内掺微生物水工混凝土的早期强度和微观特征

混凝土裂缝的微生物自修复是近年来国内外研究的热点之一。为研究内掺矿化微生物对水工混凝土早期抗压强度和微观孔隙特征的影响,以科氏芽孢杆菌为矿化微生物,乳酸钙为营养物质,进行不同内掺微生物浓度的水工混凝土抗压试验,分析内掺微生物浓度对水工混凝土抗压强度的影响规律,通过氮吸附和扫描电镜分析测试,从微观角度研究内掺微生物对水工混凝土微孔结构及微观形貌的影响。试验结果表明：内掺微生物对水工混凝土抗压强度有明显改善,随着内掺微生物浓度的增大,混凝土抗压强度增幅呈先大后小的趋势,当微生物浓度为9.8×107 cells/cm3时,混凝土的抗压强度增幅最大,28 d抗压强度增加13.1%;微观测试发现,内掺微生物能有效提高水工混凝土胶凝材料浆体的均匀致密程度,改善了混凝土的内部结构,进而使内掺矿化微生物的水工混凝土抗压强度显著提高。     

水工混凝土裂缝的混合微生物自修复试验研究

水工混凝土侵蚀和开裂往往发生在水位波动的干湿交替区，将好氧与兼性厌氧菌混合制备微生物混凝土，可更好适应该区域在含氧量波动变化环境下的裂缝自修复。本文分别以好氧型巨大芽孢杆菌、兼性厌氧型巴氏芽孢杆菌的单一和混合微生物制备自修复剂，通过混凝土试样抗压强度、抗渗性能测试和裂缝修复量化指标分析，评估单一和混合微生物对水工混凝土力学性能和裂缝自修复效果的影响，获得好氧和兼性厌氧微生物的最佳混合比例，通过扫描电镜分析，揭示混合微生物对水工混凝土性能提升的微观机制。结果表明：内掺混合微生物的混凝土试样孔隙结构更加致密，巨大芽孢杆菌与巴氏芽孢杆菌以4:6的比例混合时矿化沉积效果最好，在好氧微生物呼吸作用和兼性厌氧微生物酶化作用协同影响下，混合微生物对水工混凝土力学性能、裂缝自修复效能的提升和改善效果更佳。     

城市污水对掺再生橡胶和乳化沥青混凝土的影响

针对城市污水对路面混凝土的侵蚀问题，试验研究了模拟城市污水溶液浸泡条件下掺再生橡胶和乳化沥青混凝土的抗压强度、气体渗透性及试件质量随时间的变化规律，结合扫描电镜探讨了城市环境污水对混凝土耐久性的影响及微观机理。结果表明：模拟城市污水的长期浸泡对混凝土强度有一定的劣化作用，并增加了试件质量损失与气体渗透性系数；复掺再生橡胶和乳化沥青可提高同掺量下单掺韧性组分混凝土的耐久性能，而聚乙烯纤维与再生橡胶颗粒、乳化沥青三掺进一步提升了混凝土的耐久性；模拟污水溶液中乳化沥青和氢氧化钙晶体的溶出是导致混凝土强度降低、质量损失的主要原因。本研究可为高韧性和高耐久性的城市道路混凝土研发提供支持，协同提升城市道路品质。     

采用外加剂提高混凝土的抗渗性和抗冻性

在水工结构和寒冷地区对混凝土的抗渗性、抗冻性的配合比设计提出了更高要求,不掺用外加剂很难满足抗渗性、抗冻性的要求,因此在混凝土的拌制过程中掺入外加剂,不但能提高混凝土的抗渗性、抗冻性,还能满足设计要求,并能取得良好的经济效益。     

采用外加剂提高混凝土的抗渗性和抗冻性

在水工结构和寒冷地区对混凝土的抗渗性、抗冻性的配合比设计提出了更高要求 ,不掺用外加剂很难满足抗渗性、抗冻性的要求 ,因此在混凝土的拌制过程中掺入外加剂 ,不但能提高混凝土的抗渗性、抗冻性 ,还能满足设计要求 ,并能取得良好的经济效益     

膨润土类型对塑性混凝土性能的影响

通过塑性混凝土抗压、劈拉、抗折、渗透、抗渗性和弹性模量试验,对比分析了钙基膨润土和钠基膨润土对塑性混凝土强度、渗透性、相对抗渗性和弹性模量的影响.结果表明,基于同一组配合比,在掺加一定量牯土的情况下,分别掺加等量的钙基膨润土和钠基膨润土,掺钠基膨润土的塑性混凝土的抗压强度、劈拉强度、抗折强度和弹性模量分别是掺钙基膨润土的塑性混凝土相应强度的两倍以上,渗透系数大和相对渗透系数也有较大提高.膨润土的粒度、胶质价、膨胀倍和吸蓝量等是影响塑性混凝土性能的主要因素.     

