物理激发再生微粉对再生混凝土力学性能的影响

为了响应碳中和的号召，利用辅助胶凝材料取代水泥来减少水泥生产所带来的碳排放。采用物理活化再生微粉(Recycled concrete powder, RCP)作为辅助胶凝材料制备再生骨料混凝土(Recycled aggregate concrete, RAC),分别以10%、20%、30%取代率取代水泥制备再生混凝土和胶砂试块并测试其3 d、7 d和8 d抗压强度。通过控制研磨时间对RCP进行物理激发再根据其组成、粒径、火山灰活性来探讨再生微粉对抗压强度的影响。实验表明，随着水泥中再生微粉替代率的增加，再生混凝土和水泥胶砂抗压强度有降低趋势。物理激发可以增加RCP细度、优化其粒度分布进而提升RCP的火山灰活性，增加砂浆密实度，进而提高砂浆强度，但并不是研磨时间越长其活性越高，其中研磨30 min提升效果最佳。     

再生混凝土微粉在碱激发胶材体系中的作用效应研究

再生混凝土微粉(RCP)中含有大量的SiO₂、CaO、Al₂O₃和少量未水化的水泥,通过物理或化学激发后可作为辅助性胶凝材料(SCMs)。再生微粉的资源化利用对节约原料和处置利用废弃物具有重要意义。本工作制备了不同RCP取代率的碱激发胶凝材料,研究了其流动性能、力学性能、微观表征及水化过程。结果表明,RCP的掺入提高了碱激发胶凝材料的流动性,10%～40%取代率下胶凝材料的流动性总体提高了2%～12%;当RCP掺量为10%时,碱矿渣胶凝材料的抗压强度提高了13%;RCP中的非活性颗粒填充了水化产物间的孔隙,形成了密实的微观结构;RCP中非活性颗粒阻碍了碱溶液与矿渣的反应,因此RCP的掺入推迟了碱激发体系第二放热峰的出现,降低了胶凝材料的早期放热速率。     

废弃混凝土再生微粉的基本问题及应用

废弃混凝土的资源化及再生骨料的研究与应用已取得显著突破。然而，废弃混凝土再生微粉的相关研究仍十分有限。本文重点讨论了再生微粉的加工制备、组分表征与改性处理，厘清了再生微粉的高组分离散性与低活性指数等问题的根本原因，并构思了一种新型制备路径，即在再生微粉的传统制备工艺中引入颗粒整形与强力磁选技术，再进行碳化改性。通过以超高浆体含量的碳化再生微粉作为输出，有望解决再生微粉的上述共性难题。此外，本文还讨论了再生微粉的低碳应用场景，如再生微粉硅酸盐水泥、3D打印再生砂浆以及全再生混凝土。再生微粉的深入研究与高品质应用对提高废弃混凝土的资源化率以及促进建筑业的绿色低碳发展具有重要意义。     

再生混凝土力学性能的研究进展

再生混凝土的应用,不仅能够解决废弃混凝土处理问题;又能降低因资源过度开采所引起的生态环境破坏,因而具有广阔的发展前景。相比于普通混凝土,再生混凝土的抗压强度、弹性模量以及抗疲劳性能较低,主要与再生骨料多方面因素的影响有关。对近年来再生混凝土力学性能相关研究进展进行了综述,再生骨料总吸水率是降低抗压强度的主要原因,疲劳性能则主要与再生骨料取代率和附着砂浆含量有关。在再生混凝土中掺加矿物掺合料能够改善新、旧双界面从而提高抗压强度和劈裂抗拉强度,掌握多个因素的影响和作用对再生骨料和再生混凝土进一步研究和应用具有重要意义。     

