再生粗骨料混凝土碳化分析的多场耦合模型及验证

再生粗骨料混凝土的碳化是一个复杂的物理扩散和化学反应过程,其分析和预测较为困难。鉴于此,基于再生粗骨料混凝土的碳化机理,结合再生粗骨料混凝土中CO₂的扩散定律和可碳化物质的质量守恒定律,综合考虑再生粗骨料混凝土中CO₂的有效扩散系数、碳化反应速率系数、可碳化物质的量、再生粗骨料的表面附着砂浆等重要参数的影响,建立了再生粗骨料混凝土碳化分析的多场耦合模型,并通过试验数据验证了模型的有效性和适用性。     

介质填充材料对低温等离子体分解CO2的研究

低温等离子体内部存在很多高活性粒子可以促进CO₂气体在常温下分解。为了提高CO₂的分解效率，探索CO₂减排的新途径。研究了介质材料（γ-Al₂O₃、石英棉、CaO）加入时，等离子体与CO₂的反应情况及不同填充材料对该反应的影响。研究表明，加入介质填充材料会显著提高CO₂的分解效率，且加入石英棉时对CO₂的分解效率最高；填充材料粒径在250 μm时，CO₂转化率最高。     

不同CO2浓度和施氮水平对麦田CO2净通量的影响

为研究不同CO₂浓度和施氮量对麦田CO₂净通量的影响,利用开顶式气室(OTC)组成的CO₂浓度自动调控平台模拟CO₂浓度升高环境.以冬小麦为试验材料,设置CK (对照,环境大气CO₂浓度)、C₁(CO₂浓度比CK增加120 μmol·mol^-1)和C₂(CO₂浓度比CK增加200 μmol·mol^-1)3个CO₂浓度水平;施氮量设置常规施氮量(N₁,25 g·m^-2)和低氮(N₂,15 g·m^-2)2个水平.采用静态箱-高精度气体分析仪观测麦田CO₂净通量.结果表明:各处理的麦田CO₂净通量变化特征一致,均呈先增大后减小的趋势,在拔节期和抽穗期达到峰值.N₁处理下,在整个生育期,CK、C₁和C₂处理的CO₂累积量分别为-105.8±12.6、-123.1±11.5和-120.2±4.1 kg·hm^-2.N₂处理下,在整个生育期,CK、C₁和C₂处理的CO₂累积量分别为-82.3±9.2、-95.4±7.6和-96.7±2.8 kg·hm^-2;拔节期C₂处理的CO₂累积量比CK显著增加了31.8%(P=0.024).C₁处理下,拔节期N₁处理的CO₂累积量显著高于N₂处理55.0%(P=0.009);C₂处理下,N₁处理的整个生育期CO₂累积量显著高于N₂处理23.6%(P=0.010).各处理CO₂净通量跟土壤湿度的相关关系均达到显著;N₁处理下,C₁和C₂处理的CO₂净通量跟光合有效辐射的相关关系达到显著,N₂处理下,CK和C₁处理的CO₂净通量跟光合有效辐射的相关关系达到显著;N₁处理下,C₁处理的CO₂净通量跟空气温度的相关关系达到显著,其余处理未达到显著.本研究表明:在小麦的拔节期和抽穗期,相比于CO₂浓度升高,施氮量对麦田CO₂净通量的影响更为显著;CO₂浓度升高与施氮量对麦田CO₂净通量的影响没有显著的交互作用.     

