][在线阅读][下载 461K] - 秦伟艳;
Mo_2C被誉为最有前景的电催化产氢催化剂,然而其高的过电压和低效率限制了其规模化生产。本文通过简单的溶剂热法制备了Ru纳米簇(Ru Cs/Mo_2C)负载Mo_2C纳米棒复合材料。研究表明,Ru Cs/Mo_2C(Ru,质量分数7.79%)表现出优异的电催化产氢性能,电流密度在10 mA·cm~(-2)的过电势为104 mV,Tafel斜率为96.30 mV·dec~(-1)。同时,Ru Cs/Mo_2C催化剂具有优异的稳定性,在工业电解系统中具有广阔的应用前景。
2021年05期 v.40;No.296 1714-1719+1734页 [查看摘要][在线阅读][下载 2650K] - 赵雯;李函霏;吴畏;
以油页岩灰渣为研究对象,采用碱熔-水热合成法合成P型沸石,研究了灰碱比、碱熔温度、水热温度、NaCl添加量等条件对合成P型沸石的影响,并利用制备的P型沸石进行了对Co~(2+)的吸附性能试验,结果表明,NaCl的添加有利于沸石合成,而灰碱比、碱熔温度、水热温度的提高不利于沸石合成。油页岩灰渣与P型沸石对废水中Co~(2+)的去除率都随着吸附剂投加量的增加而呈上升趋势。P型沸石对Co~(2+)的吸附性能优于油页岩灰渣。并且随着Co~(2+)溶液初始浓度的增加,P型沸石对Co~(2+)的去除率逐步递减。
2021年05期 v.40;No.296 1720-1727页 [查看摘要][在线阅读][下载 844K] - 傅金祥;张延平;李森;由昆;范冬晗;李欣;
针对部分地区污水厂常规处理工艺排水氨氮超标的问题,通过制备改性沸石氨氮吸附剂,结合吸附试验、表征分析和中试试验对改性沸石去除城市生活污水中氨氮的性能进行深入研究,考察了改性沸石氨氮吸附剂最佳的制备工艺与氨氮去除特性。结果表明:改性沸石氨氮吸附剂有着更多的钠型沸石与孔道;在NaCl浓度为1.5 mol/L,搅拌时间为3 h,加热温度为75℃时,平均氨氮去除率与吸附量分别达到83.51%和0.840 mg/g;中试试验结果显示,经改性沸石氨氮吸附剂过滤后的水中氨氮含量稳定在2.0 mg/L以下,且吸附剂可再生后重复使用。该研究可为城市生活污水氨氮处理提供理论依据。
2021年05期 v.40;No.296 1728-1734页 [查看摘要][在线阅读][下载 702K] - 涂宝丽;张青红;王海风;刘梅;
用溶胶-凝胶法对氧化锆粉体表面包覆氧化硅,并用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(γ-MPS)进行表面修饰,制备了齿科粘结剂用无机填料。以双酚A-甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)单体、二甲基丙烯酸三乙二醇酯(TEGDMA)稀释剂、甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)两性单体、10-(2-甲基丙烯酰氧基)磷酸单癸酯(10-MDP)酸蚀剂为主要成分,将改性过的氧化锆按照质量分数为1%～10%的比例进行填充,测试了自酸蚀粘结剂的粘结强度等性能。结果表明,当填料质量分数为2%时明显提高粘结剂的粘结性能,其粘结强度为(31.63±1.53) MPa;而当ZrO_2填充的质量分数增加到5%后,粘结强度开始下降。扫描电镜对粘结断面进行分析,发现随着ZrO_2填充量的提高,自酸蚀粘结剂对牙本质小管和复合树脂的渗入作用减弱,导致粘结性能下降。超景深显微镜对样本切片观察显示,粘结剂的存在可以明显缩小牙齿与复合树脂之间的缝隙。
2021年05期 v.40;No.296 1735-1742+1759页 [查看摘要][在线阅读][下载 1952K]