建筑垃圾再生微粉胶凝性的实验研究

根据建筑垃圾再生微粉的物理、化学性质,对再生微粉的胶凝性进行研究,针对再生微粉掺量不同的情况进行胶砂实验,比较掺再生微粉的胶砂试件与水泥试件的强度;研究石灰或石膏作为激发剂对再生微粉活性的影响。结果表明:再生微粉具有水化活性,可部分替代水泥作为胶凝材料;再生微粉质量分数为10%的胶砂试件强度与纯水泥的试件强度非常接近;当再生微粉质量分数为30%时,添加质量分数为10%的生石灰或1%的石膏作为激发剂,可有效激发再生微粉的活性。     

矿物掺合料早期水化活性的测试和分析

本文采用环境扫描电子显微镜(ESEM)和热重-差热(TG-DTA)分析仪对磨细矿渣微粉、高钙粉煤灰、低钙粉煤灰的早期水化活性进行了系统测试和分析.理论和试验结果分析表明,掺合料取代水泥时,浆体早期抗压强度的提高取决于掺合料自身参与水化反应的速度和水化产物的数量.水化产物在掺合料颗粒表面沉积的速度和浆体中硅酸盐、铝酸盐水化产物的非蒸发水量随掺合料活性的提高而提高.掺合料活性按磨细矿渣微粉、高钙粉煤灰、低钙粉煤灰的顺序降低,将磨细矿渣微粉或高钙粉煤灰与低钙粉煤灰复合,可以克服低钙粉煤灰大掺量取代水泥时混凝土早期强度降低的缺陷,这是提高低钙粉煤灰在高强高性能混凝土中掺量的一个有效措施.     

再生骨料强化方法研究进展

再生骨料混凝土作为新型环保材料,满足节约资源和能源、减少环境污染以及可持续发展战略的要求,是绿色混凝土的主要研究方向和推广方向.再生骨料表面附着老水泥砂浆,表面粗糙、棱角多,并含有大量孔洞以及二次破碎过程产生的微裂纹,与天然骨料相比,再生骨料存在密度低、吸水率大、压碎指标大、坚固性差、离散性大等不足,且再生骨料与其表面附着砂浆间存在薄弱界面区,使再生骨料混凝土的性能受到影响、工程应用受到限制.因此,提高再生骨料性能是再生骨料混凝土研究中的关键问题之一.传统提高再生骨料混凝土性能的方法主要聚焦在混凝土拌和阶段,通过改善拌和方法、加入矿物掺合料、优化混凝土配合比设计,或通过优化再生骨料级配、降低再生骨料取代率,以弱化再生骨料对再生骨料混凝土性能的不利影响,但本质上并未改善再生骨料的缺陷.而对再生骨料进行强化处理可改善再生骨料的性能.现有再生骨料强化方法主要从再生骨料表面附着砂浆着手,通过物理、化学或生物方法去除老砂浆或增强老砂浆来提高再生骨料的性能,如机械研磨、火山灰质浆液浸泡、纳米材料改性、二氧化碳强化法等.此外,通过骨料重组法对再生骨料成分进行分类、重组,也可在一定程度上提高再生骨料性能,进而达到改善再生骨料混凝土性能的目的.本文总结了国内外已有再生骨料强化方法的研究进展,分别介绍了去除老砂浆、增强老砂浆、骨料重组三类再生骨料强化方法及其作用机理,总结分析了再生骨料强化方法的强化效果,提出进一步研究再生骨料强化的方向.     

原料预处理对BaTiO3压电陶瓷的物性影响

BaCO₃微粉原料通常由尺寸较大的棒状颗粒所组成, 这些棒状颗粒在一次球磨过程中由于不容易粉碎, 从而对经预烧、二次球磨所得到的BaTiO₃陶瓷微粉的化学组分的均匀性和颗粒度产生影响, 进而影响后序烧结制备的BaTiO₃陶瓷的微观组织结构和压电性能。本研究重点探讨了以BaCO₃和TiO₂为原料、通过固相反应途径制备BaTiO₃陶瓷时, 实施原料预处理对所制备的BaTiO₃压电陶瓷物性的影响。研究发现, 配料前对BaCO₃原料实施球磨预处理可明显地降低棒状颗粒的尺寸, 从而可获得颗粒度细化的BaTiO₃陶瓷微粉, 进而制备致密度更高和晶粒尺寸更小而压电性能更高的BaTiO₃陶瓷材料。研究中对BaCO₃微粉进行不同时间的球磨预处理, 然后制备钛酸钡陶瓷, 考察了其压电性能、介电性质、铁电性能和微观结构等物理性质。利用同样的BaCO₃微粉原料, 未经球磨预处理所制备的BaTiO₃陶瓷的压电系数d₃₃最高值为410 pC/N, 而实施合适的球磨预处理制备的BaTiO₃陶瓷的压电系数d₃₃最高值可达470 pC/N。     

