碱激发改性矿粉/砒砂岩复合材料

为了实现砒砂岩的资源化利用,首先,通过碱激发法并掺入适量的矿粉将砒砂岩转变成了力学性能较好的改性矿粉/砒砂岩复合材料;然后,系统地研究了矿粉、碱激发剂掺量和龄期对改性矿粉/砒砂岩复合材料抗压强度和软化系数的影响;最后,利用SEM/EDS、FTIR和XRD分析了改性矿粉/砒砂岩复合材料的水化进程和碳化进程。结果表明:改性矿粉/砒砂岩复合材料的90d抗压强度和软化系数分别达到46.0 MPa和0.94,完全满足工程应用的需求;改性矿粉/砒砂岩复合材料主要的水化产物为C-S-H凝胶和地聚物胶体,且C-S-H凝胶存在比较严重的碳化现象;当矿粉和NaOH的掺量分别为20.0wt%和1.5wt%时,C-S-H凝胶的28d碳化率达30.1%,且碳化率随矿粉及NaOH掺量的增加而减小,但碳化率对强度几乎没有影响。改性矿粉/砒砂岩复合材料拥有良好的力学性能及耐水性。      

烧结干法脱硫灰激发高炉矿粉活性及其机理研究

针对烧结干法脱硫灰资源化利用和高炉矿粉早期活性不高的问题,采用烧结干法脱硫灰激发高炉矿粉活性,测试了不同烧结干法脱硫灰掺量下高炉矿粉-水泥体系的强度、干缩、浸水自由膨胀性能;采用X射线衍射、扫描电镜、差示扫描量热-热重法研究了烧结干法脱硫灰激发高炉矿粉-水泥体系的水化产物、微观形貌及其火山灰放热行为机理。结果表明,采用烧结干法脱硫灰激发高炉矿粉能显著提高高炉矿粉3d、7d、28d抗压强度,其原因是高炉矿粉在烧结干法脱硫灰形成的SO42-、CO32-、SO32-环境下,生成了3CaO·Al2O3·CaSO4·32H2O、2CaSiO3·CaCO3·CaSO4·15H2O和3CaO·Al2O3·CaSO3·11H2O等水化产物;烧结干法脱硫灰的掺入使得高炉矿粉-水泥体系出现第三个放热峰,虽峰值相差不大,但出现时间明显滞后,有效减缓了高炉矿粉-水泥体系的水化放热。     

矿粉改性高性能混凝土的力学性能和耐久性能研究

以S115矿粉为掺和料,制备了矿粉改性高性能混凝土,通过XRD、SEM、复合盐溶液干湿循环测试等手段,分析了矿粉取代率对混凝土的晶格结构、微观形貌、力学性能和耐久性能的影响。结果表明,适量矿粉的掺入能够加速水泥的水化反应速率,增加网格结构的致密度,从而改善混凝土的微观形貌,提高混凝土的强度。矿粉取代率的增大会降低水泥石前期的强度,显著提高水泥石后期的强度。当矿粉取代率为50%时,养护28 d的混凝土的抗压强度和抗折强度均达到了最大值,分别为52.5和7.4 MPa。矿粉取代水泥后,混凝土在复合盐溶液的侵蚀下相对动弹性模量和质量损失率的下降趋势变得平缓,在30次干湿循环后,矿粉取代率50%的混凝土的相对动弹性模量最高为88%,质量损失率最小为1.6%,抗盐溶液侵蚀性能最佳。混凝土的腐蚀产物主要是针状结构的钙矾石和块状的石膏,这些产物存在于混凝土的孔隙和裂纹中,多次干湿循环后体积膨胀产生了内部应力,生成了深裂纹,最终撑裂混凝土,使混凝土失效。综合可知,矿粉的最佳取代率为50%。     