超临界CO2增透煤热流固耦合模型与数值模拟

针对中国绝大多数高瓦斯煤层渗透性低以及低渗透煤层强化抽采瓦斯效果不理想的现状,结合超临界CO₂强扩散和溶解增透孔隙介质等独特优点,依据超临界CO₂作用后煤微观孔裂隙的演化特征,得到煤微观孔隙率和渗透率演化方程,根据孔隙率的变化确定损伤变量,考虑体积应力、温度、孔隙压力及超临界CO₂溶解增透作用的影响,建立超临界CO₂作用后煤的热流固耦合力学模型,利用ABAQUS软件提供的场变量子程序,结合PYTHON脚本和子程序二次开发功能,实现低渗透煤层注超临界CO₂增透规律数值模拟。结果显示：超临界CO₂注入后,注气孔周围煤体内体积应力、温度及孔隙压力变化明显,随着距注气孔距离的增加,影响程度逐渐减弱,并趋于稳定;经超临界CO₂作用后,注气孔周围煤体内不断萌生新的孔裂隙,并与原有的孔裂隙相互贯通,随注气时间的延长各级孔裂隙不断向煤体纵深演化发展,煤微观孔隙率较注气前提高了2个数量级;超临界CO₂的致裂增透作用引起煤体不同程度的损伤,距注气孔越近,损伤程度越大,损伤增加越快,注气时间越长,损伤增加的幅度越大;煤微观孔裂隙的有效发育为煤层气的扩散渗流提供了更多的运移通道,使煤体渗透系数较注气前提高了3个数量级。     

再生粗骨料取代率对碎卵石混凝土抗压性能影响研究

设计制作了再生粗骨料取代率r=0%、30%、50%、70%、100%的碎卵石混凝土立方体及棱柱体试件,在不同龄期下对其进行抗压试验。研究了五种再生粗骨料取代率下,不同龄期的混凝土立方体抗压强度以及棱柱体抗压强度的变化趋势。结果表明：在龄期为3 d和7 d情况下,r=30%时混凝土的抗压强度较r=0%时无显著变化;当r>30%时,混凝土的抗压强度随r的增加呈下降趋势,且下降幅度较明显。在龄期为14 d和28 d情况下,各组试件的抗压强度随着r的增加而降低。提出了考虑再生粗骨料取代率r的情况下,混凝土立方体抗压强度与棱柱体抗压强度相关关系计算模型f_c=（-0.190 3r²+0.148r+0.722 7）f_cu。     

基于数值模拟的CO2地质封存项目井筒泄漏风险定量化评价方法

为评估CO₂地质封存场地的CO₂沿井筒泄漏风险，介绍了自主研发的可对CO₂井筒泄漏风险进行定量化评价的数值模拟WellRisk软件，将软件应用于实际CO₂地质封存场地--神华鄂尔多斯CO₂咸水层封存示范工程，定量评估该场地CO₂沿注入井和监测井的泄漏量，并将软件模拟结果与美国能源部开发的NRAP–IAM–CS（The national risk assessment partnership–integrated assessment model–carbon storage）软件模拟结果进行对比，实现了CO₂沿井筒泄漏风险的定量化评价。定义了井筒泄漏系数，即井筒发生泄漏的有效截面积和井筒总截面积的比值，并将井筒泄漏系数作为量化表征井筒固井质量的重要参数。当泄漏系数取值为10^–6时，神华CO₂地质封存场地在1 000 a内的总泄漏量为720 tCO₂，占总注入量的0.24%，小于IPCC的风险阈值1%。因此，泄漏系数为10^–6或更低的井筒是低风险泄漏井，具有良好的固井质量，对应于NRAP–IAM–CS软件中井筒渗透率低于10^–12 m²的情况。泄漏系数为10^–5或更高的井筒是高风险泄漏井，具有较差的固井质量。WellRisk和NRAP–IAM–CS的计算结果均表明，当注入井和监测井的固井质量良好时，神华CO₂地质封存场地基本不存在CO₂泄漏风险。     

东亚地区二氧化碳体积分数变化特征

利用2004年以来东亚地区10个本底观测站大气φ(CO₂)观测资料,分析了各站大气φ(CO₂)的变化特征及其各站之间的差异,讨论了下垫面特征、源汇作用等对φ(CO₂)变化的影响.结果表明:10个本底站大气月均φ(CO₂)有明显的季节变化,高值多出现在冬春等寒冷季节,而低值则多出现在6—9月,属于北半球的夏季;大气φ(CO₂)日变化趋势较为一致,15时(当地时间)前后达到全天最低,随后φ(CO₂)升高,并在日落后继续积累,至清晨7时(当地时间)前后达到全天最高,之后φ(CO₂)随着太阳辐射的增强而逐渐降低,且平均φ(CO₂)水平与下垫面植被量成反比,φ(CO₂)日变化的幅度与下垫面植被量成反比.作为全球基准站之一的瓦里关山站,2004—2008年φ(CO₂)年均值逐年增加,年增长率为2.28×10^-6/a.     

