聚合铝改性磷石膏基超硫矿渣胶凝材料制备与性能研究

以硫酸盐为主要激发剂,辅以少量硅酸盐水泥激发矿渣,破坏矿渣玻璃体的空间结构,促进矿渣水化,研制出一种低污染环境友好型胶凝材料——磷石膏基超硫水泥。使用新型活性聚合铝为添加剂解决超硫水泥早期强度较低、凝结时间长的问题。对活性聚合铝改性超硫水泥的凝结时间、长期力学性能作了研究;使用水化热、XRD、SEM等测试技术分析其改性提升机理。研究结果表明:掺入活性聚合铝可显著加快超硫水泥早期水化速率,促进胶凝材料水化,提高硬化胶凝材料密实度。     

破碎粒径对煤矸石煅烧后活性的影响研究

为了研究煤矸石破碎粒径对煅烧活性的影响,测试了不同破碎粒径的煤矸石煅烧后的水泥胶砂物理性能,利用XRD、TG-DSC综合热分析和SEM分析了煤矸石不同破碎粒径的物相组成、受热分解情况和微观结构。结果表明:煤矸石破碎分选后粒径越小,发热量越大,烧失量越高。不同粒径煤矸石的物相组成差别不大,均主要为高岭石、石英和黄铁矿。不同粒径煤矸石煅烧后28 d抗压强度活性指数均在80%以上,其中2.36~4.75 mm粒径活性最高,达到102%,0.6~2.36 mm粒径和0.6 mm粒径后期强度增进很大,28 d抗压强度活性指数达到93%和94%,混合粒径活性指数最低为83%。掺入煅烧后的不同粒径煤矸石后,水泥胶砂流动度随着燃尽率的提高,其流动度越大。     

梭式窑富氧燃烧的数值模拟研究

采用Fluent软件对日用陶瓷梭式窑的富氧燃烧技术改造进行数值模拟计算。研究不同富氧浓度对于梭式窑温度场及制品温度带来的影响及规律。结果表明,随着氧气浓度的增加,梭式窑内火焰最高温度逐渐增加,窑内温度的均匀性变好,但在不改变喷枪口径的情况下,窑内陶瓷制品的温度变化不显著。为了提高陶瓷制品的烧成温度,应对窑内喷枪进行改造,减小喷枪口径,增大燃气与富氧喷入速度可提高对流换热作用,进而提高陶瓷制品温度。增加棚板层的层间高度可使更多的热气流从陶瓷制品上方进入到制品区域内部进行对流换热,减小陶瓷制品区域温差。     

不同掺量的LDHs改性沥青路面服役行为评价

沥青的紫外老化问题是沥青路面发展的关键问题。层状双羟基复合金属氧化物(layer double hydroxides,简称LDHs)作为一种沥青改性剂,由于其特殊的层状结构,对沥青的抗紫外老化效果有很好的提升作用。为研究我国西部某地区不同掺量的LDHs改性沥青路面试验段的抗老化性能,通过路面取芯和抽提的方式回收上面层沥青,并对其进行四组分、流变性能和红外光谱分析。结果表明,掺量为3%LDHs和5%LDHs改性沥青芳香分转变为沥青质的程度远小于基质沥青和1%LDHs改性沥青;掺量为3%的改性沥青羰基指数增量和亚砜基指数增量较其他3组沥青的低,抗老化性能相对优异;3%LDHs改性沥青的复合模量和粘度相对较小。因此,从沥青角度出发,3%LDHs改性沥青更适宜在西部地区推广使用。     

采用分布分形维数分析不同级配对沥青混合料热物性能的影响

利用热常数分析仪Hot Disk测定沥青混合料热常数,通过对热物性参数热传导系数、热扩散系数、体积比热容3个参数对比分析,以此来比较不同级配对沥青混合料热物性参数的影响。在此基础上,以集料粒径分布分形维数D作为表征不同级配特征的参数,建立了热物性参数与粒径分布分维数D的相关关系。结果表明:热传导系数、热扩散系数和体积比热容与粒径分布分形维数D之间存在着较强的线性相关性;粒径分布分形维数D越大,沥青混合料热传导系数和热扩散系数越小,体积比热容越大。     