碱激发矿粉海水海砂混凝土与CFRP筋粘结性能研究

该文通过试验分析研究了碱激发矿粉海水海砂混凝土与碳纤维筋(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋的粘结性能。分别考虑了碱激发矿粉淡水河砂混凝土(FRASC)、碱激发矿粉淡水海砂混凝土(FSASC)、碱激发矿粉海水河砂混凝土(SRASC)和碱激发矿粉海水海砂混凝土(SSASC)四种碱激发矿粉混凝土(ASC),并与钢筋的粘结性能进行了对比。试验中分别采用直径为8 mm的CFRP筋和HRB400带肋钢筋,粘长分别为2.5 d、5 d、7.5 d、10 d和15 d(d为筋的直径)。结果表明:粘长为15 d的试件,CFRP筋的试件全部劈裂破坏,钢筋粘长为10 d、15 d的试件全部为钢筋拉断破坏;粘长为2.5 d的CFRP筋试件将筋表面的脱模带拉断而出现第二个峰值;粘结滑移曲线可分为微滑移阶段、滑移阶段、剥离阶段、软化阶段和残余阶段。     

水平圆管内海泡石矿粉的气力输送特性

针对海泡石矿粉颗粒在水平圆管内流动特性分析困难的问题,提出一种基于颗粒粒径和受力状况的海泡石矿粉颗粒的气力输送性能仿真分析方法;以颗粒平稳气力输送为目标,构建水平圆管内海泡石颗粒的切应力模型;分析不同粒径海泡石矿粉颗粒在稀相气、固两相中的受力状况,计算在特定工艺参数下颗粒各种受力变化,并分析其影响效果;基于COMSOL多相流分析软件,结合受力分析结论,采用双向耦合粒子追踪方法,对不同粒径的海泡石矿粉颗粒气力输送特性进行分析验证。结果表明:在特定工艺参数条件下,海泡石矿粉颗粒在水平圆管内的受力状况与颗粒粒径密切相关。     

Si-Mn矿粉粒度对复合胶凝体系水化机理和力学性能的影响

为了实现Si-Mn矿渣的高效利用,通过气流分级机将Si-Mn矿粉分为D50=6.9μm、17.9μm和56.4μm三个不同的粒度区间.采用等温量热仪(TAM air)、X射线衍射(XRD)仪、全自动压汞仪(MIP)、扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)分析测试技术,研究了Si-Mn矿粉粒度对复合胶凝体系水化行为和微观结构的影响,并对其胶砂强度进行了评价.结果表明:各粒度区间的Si-Mn矿粉均能促进游离石灰、铝酸盐相和C3 S等矿物的早期水化(30 min)放热速率;水化后期,Ca(OH)2和熟料衍射峰强度随着Si-Mn矿粉粒度减小而显著降低;掺入细粒度的Si-Mn矿粉可增加硬化复合胶凝材料浆体凝胶孔数量,有效降低最可几孔径和总孔隙率;SEM-EDS结果进一步证实了硬化浆体孔结构的优化是由于细粒度Si-Mn矿粉表面生成了大量低钙硅比的C-S(Al,Mg)-H水化产物.值得注意的是:D50=6.9μm和17.9μm的Si-Mn矿粉掺量高达30％时,复合胶凝材料的胶砂强度超过了GB 175标准中42.5等级水泥的技术指标.因此这些粒度区间的Si-Mn矿粉可以被建议作为绿色水泥的生产和高性能混凝土配制中的矿物掺合料.     

矿粉性能及其对浇注式沥青胶浆高温性能的影响分析

浇注式沥青混合料的矿粉含量较高，0.075 mm筛孔通过率为20%～30%,为满足混合料施工流动性而确定矿粉用量后，可提高其高温稳定性的措施除了沥青结合料，主要取决于矿粉的质量。通过六种矿粉样本的性能测试，并与浇注式沥青混合料常用的聚合物复合改性沥青配制沥青胶浆，进行200℃旋转黏度及60～95℃的动态剪切流变试验。基于随机森林法，对与沥青胶浆性能相关的矿粉关键性能指标影响程度进行分析，并建立两者之间的相关性，最后采用遗传算法，确定了沥青胶浆性能在较优条件下的沥青和矿粉关键指标组合取值范围。结果表明，同为石灰岩磨制的矿粉，化学组成差异较大，其塑性指数、细度及比表面积有一定的相关性，并与SiO₂含量成为矿粉性能的四项关键指标，其中比表面积对沥青胶浆的车辙因子及黏度影响最大；当聚合物复合改性沥青的指标软化点为113～117℃、针入度为20.3～21(0.1 mm)、黏度为87 3.9～893.7 MPa·s时，矿粉的比表面积控制在1.7～1.8 m²/g、细度D50控制在10～12μm、塑性指数控制在2.6～5、SiO₂含量...     

