粉煤灰?电石渣制浆矿化的固碳增强特性

为实现工业烟气中CO_2矿化固定减排与工业固废建材化利用的协同效应,本工作研究了粉煤灰-电石渣制浆矿化的固碳增强特性。实验考察了电石渣配比、养护温度以及矿化反应时间对胶凝试块抗压强度的影响规律。结果表明,电石渣配比为30%和养护温度为60℃时,可获得3 d强度较优的胶凝试块。在电石渣配比为20%～50%之间,获得试块最佳强度的矿化反应时间随电石渣配比增大出现先延长后缩短的趋势,当电石渣配比达40%和矿化时间达50 min时,对应试块的3 d强度最高,较不矿化反应时的强度提高了82.1%。胶凝试块的XRD分析结果表明,浆体碳化反应30 min后,胶凝试块中的氢氧化钙衍射峰完全消失,伴随明显的CaCO_3衍射峰出现。TGA测试结果表明,矿化后所得胶凝试块出现明显的CaCO_3分解失重峰。电石渣配比分别为20%、30%、40%时,获得最佳3 d强度的试块中Ca(OH)_2的存留率分别为75.6%、68.4%和64.8%,碳化度分别为7.9%、5.7%和10.2%,对应每吨胶凝试块可矿化固定CO_2的量分别为7 kg、13 kg和31 kg。     

硫铝酸盐水泥基胶凝材料的改性研究

根据结晶诱导、超细粉体、化学激发等效应,通过抗压强度测试、XRD、热重、SEM等分析手段对大掺量粉煤灰的硫铝酸盐水泥进行了研究。实验结果表明,引入增强组分M后,试块2h、3,7,28d最高抗压强度分别提高了140%,116%,80%和60%;钙矾石及铝胶生成量增多,体系变的更致密,2h就能达很高强度;M的引入,可能使钙矾石初始结晶度变差;随养护龄期的延长,钙矾石结晶度逐渐变好,M促使粉煤灰参与后续水化反应,使粉煤灰颗粒被水化物紧密包裹,体系变得更致密,试块后期强度变大。     

纤维对超高性能混凝土残余强度及高温爆裂性能的影响

采用普通原材料制备56 d龄期抗压强度为140~160 MPa的空白组超高性能混凝土、钢纤维超高性能混凝土及混杂纤维超高性能混凝土,测定其遭受高温作用后的残余抗压强度和劈裂抗拉强度,并对100%含湿量的混凝土试块进行高温爆裂试验。此外,测定大小2种加热速率对超高性能混凝土高温爆裂行为的影响。结果表明:所配制混凝土的残余抗压强度均随着目标温度的升高呈现先增大再降低的趋势,800℃高温后的残余抗压强度约为常温强度的30%。钢纤维与混杂纤维混凝土的残余劈裂抗拉强度亦呈现先升高再降低的趋势,800℃高温后的残余劈裂抗拉强度分别为常温强度的15.1%和35.4%。空白组混凝土的残余劈裂抗拉强度随着目标温度的升高而单调下降,800℃高温后的强度值约为常温强度的20.3%。7.5℃/min加热速率下,100%含湿量的3种混凝土试块均发生了严重高温爆裂,单掺钢纤维可以改善超高性能混凝土的高温爆裂,但不能避免爆裂的发生,而混杂纤维对超高性能混凝土高温爆裂的改善效果并未显著优于钢纤维。2.5℃/min加热速率下,混杂纤维可避免部分超高性能混凝土试块发生爆裂。      