Na_2O/B_2O_3对硼硅酸盐玻璃结构与性能的影响

硼硅酸盐玻璃具有非常优异的性能。采用熔融冷却法制备了不同Na2O含量的高硼硅酸盐玻璃。主要探讨R(R=Na2O/B2O3)对硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响。通过红外光谱分析了硼硅酸盐玻璃在不同R的情况下的结构变化,测试了玻璃的密度、热震性、化学稳定性和力学性能。研究结果表明:随着R的增大,硼硅酸盐玻璃结构中出现了[BO3]转变为[BO4]的现象,并且在R=0.5时,出现了结构变化的极值点。硼硅酸盐玻璃的化学稳定性受玻璃结构的影响,R对耐酸、耐水性能影响不大,但随着R的增大,其耐碱性显著下降。硼硅酸盐玻璃的力学性能与玻璃的结构有关,即与[BO3]、[BO4]及[SiO4]的比例有关。随着R的增加,硼硅酸盐玻璃的弯曲强度及硬度呈现先增大后减小的趋势,且在R=0.5处产生最大值,分别为69.5MPa、6.94GPa。     

沥青的疲劳性能评价方法研究

采用动态剪切流变仪(DSR),在Time-Sweep的应力控制模式下对5种沥青进行重复剪切疲劳试验。比较分析了6种沥青疲劳评价方法的优缺点,并从沥青疲劳破坏阶段的角度将沥青复合模量变化曲线拐点所对应的循环加载次数定义为沥青疲劳寿命N_G~*。结果表明:采用基于耗散能的疲劳指标N_1、N_(p20)、N_R以及经验性疲劳指标N_(f50)来评价沥青的疲劳寿命并不合理;采用耗散能变化率曲线拐点Nfm和复合模量变化率曲线拐点Nf_G~*评价指标可较好地评价沥青的疲劳性能,但试验数据处理过程繁琐,拐点位置判断不够精确;疲劳指标N_G~*与N_(fm)、Nf_G~*在数值上接近,相关系数达到1,作为一种评价沥青疲劳性能的指标N_G~*更为简单有效。     

C_f/SiC复合材料表面LaMgAl_(11)O_(19)/Er_2Si_2O_7涂层的制备和抗氧化性能研究

采用高温固相反应法合成Er_2Si_2O_7和LaMgAl_(11)O_(19)(LMA)粉末,用大气等离子喷涂(atmospheric plasma spraying,APS)方法在碳纤维增强的碳化硅复合材料(Cf/SiC)基体表面依次制备Si或Er_2Si_2O_7和LMA涂层,形成LMA/Er_2Si_2O_7和LMA/Er_2Si_2O_7/Si两种结构的抗氧化涂层,探索了LMA和Er_2Si_2O_7在高温下的化学相容性以及涂层在静态空气中对基体的抗氧化保护性能。研究结果表明,两种涂层对基体都有良好的抗氧化保护作用;Si涂层对基体表面的微孔起密封作用,降低了氧气的渗透率,因此LMA/Er_2Si_2O_7/Si涂层的性能比LMA/Er_2Si_2O_7更好;Er_2Si_2O_7和LMA在1 200℃以上开始发生轻微的化学反应而使涂层的稳定性降低,涂层的抗氧化性能也下降,1 400℃以上反应迅速,涂层的稳定性也迅速下降。APS技术制备的涂层,其结构均匀且与基体结合良好。随着温度的升高,循环热震10次后,涂层的裂纹逐渐增多,但均未出现脱落,显著提高了C_f/SiC复合材料的高温抗氧化性能。     

Na_2O对硼硅酸盐玻璃熔体性质的影响

硼硅酸盐玻璃具有良好的热稳定性、电绝缘性、化学稳定性、机械性能和光学性能等。采用熔融冷却法制备了不同Na2O含量的高硼硅酸盐玻璃,利用高温旋转粘度计和高温显微镜对玻璃的熔体性质进行表征。利用AM方程拟合玻璃转变温度至熔化温度的粘度-温度曲线,考查R(R=Na2O/B2O3)对硼硅酸盐玻璃料性等熔体性能的影响,结果表明:R的增大,显著地降低了硼硅酸盐玻璃的高温粘度与对应的熔制温度,R由0.38增大到0.50时,对应的熔体熔制温度由1 841.99℃降至1 783.81℃。比较了VFT、AG方程、AM方程、Mauro方程在拟合玻璃转变温度至熔制温度的粘度-温度曲线的适用性,AM方程拟合误差最小。运用AM方程,得出了硼硅酸盐的料性变化规律。R的增大缩短了硼硅酸盐玻璃的料性,有利于快速成形。     

破碎煤矸石粒度与热值分布研究

通过研究不同方式破碎煤矸石中存在的热值随粒度减小而增大的现象,分析了破碎煤矸石粒度与热值分布间的相互关系。结果表明,煤矸石破碎后,不同粒级发热量随粒度变化而重新分布,呈负相关关系,且细粒级比粗粒级发热量提高1倍以上,为煤矸石的破碎分选提供了依据。