水工混凝土渗透性与氯离子扩散性及其相关性的试验研究

通过普通水工混凝土的抗压强度和渗透性试验,对混凝土的相对渗透系数、氯离子扩散系数和气体扩散系数及孔隙率随不同水灰比的变化规律进行了研究.结果表明:普通水工混凝土的抗压强度或水灰比与各种渗透性之间的关系并不是简单的线性关系;这些渗透性之间可以线性关系转换计算,并可用于既有水工混凝土的耐久性评价.     

掺粉煤灰(FA)和引气高效减水剂(AS-4) 改善水工混凝土性能的试验探讨

在试验基础上对双掺粉煤灰(FA)和引气高效减水剂(AS-4)改善水工混凝土性能进行试验探讨,研究了掺粉煤灰和引气高效减水剂对改善水工混凝土性能的影响,为优化双掺配合比提供一定的试验数据.     

磷渣粉对水工混凝土性能的影响

本文研究掺磷渣粉水工混凝土的强度、弹性模量、极限拉伸、干缩、绝热温升、自身体积变形等性能。结果表明：单掺磷渣粉后,水工混凝土的强度不会降低,极限拉伸值变大,绝热温升增大,干缩变形增大;与粉煤灰复掺能减小混凝土的弹性模量和自身体积变形;最后,对磷渣粉的水化机理进行了研究;总体而言,掺磷渣粉能改善水工混凝土的部分性能,有利于大坝安全。     

非饱和水工混凝土水力系数反演研究

实际水工建筑物大部分区域的混凝土一般处于非饱和状态，当水工混凝土在服役过程中受到水的作用时将发生非饱和吸水，导致混凝土内部含水量增加进而产生湿胀变形，影响到长效服役混凝土水工建筑物结构应力应变状态。为了获得准确的非饱和水工混凝土水分扩散系数和湿胀系数，提出了一种基于“实测湿胀应变-正交设计-神经网络-数值计算”相结合的非饱和水工混凝土水分扩散系数和湿胀系数的反演方法，结合室内开展的典型龄期下浸水的非饱和水工混凝土湿胀试验数据，展示了提出反演方法的可行性。结果表明，水胶比0.5的水工混凝土在28 d龄期浸水时的水分扩散系数、形状系数和湿胀系数分别为3.98×10-12 m²/s、6.07和3.08×10^-3。     

上覆水体扰动对水产养殖池塘底泥氮磷释放的影响

为了较好地了解上覆水体扰动对水产养殖池塘底泥氮磷释放的影响,通过室内水池模拟实验,采集水产养殖池塘底泥并放置于实验水池,连续7天内的固定时间段,采用搅拌器扰动上覆水体,测定上覆水体及底泥间隙水的氨氮、硝酸盐氮、溶解态活性磷指标。结果表明:搅拌速度增大能在初期加大氨氮的释放,水动力条件下氨氮释放是短期效应,达到一定程度后将逐渐达到释放与吸附的平衡;搅拌速度增大能够增加硝酸盐氮的释放速率与浓度峰值,间隙水硝酸盐氮释放速率在静态与动态条件下有显著差异;溶解态活性磷释放速率随搅拌速度的增大有一定程度的增加,准一级动力学方程对其释放过程拟合效果较好,相关性均达0.92以上,且达到极显著水平(P0.01),可以较好地描述溶解态活性磷释放过程。     

粉煤灰对水工混凝土抗裂性能的影响

混凝土中的裂缝不仅给混凝土结构的整体性造成影响，而且还会对混凝土工程的耐久性造成威胁。本论文论述了粉煤灰掺入水工混凝土中，对降低水泥胶砂脆性系数，减小混凝土的弹性模量、干缩、绝热温升、自生体积变形和增大徐变度等的作用，并提出粉煤灰掺量与混凝土弹性模量的相关关系式，说明粉煤灰的掺人对提高水工混凝土的抗裂性能是有利的。     

污泥与煤混烧中飞灰对汞的吸附特性

为了解飞灰对汞的吸附特性,用氮气吸附等温线分析了4个飞灰样品的比表面积和孔隙分布;应用基于(Frenkel- Halsey-Hill,FHH)模型的方法计算了它们的分形维数,分析了飞灰样品的化学组分对汞吸附的影响。结果表明,飞灰残碳量与汞含量呈正相关关系。飞灰颗粒比表面积增大,飞灰的汞吸附趋于增加。孔分布越宽越有利于汞的吸附, 其中微孔在汞吸附过程中发挥更为重要的作用。飞灰样品的分形维数处于2.1~2.6之间,且分形维数能较好地反映飞灰对汞的物理吸附性能。烟气成分与飞灰化学组成可能对汞存在一定的催化氧化作用。     

