基于核磁共振技术的疏浚淤泥固化土孔隙水含量及分布研究

为研究疏浚淤泥固化土中孔隙水的含量及分布规律,利用低场质子核磁共振技术探测疏浚淤泥固化土的横向弛豫时间T₂分布曲线。结果表明各水泥掺量下淤泥固化土样品的弛豫时间分布只有一个主峰,峰面积随着养护龄期的增长和水泥掺量的增大均逐渐减小,孔隙水的含量逐渐减小,并且孔隙水的减少首先是从大孔隙水分开始的,龄期的主要作用是减小大孔隙里的水分含量,而水泥不仅有利于大孔隙水分含量的减小,也有利于小孔隙水分含量的减小;随着养护龄期的增长和水泥掺量的增大,淤泥固化土的T₂分布范围变窄,分布趋向于短弛豫时间,孔隙水逐渐分布在较小的孔隙中;加权平均T₂弛豫时间随着龄期的增长先快速下降,7 d后下降的速率逐渐减小,固化土T₂总核磁信号幅值随养护龄期的变化总体呈减小趋势,速度超过7 d后减慢,这是因为淤泥固化土内部的化学反应使得水分被消耗或转化成了矿物水。研究表明核磁共振技术能较好地呈现淤泥固化过程中孔隙水含量及分布的变化规律。     

纳米硅粉水泥固化土的工程特性试验研究

将具有优异性能的纳米硅粉作为外加剂应用于水泥固化土，基于室内试验结果。分析了纳米硅粉水泥固化土的无侧限抗压强度特性，给出了相应的预测公式；探讨了纳米硅粉水泥固化土的变形模量变化规律，并对应力应变关系进行了抛物线拟合分析，研究表明，掺加纳米硅粉不仅能提高水泥固化土的中后期强度，而且能大幅度提高其早期强度，纳米硅粉对水泥固化土的改性效果十分显著。     

固化淤泥持水特性的微观机理研究

对不同初始含水率和水泥掺量的淤泥进行固化处理,采用滤纸法量测定固化淤泥的持水曲线,结合压汞法和模型预测分析其孔径分布曲线,研究固化淤泥持水特性的微观机理。结果表明:固化淤泥持水特性受水泥掺量和初始含水率的影响,微观孔径分布曲线为单峰,最可几孔径随着水泥掺量的增加而减小,可作为刻画孔径分布变化情况的理想参数。固化淤泥干燥过程中不发生收缩或收缩较小时,据模型预测得出的孔径分布曲线与实测曲线吻合较好;若发生明显收缩,预测得出的孔径分布曲线较实测曲线偏右。     

硅粉掺合料对砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响

硅粉是优良的混凝土掺合料,但对其抗硫酸盐侵蚀机理与效果研究不够。本文结合硅粉砂浆抗硫酸盐侵蚀试验研究,提出了“梯级封堵”的改性思路,并对其抗硫酸盐侵蚀效果进行了分析。     

基于压汞法的水泥固化淤泥持水特性研究

为深入探究固化淤泥的持水特性,通过试验量测不同初始含水率和水泥添加量下固化淤泥的土水特征曲线,基于压汞试验获得其孔径分布曲线,分析固化淤泥的持水特性并据其孔径分布预测了土水特征曲线。结果表明:同一初始含水率条件下固化淤泥的持水能力随水泥添加量的增加而增强,相同水泥添加量下其持水能力随初始含水率的增加而减弱;固化淤泥的孔径分布曲线呈单峰,若其在干燥过程中不发生收缩或收缩较小,则据孔径分布预测的土水特征曲线与实测曲线吻合较好,否则,预测的土水特征曲线高于实测曲线。     

硅粉增强混凝土抗冲磨性能的微观机理

采用Fourier红外光谱(FTIR)和29Si固体核磁共振谱(29SiNMR)结合去卷积技术研究了硅粉增强混凝土抗冲磨性能的微观机理。结果表明硅粉具有较高的水化活性,硅粉掺量为10%的水泥体系水化3d时,大约有41%的硅粉参与反应,水化120d时大约有96%的硅粉参与反应。此外,硅粉的火山灰反应改变了C-S-H结构中Qn的分布和C-S-H的聚合度,在这个过程中,硅粉结构中的Si-O-Si共价键在碱性环境中断裂后形成的水化硅酸根单体与C-S-H二聚体以及Ca2+、OH-结合,形成高聚C-S-H。在分子尺度(几个纳米),硅粉优化了C-S-H结构,使得C-S-H结构有序性增强,在微米尺度,硅粉的火山灰反应使得C-S-H堆积结构更加密实,胶凝性更强,从而改善了混凝土中浆体的性质。这样就从C-S-H层面解释了硅粉改善混凝土强度以及抗冲磨性能的机理。     

硅粉增强混凝土抗冲磨性能的微观机理

本文采用Fourier红外光谱(FTIR)和29Si固体核磁共振谱(29Si NMR)结合去卷积技术研究了硅粉增强混凝土抗冲磨性能的微观机理。结果表明硅粉具有较高的水化活性，硅粉掺量为10%的水泥体系水化3d时，大约有41%的硅粉参与反应，水化120d时大约有96%的硅粉参与反应。此外，硅粉的火山灰反应改变了C-S-H结构中Qn的分布和C-S-H的聚合度，在这个过程中，硅粉结构中的Si-O-Si共价键在碱性环境中断裂后形成的水化硅酸根单体与C-S-H二聚体以及Ca2+、OH-结合，形成高聚C-S-H。在分子尺度(几个纳米)，硅粉优化了C-S-H结构，使得C-S-H结构有序性增强，在微米尺度，硅粉的火山灰反应使得C-S-H堆积结构更加密实，胶凝性更强，从而改善了混凝土中浆体的性质。这样就从C-S-H层面解释了硅粉改善混凝土强度以及抗冲磨性能的机理。     