H_2O_2原位发泡轻混凝土的制备与性能表征

以H_2O_2溶液(质量浓度30%)为发泡剂,粗、细膨胀珍珠岩颗粒为轻集料和发泡剂载体,明胶为稳泡剂,采用将加载发泡剂的载体拌入轻集料混凝土的水泥浆中原位化学发泡的方法,制备出了系列轻混凝土试样,并对其性能进行了系统表征。结果表明,原位发泡轻混凝土中外加1.5%(质量分数)胶凝材料量的稳泡剂后,对气泡有较为理想的稳泡作用,可获得均匀分布的细小气泡(气泡直径0.5~1mm)。原位发泡轻混凝土的体积密度随发泡剂量增加而降低,随稳泡剂量的增加而增大。当稳泡剂为胶凝材料量的1.5%(质量分数)时,原位发泡轻混凝土试样的抗压强度和导热系数均随着发泡剂量的增加而降低。其中,发泡剂量为胶凝材料量1.4%(质量分数)试样的28d抗压强度为21 MPa,体积密度为940kg/m3,比不发泡试样的强质比提高了14%,导热系数降低了13%。     

喷嘴行进速度及高度对3D打印混凝土力学性能影响的试验

为研究喷嘴行进速度、喷嘴高度等打印参数对3D打印混凝土力学性能的影响,制备了相同配合比的浇筑试块和不同打印参数组合下的打印试块,通过混凝土立方体抗压试验、棱柱体轴心抗压试验和立方体劈裂抗拉试验,考察了其受力破坏过程和破坏形态,分析了喷嘴行进速度、喷嘴高度对3D打印混凝土力学性能的影响,得到了3D打印混凝土轴心受压应力-应变曲线,建立了3D打印混凝土各强度之间的关系。结果表明：3D打印混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度均随喷嘴行进速度的加快、喷嘴高度的升高而降低,且喷嘴高度对强度的不利影响强于喷嘴行进速度;在较优打印参数组合下,打印试块的抗压强度高于浇筑试块,但因打印试块存在层间粘结弱面,其劈裂断面在其层间界面处,致使断面明显平滑,劈裂抗拉强度低于浇筑试块;通过回归分析,建立了3D打印混凝土各强度与打印参数间的函数关系及轴心抗压强度、劈裂抗拉强度与立方体抗压强度之间的换算关系。     

聚丙烯-钢纤维增强高强混凝土高温性能

通过对聚丙烯-钢纤维增强高强混凝土(混杂纤维/高强混凝土)试块的高温试验, 研究不同目标温度后混凝土表观特征、高温爆裂、质量损失及力学性能。结果表明: 高强混凝土在600 ℃时发生爆裂, 混杂纤维/高强混凝土直至800 ℃未出现爆裂, 混杂纤维有效抑制了高强混凝土的高温爆裂。混杂纤维/高强混凝土的质量损失随所受温度的升高而增大, 其抗压强度、抗折强度随温度的升高而降低, 并且400 ℃以后显著降低。相同温度下, 混杂纤维的加入提高了高强混凝土高温后强度。通过对试验结果的统计分析, 分别建立了混杂纤维混凝土质量损失、抗压强度和抗折强度随温度变化的关系式。     

压蒸条件下钢渣的碳化过程

将钢渣压制成一定形状的试块,分别在60℃、90℃及120℃下采用CO_2对试块进行了碳化处理。对碳化后试块的质量、体积、抗压强度的变化进行了测试。采用X射线能谱仪(XRD)、热重-差热分析仪(TG-DSC)分析了碳化过程中的物相变化。用扫描电子显微镜(SEM)观察了碳化后产物的微观形貌。研究结果表明,在60℃、90℃、120℃碳化温度下碳化7d后,试块的质量分别增加15.30%、17.48%、23.84%;试块的体积分别增加5.9%、6.5%、11.44%;试块的抗压强度分别达到32.87 MPa、39.62 MPa、42.38 MPa。钢渣碳化后产物主要为CaCO_3。从碳化后试块的力学强度和节能两方面综合考虑,碳化的最佳温度为90℃。     