复合矿物掺合料对砂浆自修复性能的影响

为了增强水泥基材料的自修复能力，通过在砂浆中复掺三种不同类型的矿物掺合料探究其共同作用的效果。通过对比裂缝宽度、透水率以及抗压强度恢复情况评估试件的自修复效果，并利用扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)研究裂缝处自修复物质的物相组成及微观形貌。掺加复合矿物掺合料可有效提升砂浆的自修复能力，具体表现为裂缝宽度减小、透水性降低和抗压强度显著恢复。其中，掺料组合膨胀剂+硅灰+生石灰和膨胀剂+生石灰+Na₂CO₃的修复效果最好，裂缝在14 d内可以实现完全愈合，透水率分别降低92.7%和87.4%,在养护28 d后抗压强度分别恢复79.1%和80.1%,且浸水环境更有利于提高砂浆的自修复效果。而掺料组合膨胀剂+硅灰+Na₂CO₃和膨胀剂+偏高岭土+Na₂CO₃的修复效果较差，不利于砂浆裂缝的修复和抗压强度的恢复。此外，微观分析结果显示，裂缝中的修复物质除含有水化生成的C-S-H和C-A-H外，碳化生成的碳酸钙也是主要的修复物质之一。     

锰渣掺合料对砂浆收缩性能的影响

锰铁高炉废渣研磨后,勃氏法测得比表面积为5400cm2/g.磨细锰渣掺合料以15%和30%替代水泥,制作砂浆试件并测试干燥收缩值,同时试验了激发剂对锰渣水泥试件收缩值的影响.结果表明,锰渣掺合料会使砂浆试件的收缩增大,锰渣掺量愈多收缩值愈大.S激发剂促使锰渣水泥砂浆试件早期收缩增大.试验结果对锰渣掺合料用于混凝土结构中的收缩与抗裂性能具有参考意义.     

胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱的研究进展

介绍了胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱性能的研究进展。研究主要针对水泥基饰面砂浆的泛碱成因,从无机胶凝材料入手,探讨其对砂浆泛碱的影响和抑制泛碱的措施。涉及的无机胶凝材料主要集中在硅酸盐水泥、铝酸盐水泥及其分别或共同与石膏组成的二元和三元体系。水泥基饰面砂浆的抗泛碱主要通过两条途径,一是控制水化时Ca（OH）₂的产生,二是提高砂浆的密实度。     

光/磁热Fe2SiO4/Fe3O4双相生物陶瓷及其复合电纺丝膜制备及抗菌性能研究

兼具抗菌和组织修复活性的生物材料在再生医学领域具有广阔的应用前景。以光热和磁热为基础的热疗技术都具有抗菌作用, 但光的穿透能力有限, 磁热试剂的热转换效率较低, 限制了其在生物医学领域的应用。本研究合成了Fe₂SiO₄/Fe₃O₄双相复合生物陶瓷粉体, 不仅同时具有良好的光热和磁热效应, 还能有效释放活性的铁和硅酸根离子。用陶瓷粉体与明胶/聚己内酯复合制备的电纺丝膜不仅具有良好的细胞相容性, 而且具有光热和磁热效应。复合膜在相对温和的条件下近红外光(808 nm, 0.36 W·cm^-2)与交变磁场(506 kHz, 837 A·m^-1)同时处理15 min后, 与单独近红外光或磁场热处理相比, 具有更强的细菌抑制活性。因此, 这种集光热、磁热功能于一体且具有细胞相容性的Fe-Si基生物陶瓷及其复合材料在再生医学领域具有潜在的应用前景。     