反应等离子喷涂TiN-TiC0.2～0.3N0.7～0.8-TiB2基陶瓷复合涂层的性能

为了制备性能优良的Ti-B-N涂层,以Ti-B4C-C-N为反应体系、选用2种粉末配方,采用反应等离子喷涂法在Q235碳钢表面制备了TiN-TiC0.2～0.3N0.7～0.8-TiB2基陶瓷复合涂层,并对其物相、截面微观结构、显微硬度及3.5％NaCl溶液中的耐蚀性能进行了分析.结果表明:制备的陶瓷涂层均由Ti的碳氮硼化物组成,不同粉末配方获得的涂层的相成分有所差异;当粉末配比(摩尔比)为Ti∶B4C∶C=4∶1∶1时,涂层厚约120 μm,主要为TiN,TiN0.3,TiC0.2N0.8,TiB2;而粉末配比为Ti∶B4C∶C=14∶3∶5时涂层主要物相为TiN,TiN0.3,TiC0.3N0.7,TiB2,涂层成分均匀,厚度约为145 μm;与基体相比,TiN-TiC0.2 ～0.3 N0.7～0.8-TiB2涂层的显微硬度显著提高;粉末配比为Ti∶B4C∶ C=14∶3∶5时陶瓷涂层在3.5％NaCl溶液中的耐蚀性能最佳.     

二元体系碱激发胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能研究

以粉煤灰、矿粉、偏高岭土为主要原料制备二元体系复合碱激发胶凝材料,将不同配比的复合碱激发胶凝材料以不同浸泡方式在5%(NH₄)₂SO₄溶液中侵蚀120 d,并通过测定力学性能来优化制备方案,接着利用扫描电镜(SEM)分析不同体系的侵蚀破坏机理。结果表明：粉煤灰-矿粉基(FA-SP)最佳配比为2∶3,且在半浸泡下强度损失严重,出现大量裂缝和盐结晶。偏高岭土-矿粉基(MK-SP)最佳配比为1∶1,结构稳定,半浸泡组与全浸泡组外观形貌没有明显差异,具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,受NH⁺₄侵蚀作用小。     

疏浚底泥-大理石废粉陶粒的制备工艺及性能

通过对两河段底泥(DSⅠ和DSⅡ)、大理石废粉(MWP)两种固体废弃物的化学组成及热稳定性分析,确定制陶原材料配比与工艺参数范围,设计了以不同原料配比、预热时间、焙烧温度、焙烧时间为因素,以堆积密度、吸水率、抗压强度和除磷率为水平的正交实验,并根据正交实验结果分别确定了一种制备高强建筑轻集料(DMC-HC)和一种高效除磷滤料(DMC-HP)的最佳原料配比和工艺参数,利用XRD观察不同性能的DMC物相变化,分析DMC抗压性能与除磷性能的形成过程。结果表明,底泥与大理石废粉能够很好地制备陶粒,在原料配比为DSⅠ∶DSⅡ∶MWP=2∶1∶0.8、预热时间为10 min、焙烧温度为1 060℃、焙烧时间为10 min时,可制得堆积密度为696.29 kg/m~3,表观密度为1 430 kg/m~3,空隙率为52.23%,吸水率为33.42%,抗压强度为2.37 MPa,破碎率于磨损率之和为4.12%,盐酸可溶率为1.56%,比表面积为2.06 m~2/g的高效除磷陶粒;DSⅠ∶DSⅡ∶MWP=2∶1∶0.8、预热时间为5 min、焙烧温度为1 180℃、焙烧时间为15 min时,制得堆积密度为950.35 kg/m~3、吸水率为1.5%、抗压强度为25.53 MPa的低吸水率、轻质高强陶粒。结合XRD物相分析表明:陶粒主要通过化学沉淀达到高效除磷效果,在1 180℃时形成的蓝晶石和铝酸钙是使陶粒获得高强性能的主要原因。     

TiO_2包覆无机矿物粉体的制备

选用无机矿物粉体为基料,官能化金红石型TiO_2浆液为成膜物质,KM-10为官能化助刺,制备了无机矿物粉体/TiO_2复合粒子.采用正交设计实验法,探讨了不同组分的配比及无机矿物粉体的种类对合成包覆产物遮盖力的影响,最佳组分的重量配比为:m(TiO_2浆液):m(KM-10):m(硅酸铝)=0.25:0.05:1,包覆产物的遮盖力可达59.9g/cm~2.产物FTIR结构分析表明,TiO_2是通过化学键包覆在无机矿物粉体表面;经TEM分析表明,产物呈球形结构,分散性良好,平均粒径约为1.0μm.     