二氧化碳诱导热塑性聚氨酯结晶增强其拉伸性能EI北大核心CSCD

通过高压傅里叶变换红外光谱方法研究了CO_2对热塑性聚氨酯(TPU)氢键结构的作用,结合广角X射线衍射和扫描电镜的方法,研究了CO_2低温退火对TPU结晶性能及拉伸强度的影响。结果表明,CO_2可以与TPU产生Lewis酸碱作用,并且能降低TPU的氢键化程度;CO_2可以诱导TPU的结晶,使其结晶度增大,从而增强其拉伸强度;CO_2退火后出现微发泡,比未发泡的TPU样品拉伸强度更高。     

二氧化碳诱导热塑性聚氨酯结晶增强其拉伸性能

通过高压傅里叶变换红外光谱方法研究了CO_2对热塑性聚氨酯(TPU)氢键结构的作用,结合广角X射线衍射和扫描电镜的方法,研究了CO_2低温退火对TPU结晶性能及拉伸强度的影响。结果表明,CO_2可以与TPU产生Lewis酸碱作用,并且能降低TPU的氢键化程度;CO_2可以诱导TPU的结晶,使其结晶度增大,从而增强其拉伸强度;CO_2退火后出现微发泡,比未发泡的TPU样品拉伸强度更高。     

硫酸盐环境下混凝土强度变化规律及微观结构分析

为深入探究硫酸盐对混凝土强度的削弱规律,对受Na2SO4溶液腐蚀期间混凝土试件的静态力学性能及声学特性展开研究,并对腐蚀后的试件进行扫描电镜(SEM)分析。结果表明:腐蚀期间,试件静态抗压强度先增大后减小,最大增长率为12.71%,而腐蚀结束后试件静态抗压强度只有同龄期正常环境和浸泡蒸馏水环境下试件强度的82.84%和90.22%;试件纵波波速与抗压强度变化规律类似,亦呈先增大后减小趋势,且腐蚀后仅为正常环境和浸泡蒸馏水环境下试波速的87.95%和91.41%;腐蚀后试件内部结晶体较多,且排列紧密,填充于内部孔隙或分布于孔隙周围。故硫酸盐环境对混凝土具有显著的腐蚀弱化作用,极大地削弱了混凝土性能。     

纤维素等若干因素对仿钢纤维增强透水混凝土性能的影响

本实验研究了不同仿钢纤维掺量(0%、0.2%、0.4%、0.6%)对透水混凝土抗压强度和透水系数的影响,并分析了骨料粒径、细骨料、纤维素等因素对仿钢纤维增强透水混凝土抗压强度和透水性能的影响。研究表明:仿钢纤维能够在一定程度上提高透水混凝土的早期强度;随仿钢纤维掺量的增加,透水混凝土28 d的抗压强度呈先上升后下降趋势,即存在最优掺量;当仿钢纤维掺量增加时,透水混凝土的透水能力先下降后上升;透水混凝土的抗压强度随骨料粒径的增大而降低,透水系数随骨料粒径的增大而明显增大;细骨料会使透水混凝土的早期抗压强度降低,但会提高透水混凝土28 d的抗压强度;随着细骨料取代量的增加,透水混凝土的透水系数先增大后减小;透水混凝土的抗压强度随纤维素掺量的增加而降低,透水系数随纤维素掺量的增加而增大。本研究可为实际透水混凝土施工过程中外掺料的选择提供参考。     

钢渣碳酸化用于CO2减排的研究进展与展望

利用钢厂钢渣固定CO_2的钢渣碳酸化技术是CO_2减排的重要研究方向。综述了目前矿物碳酸化技术的研究现状,介绍了我国钢铁行业产生钢渣的组成特点、理化性质和处置现状,重点论述了不同类型钢渣碳酸化固定CO_2技术的研究进展,提出采用"以废治废"方式和改善钢渣应用性能是该技术的研究重点和发展方向。     