溪洛渡水电站泄洪洞C9060抗冲耐磨硅粉混凝土施工技术

溪洛渡水电站泄洪消能具有水头高、泄量大、河谷狭窄的特点,泄洪功率近100 000 MW。泄洪消能建筑物由"坝身7个表孔+8个深孔,坝后设水垫塘;左右岸各布置2条有压接无压洞内龙落尾泄洪隧洞"组成。其中泄洪洞长1.3～1.8 km,龙落尾段最大流速为50 m/s,单洞的最高泄流能力为4 162 m3/s。泄洪洞大流量、高流速的特点,必然对混凝土浇筑的施工质量以及温度控制有高标准的要求。溪洛渡水电站左岸泄洪洞龙落尾为C9060抗冲耐磨硅粉混凝土衬砌,在边墙浇筑阶段,通过采取一系列技术质量措施,混凝土的施工质量取得了良好的效果。     

复掺硅粉及偏高岭土的透水混凝土抗冻性能研究

为解决透水混凝土在寒区的冻融破坏问题,文中以硅粉、偏高岭土及聚丙烯纤维作为掺合料,进行了9组不同配合比的透水混凝土力学、物理试验,采用快冻法以质量损失率、抗压强度损失率来评价透水混凝土的抗冻性能,研究了冻融循环次数对透水混凝土的抗压强度、孔隙率的影响.试验结果表明,硅粉等掺合料可以有效地提升透水混凝土的抗冻性能.     

水热法合成的LaVO4/WO3复合纳米片的可见光光催化还原工业废水中Cr（VI）效果分析

针对工业废水中Cr(Ⅵ)毒性大,迁移性强的问题,采用水热法制备了不同复合比例的LaVO_4/WO_3复合纳米片光催化剂,通过XRD、SEM、XPS和DRS测试手段进行了表征。结果表明:LaVO_4能进入WO_3晶格之中,使其产生晶格缺陷;晶格缺陷可作为活性位点,促进光生载流子的分离,提高WO_3的光催化活性。可见光下光催化还原工业废水中Cr(Ⅵ)测试表明:LaVO_4/WO_3复合纳米片的光催化还原效率比WO_3更高,当LaVO_4以质量比为3%负载WO_3时,复合纳米片光催化还原性最高,可达92%,是纯WO_3还原效率的8.3倍。分析结果表明,LaVO_4能使WO_3的氧空位得到扩散,提高界面光生电子的迁移速率,促进光生电子还原Cr(Ⅵ),提高复合纳米片的光催化还原性能。本研究为重金属工业废水,特别是难降解重金属污染物高效治理技术的研发提供了理论参考。     

磁性Fe3O4纳米颗粒的制备及其催化降解水中磺胺甲恶唑研究

旨在构建一种高效绿色的去除水环境中磺胺甲恶唑(SMZ)的方法。采用溶剂热法制备了Fe_3O_4磁性纳米颗粒,并利用XRD、磁滞回线、SEM及TEM对Fe_3O_4颗粒进行了物相和形貌的表征。研究了SMZ在纳米Fe_3O_4和H_2O_2构成的非均相Fenton体系中的催化氧化特征,并考察了p H值、H_2O_2初始浓度及催化剂用量对SMZ催化氧化的影响。结果表明:制备的Fe_3O_4纳米颗粒呈微球形,具有很强的顺磁性,平均粒径约250 nm,能够有效地活化H_2O_2产生·OH并高效降解SMZ。在25℃,p H=3,Fe_3O_4用量为1. 0 g/L,H_2O_2浓度为5. 0μL/m L时,所建立Fe_3O_4-H_2O_2氧化体系能在5 min内几乎完全降解20 mg/L的SMZ。循环实验表明,所制备的Fe_3O_4磁性纳米颗粒具有较好的稳定性。该实验结论可为水体中SMZ的去除提供一定的理论参考。     

PVA纤维-纳米SiO2对混凝土抗疲劳性能的影响及机理分析

为研究PVA纤维和纳米SiO₂的掺入对混凝土抗疲劳性能的影响,设计了单掺PVA纤维(P组)、单掺纳米SiO₂(S组)和混掺PVA纤维与纳米SiO₂(SP组)3组试件,对其展开疲劳后的单轴压缩试验,以经历疲劳荷载后混凝土试件的相对动弹性模量和抗压强度,作为分析评价不同掺料方式对混凝土疲劳性能影响的评价指标,并利用SEM电镜扫描试验研究了掺合料的微观作用机理。结果表明：3组混凝土较普通混凝土在抗疲劳性能上都有明显的提升,S组在提高混凝土强度方面表现最为明显;而SP组能够更有效地抑制混凝土内部劣化损伤的发展。从作用机理上来讲,PVA纤维是通过提高混凝土各单元间的抗拉能力,有效降低了混凝土在疲劳荷载作用下的损伤破坏,相当于延长了混凝土的破坏过程;而纳米SiO₂则是通过参与反应生成C-S-H(水化硅酸钙)凝胶填充混凝土薄弱区,提高了混凝土的抗压强度,相当于提高了混凝土在疲劳荷载作用下的破坏起点。研究成果对混凝土结构抗疲劳设计有参考价值。