硫酸盐环境下混凝土裂缝矿物自愈合性能研究

研究了30%粉煤灰混凝土在4种预加载损伤程度下,于清水和5.0%硫酸盐环境中的裂缝矿物自愈合性能,并对其自愈合产物进行了微观测试。采用相对动弹模量和抗压强度的相对变化来表征裂缝自愈合程度,探讨了5.0%硫酸盐溶液、30%粉煤灰、4种预加载程度和4个自愈合养护龄期对混凝土裂缝矿物自愈合的影响。试验结果表明,5.0%硫酸盐在设计的自愈合养护龄期内可以促进预加载损伤混凝土相对动弹模量和抗压强度的恢复;无论清水还是硫酸盐养护溶液,只有预加载程度较大时,30%粉煤灰对混凝土相对动弹模量和相对抗压强度的恢复才有显著的促进作用;5.0%硫酸盐溶液养护环境中,混凝土自愈合后的相对动弹模量和相对抗压强度的恢复能力都随着预加载程度的增大而逐渐降低,在28d自愈合养护龄期结束后,其混凝土相对动弹模量趋于稳定;微观测试分析结果表明,5.0%硫酸盐环境中的混凝土裂缝矿物自愈合产物成分主要是碳酸钙和少量钙矾石。     

PVA及玄武岩纤维对水泥基复合材料力学性能的影响

在水泥基复合材料中掺入适量纤维可显著改善其物理力学性能,但有机-无机混杂纤维对水泥材料性能的影响目前研究不多。进行了单掺PVA纤维、单掺玄武岩纤维以及复掺两种纤维的水泥基复合材料力学性能实验。结果表明,单掺1.6%(体积分数)的短PVA纤维时,水泥基复合材料的抗折强度降低7%、抗压强度提升31%、折压比降低24%;单掺0.3%(体积分数)的短玄武岩纤维时,水泥基复合材料的抗折强度降低8%、抗压强度提升15.7%、折压比降低20%;掺0.3%(体积分数)短玄武岩纤维和0.5%(体积分数)短PVA纤维时,水泥基复合材料的抗折强度几乎无影响,抗压强度显著提升,折压比相对减少,其综合性能最优。     

Hydration of lime—marine sediment blends: Influence of mineralogical composition and lime content

There is a need to find alternatives to the extraction of non-renewable mineral resources for the production of new binders. Some specific building materials such as plant-aggregate-based concretes do not require high-strength binders. In this context, the lime-pozzolan technology, inherited from Roman times, can help reduce the carbon footprint of finished materials by the use of low amounts of lime. In this paper, three different marine dredged sediments were used as natural alumino-silicate resources and blended with hydrated lime. Based on previous literature dealing with the pozzolanic activity of cristallized minerals, the sediments were reduced to micronized powders. The hydration of these systems was investigated through hardening and reaction kinetics up to 365 days at 20 °C and 50 °C. The sediments used revealed two kinds of mineral assemblages and the best pozzolanic reactivity was found with quartz-rich sediments. In addition, the optimum lime content was found to be 20 wt% until 180 days.     

化学合成法制备ZnS基纳米荧光粉研究

描述了一种生产ZnS:M[M=Mn,Cu,Cu(Al)]纳米荧光粉的化学合成方法.运用本方法通过调节巯基乙酸与甲基丙烯酸的摩尔比,可在1.8～3.0nm范围内控制纳米粒子的尺寸.选择面积的电子衍射和X射线衍射证明ZnS:M纳米荧光粉具有闪锌矿结构.透射电镜图像表明ZnS:M纳米荧光粉具有较好的尺寸分布.ZnS:Mn的PL谱表明纳米尺寸的ZnS:Mn与体材料相比具有较高的发光效率。     