碳酸化钢渣及其在建筑材料中的应用现状

随着全球变暖越来越受到关注,温室气体二氧化碳(CO_2)的排放、捕集与储存也越来越受到重视。矿物碳酸化技术是指通过一定的技术手段加速自然界中碱性矿物与CO_2的反应,进而形成稳定的碳酸盐。该技术所得反应产物稳定,对环境无污染,是一种有潜力的CO_2储存技术。然而,自然界中天然矿物的固碳效率低、储存CO_2需要消耗大量的自然资源、成本高等缺点阻碍了矿物碳酸化技术的发展。利用钢渣等碱性工业废渣代替天然的碱性矿物来储存CO_2为减少CO_2的排放提供了一种可行的途径,同时也为工业废渣的资源化利用提供了一种全新的思路。钢渣的固碳量及碳酸化速度受诸多因素影响,近年来国内外学者在钢渣的碳酸化机理、钢渣固碳量的影响因素、提高钢渣碳酸化效率及优化碳酸化工艺参数、降低能耗等方面做了大量的工作并取得了丰硕的成果。但我国钢渣产量大,如果仅仅用钢渣碳酸化技术来固碳会增加钢渣的容重并进一步增加钢渣处理的难度,同时也会造成资源浪费。因此,众多研究者通过碳酸化养护钢渣技术制备建筑材料制品,实现钢渣的建材资源化利用,以期解决钢渣在建筑材料中应用时体积安定性不良的问题。本文从钢渣的碳酸化机理,钢渣中不同碱性矿物的固碳能力及特点,提高钢渣固碳量的措施等方面对碳酸化钢渣的研究进展进行了综述。同时着重介绍了碳酸化钢渣在建筑材料领域中的应用及碳酸化养护对钢渣制品及钢渣混凝土力学性能和微观结构的影响,分析了碳酸化钢渣在建筑材料中应用的前景、技术难点、挑战。     

粉煤灰改性磷酸镁水泥性能及机理分析

以粉煤灰、MgO和KH₂PO₄为原料制备磷酸镁水泥(MPC)。测定MPC在不同粉煤灰掺量下的抗压强度、抗折强度、凝结时间、孔隙率,并分析其微观结构。研究结果表明：MPC抗压强度随粉煤灰掺量的增加先升高后降低,掺量为20%时强度最大为34 MPa,抗折强度随粉煤灰掺量的增加而降低,韧性随粉煤灰掺量的增加而降低;粉煤灰改善了MPC孔结构,粉煤灰掺量为40%时MPC孔隙率降低了67.2%;粉煤灰延长了MPC凝结时间,粉煤灰掺量为40%时MPC凝结时间延长至13.7 min;随着粉煤灰掺量的增加水化产物MgKPO₄·6H₂O(MKP)生成量先增多后减少,粉煤灰掺量20%时MKP生成量最大。粉煤灰对MPC强度的影响主要取决于MKP生成量。     

磷石膏加气轻质墙体材料实验探讨

利用固体废弃物磷石膏制备轻质墙体材料,实验研究了煅烧温度、水灰比和铝粉掺量对磷石膏试块的强度和轻质化的影响,通过扫描电镜(SEM)分析磷石膏试块内部和表面的结晶情况。实验结果显示:当煅烧温度为170℃、水灰比0.70、铝粉掺量0.02%的工艺下,磷石膏试块7d的抗压强度为4.6MPa,抗折强度为2.1MPa,体积密度为0.93g/cm3。     

羧基CdSe荧光量子点的制备及其荧光特性研究

以氯化镉、硒粉为前驱体,巯基乙酸(TGA)为稳定剂,制备了羧基CdSe量子点,并研究了其荧光特性与影响因素。结果表明,反应温度、反应时间与反应体系的pH值是影响量子点生长和荧光性能的主要因素。制备羧基CdSe量子点的最优条件为反应温度90℃、pH=11、n(Cd)∶n(Se)=2∶1。制备的羧基CdSe量子点的粒径随反应时间的延长而逐渐增大,量子点荧光稳定性好,荧光强度高,光漂白时间延长。     