提高碾压混凝土层面粘结性能的试验研究

碾压混凝土施工层面是一个薄弱环节 ,可能引起坝体漏水、扬压力增大、抗剪强度降低 ,安全度下降。碾压混凝土坝层面粘结问题一直是影响碾压混凝土筑坝技术发展的关键技术问题之一。为了解决好层面粘结 ,尤其是抗渗问题 ,人们从结构设计、施工工艺和材料等方面采取了许多措施。本文正是结合这一关键技术问题 ,在分析了碾压混凝土坝层面处理现状后 ,将无机胶应用于碾压混凝土层面 ,进行粘结强度和抗渗性试验 ,其层面粘结强度和抗渗性优于碾压混凝土本体 ,达到层面零缺陷。     

新拌混凝土振动密实评价指标表征性试验研究

针对混凝土振动密实性尚无统一明确的评价指标问题，通过正交试验研究了不同工况下振动能量、硬化混凝土孔结构、密度、抗压强度、劈拉强度的变化特性，采用方差分析方法比较了各硬化性能指标评价混凝土密实性的表征优劣性，并探讨了原因机理。结果表明，振动时间仅在振动刚开始阶段影响振动强度，此外振动能量在传播过程并非线性衰减，而在振源附近显著减弱；混凝土孔隙率随振源距增加而增大，但在振源处较高，此外相比孔径分布，振动能量对孔隙率竖向分布影响有限；密度仅在距振源8 cm以内变化明显，而抗压、劈拉强度的空间分布呈波动性；相比其他指标，孔隙率较适合作为密实性评价指标，并可基于新拌物物料特性和振动能量构建预测模型。     

温度对水工沥青混凝土弯曲性能影响的试验

本文针对-30℃~ 25℃温度条件下的水工沥青混凝土开展了小梁弯曲试验,重点分析温度对水工沥青混凝土面板的各项力学性能指标的影响。试验结果表明：（1）温度对水工沥青混凝土的应力-应变特性有着密切关系。在-30℃~ 0℃温度区间,应力-应变曲线近似成线性关系,试件的应力达到峰值后发生断崖式下跌,呈脆性破坏;在0℃~ 25℃温度区间,试件应力达到峰值后经历一定程度的塑性变形后断裂,呈延性破坏。（2）水工沥青混凝土随着温度升高,其抗弯强度、弯曲模量逐渐降低,变形能力提高;随着温度的降低,峰值应变减小。（3）研究提出的经验公式较好反映了水工沥青混凝土在不同温度条件下弯曲性能的变化特性,与试验结果吻合较好。     

低热硅酸盐水泥对大坝混凝土性能的影响

研究低热、中热硅酸盐水泥对大坝混凝土的强度、极限拉伸、干缩、抗裂、绝热温升、抗冻、抗渗等性能的影响。结果表明：与中热硅酸盐水泥混凝土相比,低热硅酸盐水泥混凝土7 d强度偏低,28 d强度基本持平,90 d和180 d强度略高;28 d、90 d和180 d的极限拉伸值增加;塑性阶段的抗裂性能提高;28 d绝热温升值降低5.3℃;干缩、抗冻、抗渗性能基本相近。总体而言,低热硅酸盐水泥能改善大坝混凝土的性能,有利于大坝安全。     

改性活性碳纤维制备及脱除NO的实验研究

活性炭纤维(activated carbon fiber,ACF)具有很高的比表面积和良好的孔结构,孔径分布较窄。为进一步提高活性碳纤维的脱硝性能,并揭示脱硝机制,采用H2O2,KMnO4/NaOH,NaClO/KOH对ACF进行改性处理,用于燃煤污染物NO的脱除。经过改性处理后,ACF的比表面积和孔容都有不同程度的下降,平均孔径有一定的增大。经X射线光电子能谱法分析表面官能团发现,经过改性处理后ACF表面各类含氧官能团有一定的增加。实验分析了改性ACF对NO的脱除机制,认为脱除机制是由以物理吸附为主的初期阶段和以化学吸附氧化为主的后期阶段构成,且化学吸附阶段,ACF表面化学官能团的催化氧化作用使NO氧化为中间产物NO2,提高了NO脱除效果。结果表明,用摩尔浓度比为0.03 0.1的KMnO4/NaOH对活性炭进行氧化改性可以获得最佳的NO脱除效果。     

汞吸附过程的试验研究和数学模型

在固定床试验台上,以汞渗透管和其它主要气体成分模拟烟气条件,采用活性炭和飞灰对汞的吸附过程进行了试验研究。结果表明:随Hg0入口含量的增加,活性炭、飞灰的吸附量增加,初始吸附量与Hg0的含量成正比例增加;吸附反应温度升高,活性炭、飞灰的吸附能力降低,这主要是由物理吸附的机理决定的。颗粒物理特性的差异成为飞灰与活性炭的吸附能力之差距的原因之一。另外,针对固定床吸附过程,建立了由质量平衡、传质过程以及吸附剂表面反应过程等综合决定的吸附动力学模型。模拟值与试验结果较吻合,因此该模型可用于某些待定影响因素的预测计算。