构型参数及方式对Al2O3p/高锰钢球形网络复合材料压缩性能的影响

传统的耐磨金属基复合材料普遍存在塑韧性低的问题。对氧化铝颗粒(Al₂O₃p)增强高锰钢复合材料进行球形网络构型设计,研究了构型方式、参数及热处理对复合材料压缩性能的影响。制备了3种构型参数(球径?分别为6 mm、7 mm、8 mm)结合两种构型方式(平行、错落)的Al₂O₃p/高锰钢球形网络复合材料、均匀复合材料和基体材料。结果表明：同构型方式下,随着构型参数(复合区体积分数)的增加,材料的压缩性能降低,其中?6材料的屈服强度、抗压强度和(抗压强度下)应变最佳,相比于均匀复合材料分别提升203.8%、236.1%和134.8%,屈服强度相比于基体材料提升107.5%;同构型参数下,错落排布比平行排布的屈服强度、抗压强度和应变分别提升10.9%、28.5%和16.3%;水韧处理后,错落排布材料的屈服强度降低35.2%,抗压强度提升11.0%,应变提升163.1%。裂纹易在基体区与复合区界面处萌生并进行扩展,基体能够阻碍裂纹的扩展;错落排布增大了复合区的最小间距,提升了塑性。     

包覆型α-Al_2O_3粉体的制备及表征

以平均粒径为22μm和0.5μm的α-Al2O3粉体为起始原料(以下分别简称Al2O3(C)和Al2O3(F)),分别以聚乙烯亚胺(PEI)和聚甲基丙烯酸铵(APMA)为聚合物电解质,采用非均相凝固法将Al2O3(F)颗粒均匀地包覆在Al2O3(C)粉体表面.重点考察了聚合物电解质的吸附时间、Al2O3(C)/Al2O3(F)的质量比、两种分子量的PEI对包覆型氧化铝粉体制备的影响.当Al2O3(C)/Al2O3(F)的质量比为1∶3,经过分子量约为60 000的PEI处理2 h的Al2O3(C)粉体表面均匀地包覆了Al2O3(F)颗粒(经APMA处理2 h).采用该包覆型粉体制备出片状多孔支撑体,其孔隙率为35.8%,平均孔径为2.9μm,纯水通量为205 m3/(m2.h.MPa).     

Effect of pore structure on mechanical properties of porous TiAl

Based on two sets of TiAl powder, two kinds of porous TiAl were separately fabricated by powder metallurgical route including four stages. The porous TiAl with single pore structure (SPS) was prepared using pre-alloyed TiAl powder prior mechanical ball milling. Another porous TiAl with composite pore structure (CPS) was manufactured depending on composite mixture of Ti/Al elemental powders. The sintering was achieved at much lower temperature for the pre-alloyed power than for the elemental composite mixture. Compressive mechanical tests indicate that much higher mechanical strength can be obtained for SPS than for CPS at the same porosity. It was suggested that the difference of mechanical properties is ascribed to the variety of the compressive deformation process.     

纳米氧化锌改性胶粉/天然橡胶复合材料的制备及性能

利用纳米氧化锌采用直接混合、球磨分散混合及超声分散混合法对胶粉进行了改性．并在开炼机上制备了纳米氧化锌改性胶粉／天然橡胶复舍材料。利用扫描电镜对纳米氧化锌的分散效果进行了考察，并测试了填充改性胶粉的天然橡胶复合材料的拉伸性能、撕裂强度及耐磨性。结果表明，超声分散混合法得到的试样中纳米氧化锌的分散情况较好，其中采用钛酸酯偶联剂改性的试样的性能最佳，与纳米氧化锌直接混合和添加活性氧化锌的试样相比其拉伸强度分别提高32％和55％，扯断伸长率分别提高7％和22％，撕裂强度分别提高28％和39％．耐磨性分别提高17％和7％。     

微米α-Al_2O_3粉体的细化及其悬浮液的分散稳定性

在微米α-Al2O3粉体悬浮液中分别加入无机电解质类分散剂六偏磷酸钠、阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵、阴离子型表面活性剂油酸和非离子型表面活性剂异丙醇胺,并对悬浮液进行球磨分散,研究分散剂加球磨复合分散下的最优分散剂及最佳球磨参数;引入超声分散,对比分析在加入分散剂的情况下,先球磨再超声和只进行球磨时的分散效果。结果表明,采用十六烷基三甲基氯化铵为分散剂,先球磨2 h再超声分散15 min的分散效果最好,沉降24 h后的悬浮率为62%左右,平均粒径为243 nm。