再生粗骨料混凝土的抗压强度正交试验分析

为研究影响再生混凝土抗压强度的因素,把实验室废弃C30混凝土试块加工处理后制成粒径为5~31.5 mm的骨料,并对这种骨料按不同掺量配制的混凝土试样进行抗压强度试验。试验表明,水灰比和龄期相同时,混凝土的抗压强度随着再生骨料掺入量的增加先增大后减小。结合正交试验法,考虑到再生骨料的取代率、水灰比、混凝土的龄期等因素对混凝土抗压强度的影响,同时,也考虑到这些因素之间交互作用的因素对其影响。结合方差分析法建立了影响混凝土抗压强度的影响率及评价方法。研究发现,影响混凝土抗压强度的主要因素是龄期,其次为再生粗骨料的掺入量,最后为水灰比;而交互作用因素中,粗骨料取代率与水灰比交互作用影响最大,龄期与粗骨料取代率的交互作用影响最小,此成果对再生混凝土应用具有重要的理论意义。     

再生混凝土粘结性能试验研究

为进一步在实际工程中推广应用再生混凝土,通过再生混凝土拔出试验,研究再生粗骨料、细骨料取代率,水灰比及锚固条件对再生混凝土抗压强度、粘结性能的影响.结果表明:再生混凝土的粘结强度随再生粗骨料取代率增加而增加,在粗骨料取代率约为60%时取得最大值,随后降低;再生混凝土的粘结强度随再生细骨料取代率增加而降低;再生混凝土的粘结强度优于普通混凝土;过多掺入再生粗、细骨料会降低再生混凝土抗压强度;降低水灰比可提高再生混凝土抗压强度及粘结强度,水灰比变化对再生混凝土抗压强度的影响较普通混凝土小;适当增加保护层厚度(≤3 d)及锚固长度可以提高再生混凝土粘结强度.     

金融科技水平影响企业非CO2温室气体排放的实证研究

针对企业非CO₂温室气体排放,以2011—2019年中国内地203个地级市面板数据为样本,构建面板门限回归模型,分析企业金融科技发展水平与非CO₂温室气体之间的关系.本文验证了金融科技水平影响企业非CO₂温室气体排放的结构特征及区域异质性影响.本研究的主要发现包括三个方面:1)金融科技的发展呈现出显著的污染减排效果,能够抑制非CO₂温室气体排放.企业的金融科技较低时,其工业二氧化硫减排作用较强,但更一般的情况是,在企业的金融科技水平较高时企业的工业氮氧化物减排效果大多呈现好转的态势.2)企业金融科技发展水平对企业污染减排的作用存在结构效应.金融科技覆盖广度对企业非CO₂温室气体的减排强度显著强于金融科技使用深度和金融数字化程度.3)金融科技对非CO₂温室气体减排作用存在区域差异,整体来看,中部地区显著高于东西部地区.研究结果对于各地实行差异化金融科技发展策略,推动社会经济发展全面绿色转型,实现"双碳"目标具有一定的指导价值.     

再生混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

改变再生粗骨料掺量、粉煤灰掺量、水胶比等参数,研究不同配合比对再生混凝土抗氯离子渗透能力的影响规律。试验结果表明,降低水胶比对再生混凝土抗氯离子渗透性能有利;再生混凝土氯离子迁移系数随着再生粗骨料替代率的增大而增大,抗氯离子渗透性能下降。掺加粉煤灰可以改善再生混凝土抗氯离子渗透性能,对于早龄期再生混凝土粉煤灰掺量在10%~20%之间为宜。     

再生混凝土配合比设计的试验研究

设计10个混凝土配合比试验,研究了再生骨料吸水率、水灰比、再生骨料取代率对再生混凝土工作性能及强度的影响。通过与普通混凝土试验对比分析认为:符合现行规范要求的再生粗骨料用于配制混凝土是可行的;再生骨料的吸水性能对再生混凝土拌和物的工作性能影响很大,因此,再生混凝土配合比设计时应考虑应用的实际情况等,选用合适的再生骨料掺量,以便获得相应的强度。     

颗粒整形对再生粗骨料混凝土工作性和强度的影响

试验研究了简单破碎再生粗骨料和颗粒整形再生粗骨料40%,70%和100%取代天然骨料,对混凝土工作性和强度的影响.结果表明：在相同取代率情况下,简单破碎再生粗骨料混凝土用水量较多、强度较差,颗粒整形再生粗骨料混凝土的用水量比简单破碎再生粗骨料混凝土显著降低,强度明显提高;随着取代率的增加,简单破碎再生混凝土的用水量增加较多、强度下降较大,而颗粒整形再生混凝土用水量略有增加且强度稍有降低,但是完全取代时的用水量和强度仍接近天然粗骨料混凝土.     