碱激发和复合激发下建筑垃圾砖粉活性研究

为提高建筑垃圾废砖再生利用率,采用砂浆力学测试手段研究了建筑垃圾砖粉活性和碱激发、复合激发对建筑垃圾砖粉活性的影响,并借助扫描电镜和热分析方法对建筑垃圾砖粉、建筑垃圾复合粉体材料的颗粒形貌、水化产物组成等进行了研究。结果表明:建筑垃圾砖粉活性较小,当掺量大于20%时,砂浆强度随其掺量的增加直线下降;不同碱激发剂对建筑垃圾砖粉有不同的激发效果,Ca(OH)2激发效果最好,NaOH次之,Na2SiO3·9H2O激发效果最差;复合形成的建筑垃圾复合粉体材料具有较好的活性,当其掺量不超过40%时,砂浆28d抗压强度高达50 MPa。微观分析结果表明:建筑垃圾复合粉体材料比砖粉具有更好的颗粒级配,在其水化过程中降低了稳定性较差的Ca(OH)2含量,提高了水泥石密实度,是一种经济、环保的新材料。     

pH响应/H2O2自供型金属过氧化物在肿瘤化学动力学治疗中的应用

基于活性氧自由基的抗肿瘤疗法近些年来得到了人们的广泛关注,主要包含光动力疗法、声动力疗法以及化学动力学疗法。其中,化学动力学疗法无需借助外部能量(光能或超声)和氧气,主要依赖金属催化剂(Fe²⁺、Cu⁺等)与H₂O₂分子发生芬顿或类芬顿反应,即可产生高细胞毒性的羟基自由基(·OH)等强氧化性活性物种,该活性物种可破坏细胞脂质、蛋白质和DNA等生物大分子,引发细胞凋亡,从而达到肿瘤治疗的目的。相比应用于传统化学动力学疗法的纳米材料(Fe₃O₄、Cu₂O等),金属过氧化物材料具有在低pH下响应降解、自供H₂O₂等特点,在应用于肿瘤化学动力学疗法时展现出巨大的优势,逐渐得到了人们的重视。金属过氧化物材料可以在肿瘤病灶区弱酸微环境下生成H₂O₂与金属离子,依靠肿瘤病灶区H₂O₂水平的提高和金属离子过载,或者通过产...     

硅藻土/g-C3N4复合材料的制备及其可见光增强活性

采用浸渍-焙烧法制备了具有可见光响应活性的硅藻土/g-C₃N₄复合光催化材料。利用TG、XRD、FE-SEM、HR-TEM、FT-IR、XPS、UV-Vis-DRS 和 PL谱等手段对其物相组成、形貌和光吸收特性进行表征。以RhB的光催化降解为探针反应评价催化剂的活性。光催化结果表明, 2.32wt%硅藻土/g-C₃N₄复合材料对RhB有较高的催化活性, 光催化降解的速率常数是纯g-C₃N₄的1.9倍。自由基捕获实验表明, ·O₂^-是RhB在硅藻土/g-C₃N₄复合材料上光催化降解的主要活性物种。光催化活性提高的主要原因在于硅藻土和g-C₃N₄之间静电作用有利于光生电子-空穴在g-C₃N₄表面的迁移, 进而提高g-C₃N₄的光催化活性。     

微粉矾渣在高性能混凝土中的应用

随着我国经济建设的蓬勃发展 ,高层的、高质量的建筑物日益增多 ,这对主要建筑材料———混凝土提出更高的要求。高性能混凝土正是这种社会需求的产物。所谓高性能混凝土是指混凝土具有高强度、高耐久性、易施工和良好的体积稳定性。混凝土要达到高性能的主要技术手段是采用极少量的高效减水剂和适量的微粉非金属矿物作为掺合料 (包括微粉高炉渣、矾渣、锂渣和磷渣 )。采用高效减水剂能降低水灰比 ,增加塌落度 ,赋予混凝土高的密实度和流动性 ,从而提高混凝土的抗压强度和施工性能。而微粉非金属矿物能填充水泥颗粒之间的空隙 ,并参与水泥的…     