磷酸二氢钾粒度对磷酸钾镁水泥性能影响

KH2PO4作为磷酸钾镁水泥主要原材料,与其性能直接相关。研究了KH2PO4粒度对磷酸钾镁水泥的流动性、凝结时间、抗压强度、粘接强度、水化浆体温度和孔隙率等方面的影响。结果表明,随着KH2PO4粒径的减小,磷酸钾镁水泥的凝结时间缩短,流动度先增加后减小;材料抗压强度和粘接强度逐渐增大,中位粒径为45μm时,3h抗压强度达32 MPa,1d粘接强度达4.3MPa;KH2PO4的粒度对磷酸钾镁水泥的水化热有较大影响,对于100mm×100 mm×100mm的试块,成型后中心最高温度逐渐升高,最高可达79.5℃;随着KH2PO4粒径降低,磷酸钾镁水泥的平均孔径降低,孔隙率降低,材料致密程度相应提高。同时,粒径的减小也明显减轻了磷酸钾镁水泥所存在的"泛霜"现象。     

基于压电阻抗技术监测混凝土强度发展的实验研究

本文基于压电阻抗（EMI）监测技术,对混凝土立方体标准试块的强度发展进行了监测。制作3种不同配合比的标准试块,将压电片粘贴于标准试块表面和埋置于体内,用精密阻抗分析仪HP4294A提取压电片在不同养护龄期时的电导纳信号,并测试相应标准试块的抗压强度。试验结果表明,随着混凝土养护龄期的增长,表面粘贴和体内埋置两种压电片的电导频谱均发生了变化,但是变化形式不同。对表面压电片,得到了其共振频率的变化量与标准试块抗压强度之间的定量对应关系;对内置压电片,通过引入指标δ建立了电导频谱与标准试块抗压强度的定量关系。本文工作表明采用EMI技术监测早龄期混凝土在硬化过程中强度发展是一种可行且可靠的无损检测方法。     

环氧树脂改性水泥混凝土的制备及耐久性实验分析

针对水泥混凝土存在的抗折强度不足、耐久性能偏低等问题，以环氧树脂为掺杂相，制备了不同环氧树脂掺量(0%,3%,6%,9%(质量分数))的改性水泥混凝土，分析了环氧树脂对水泥混凝土力学性能、微观形貌、耐久性能的影响。结果表明，环氧树脂的掺杂加速了水化反应的进行，混凝土的裂纹和孔隙数量减少，致密度提高。混凝土的抗压强度和抗折强度均随环氧树脂掺杂量的增大而先增大后减小，6%(质量分数)环氧树脂掺杂量的混凝土在养护28 d时抗压强度和抗折强度分别达到最大值43.8和7.9 MPa,相比未掺杂环氧树脂的混凝土分别提高了18.70%和29.51%。随着环氧树脂掺杂量的增大，混凝土的氯离子扩散系数先降低后增高，6%(质量分数)环氧树脂掺杂量的混凝土养护28 d的氯离子扩散系数最低为7.7×10^-8 cm/s,抗氯离子腐蚀性能最佳。在冻融循环次数达到80次时，6%(质量分数)环氧树脂掺杂量的混凝土的质量损失率最低为-0.13%,相对动弹性模量最大为94.86%,磨损量最低为0.66 kg/m²,磨损量降低率达到46.77%,具有优异的耐久性能。     

再生混凝土配合比设计及其强度与龄期的关系

混凝土的质量和强度取决于混凝土的配合比设计,根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000),在普通混凝土公式的基础上,通过附加用水量和替换回归系数的方法,计算再生混凝土配合比。并通过对28个标准立方体试块的抗压强度试验,探讨了再生混凝土强度随龄期的变化规律。为再生混凝土应用打下坚实的试验和理论基础,必须加强对再生混凝土性能的研究。