Mechanical Properties and ITZ Microstructure of Recycled Aggregate Concrete Using Carbonated Recycled Coarse Aggregate

The effect of carbonation treatment and mixing method on the mechanical properties and interfacial transition zone (ITZ) properties of recycled aggregate concrete (RAC) was investigated. Properties of recycled concrete aggregate (RCA) were tested firstly. Then, five types of concretes were made and slump of fresh concrete was measured immediately after mixing. Compressive strength and splitting tensile strength of hardened concrete were measured at 28 d. Meanwhile, the microstructure of RAC was analyzed by backscattered electron (BSE) image. It was found that the water absorption ratio of carbonated recycled concrete aggregate (CRCA) was much lower when compared to the untreated RCA. Comparatively, the apparent density of CRCA was not significantly modified. The concrete strength results indicate that the mix CRAC-2 prepared with CRCA by adopting two-stage mixing approach shows the highest compressive strength value compared to the other mixes. The microstructural analysis demonstrate that the mix CRAC-2 has a much denser old ITZ than the untreated RAC because of the chemical reaction between CO₂ and the hydration products of RCA. This study confirms that the ITZ microstructure of RAC can be efficiently modified by carbonation treatment of RCA and encourages broadening the application of construction and demolition wastes.     

再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能的研究

试验用RCM法研究了再生粗骨料的种类、取代率,胶凝材料用量及粉煤灰对再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能的影响.结果表明,颗粒整形再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能,优于简单破碎再生粗骨料混凝土,但差于天然粗骨料混凝土;再生粗骨料混凝土的抗氯离子渗透性能,随粗骨料取代率的增加而降低,随胶凝材料用量的增加而有所提高;掺加粉煤灰可提高再生粗骨料混凝土的抗氯离子渗透性能.     

Compressive Strength, Pore Size Distribution and Chloride-ion Penetration of Recycled Aggregate Concrete Incorporating Class-F Fly Ash

The effects of fly ash on the compressive strength, pore size distribution and chloride-ion penetration of recycled aggregate concrete were investigated. Two series of concrete mb：tures were prepared. The concrete mixtures in series I had a water-to-binder ratio and a cement content of 0.55 and 410 kg/ m^3 , respectively. The concrete rnixtures in series II had a water-to-binder ratio and a cement content of 0.45 and 400 kg/ ml respectively. Recycled aggregate was ased as 20% , 50% , and 100% replacements of natural coarse aggregate in the concrete mixtures in both series. In cutdition, fly ash was used as 0% , 25% and 35% by weight replacements of cement. The results show that the compressive strengths of the concrete decreased as the recycled aggregate and the fly ash contents increased. The total porosity and average porosity diameter of the concrete increased us the recycled aggregate content increased. Furtherrruore , an increase in the recycled aggregate content decreased the resistance to chloride ion penetration. Nevertheless, the replacement of cement by 25% fly ush improved the resistance to chloride ion penetration and pore diameters and reduced the total porosity of the recycled aggregate concrete.     

C30再生粗骨料混凝土和易性和抗压强度研究

以砖混结构建筑拆卸下来的混凝土块为原材料制备C30再生粗骨料混凝土,利用正交设计方法,研究了再生粗骨料取代率、水灰比、砂率对再生混凝土28d抗压强度及和易性的影响。结果表明再生粗骨料取代率是影响混凝土28d抗压强度及和易性的最主要因素;随着再生粗骨料取代率的增加,强度与和易性均下降;使再生粗骨料取代率为60％,水灰比为0．5,砂率为36％,通过合理的配合比可以配制出28d强度达到46．3MPa的混凝土。