钢渣内部金属氧化物调控提高干法脱硫性能研究

钢渣含有大量碱金属氧化物，使其具有作为烟气脱硫剂的潜力，将钢渣改性处理用于烟气干法脱硫对生态环境保护和资源节约有深远意义。本工作从调控金属氧化物组成的角度对钢渣进行改性，提高其脱硫性能。首先证实了钢渣的化学组成中主要金属氧化物Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO、MnO对CaO及钢渣干法脱硫的促进作用，而后通过酸、碱处理调控钢渣主要金属氧化物的组成，提升脱硫性能，并通过XRF、XRD、XPS、SO₂-TPD等测试方法研究了脱硫性能提升的原因。结果表明：改性后，部分以固熔体相等结构存在的金属离子分离转化为金属氧化物，钢渣表面晶格氧、吸附氧含量增加，且晶格氧占比增大，对SO₂的物理吸附、化学吸附能力增强。pH为13时，脱硫效果最佳，可达93%。     

钢渣活性激发的机理及研究进展

钢渣的化学组成与水泥熟料相似,且高碱度钢渣中含有较多的C3S和C2S,具有一定的胶凝活性,可以直接作为掺合料生产钢渣水泥,但是其较低的活性成为制约钢渣利用的关键问题。对钢渣活性较低的原因、活性激发的机理及研究进展进行了详细的探讨,如机械激发、化学激发、热力学激发、钢渣重构等。     

一步法直接合成rGO/Bi2O2CO3及其光催化性能研究

采用简单易行的一锅水热法, 制备了还原氧化石墨烯(RGO)复合的Bi₂O₂CO₃光催化剂。通过XRD、N₂吸附、XPS、SEM和TEM等测试手段对光催化剂进行表征。结果表明: 石墨烯与Bi₂O₂CO₃纳米片形成了有效复合。在设计吸附饱和排除RGO物理吸附的影响下, 发现复合光催化剂的性能明显提高, 其中RGO复合量为6.0wt%时活性最佳, 其光催化降解RhB的速率是Bi₂O₂CO₃的3.02倍, 并具有良好的循环稳定性。光电谱学分析表明复合RGO有效抑制了光生电子-空穴对的复合, 且拓宽和增强了催化剂的可见光吸收。机理分析表明: RGO/Bi₂O₂CO₃中O₂可多位点捕获光生电子, 从而产生更多活性物种O₂^-·, 实现对污染物的快速有效降解。     

纳米TiO2/碳化植物纤维复合材料的制备与光催化性能

以碳化植物纤维(CPF)为载体,将纳米TiO₂附着于纤维表面,通过浸渍煅烧法和溶剂热法合成纳米TiO₂/CPF复合光催化剂,并对其光催化性能进行了研究。通过SEM、HRTEM、XRD、EDS分析了纳米TiO₂/CPF复合光催化剂的微观结构和化学组成;以光催化降解亚甲基蓝为模型反应,考察复合材料中不同纤维种类和TiO₂负载量对光催化活性的影响。结果表明,在一定范围内随TiO₂负载量的增加,纳米TiO₂/CPF复合材料光催化性能先增强后减弱。纳米TiO₂/CPF复合材料的光催化性能明显提高是由于在TiO₂和碳纤维界面的良好电荷分离能力。降解染料的活性物种有超氧负离子和羟基自由基,但羟基自由基是主要物种。此外,浸渍煅烧法和溶剂热法生成的纳米TiO₂在纤维表面的存在形式不同,浸渍煅烧法生成纳米TiO₂薄膜,包裹纤维;而溶剂热法生成的TiO₂结晶成纳米颗粒,附着于纤维表面。