粉煤灰抑制ASR的机制

本文研究粉煤灰对ASR的抑制作用.测定了不同粉煤灰掺量砂浆棒膨胀率、水泥石中Ca(OH)2含量以及主要水化产物C-S-H凝胶的微观结构和化学组成,并对粉煤灰抑制ASR的机制进行探讨.结果表明:随粉煤灰掺量增加,其对ASR具有显著的抑制效果.水泥石中Ca(OH)2含量不断减少,二次反应生成大量低n(Ca)/n(Si)的C-S-H凝胶.随n(Ca)/n(Si)降低,C-S-H凝胶中固溶了大量的Al,凝胶的固碱能力增强,从而使混凝土孔溶液中的有效碱大大减少,减轻了ASR程度.凝胶的固碱能力增强除了因n(Ca)/n(Si)降低,使C-S-H凝胶的固碱能力增强之外.还可能因为Al3 代替Si4 形成[AlO4]5-四面体,由于Al3 比Si4 少一价,引起电价不平衡,系统带负电,因此碱离子更容易进入C-S-H凝胶中,减少了碱与活性集料反应的机会.     

水泥水化产物——水化硅酸钙(C-S-H)的研究进展

水化硅酸钙(C-S-H)作为水泥基材料的主要水化产物,决定着水泥基材料的强度发展、收缩、徐变和结构的服役寿命,被称为水泥基材料的"基因".对C-S-H组成、结构和性能的充分认识有助于理解水泥基材料微结构的形成机理,进而对其性能进行自下而上的设计和调控.近年来先进测试和分析技术的发展为C-S-H基本性能的研究提供了新思路.C-S-H的成核生长理论、力学性能提升以及形貌调控等逐渐成为当前研究热点,已取得重要进展.学者们大多采用合成的方法制备体系纯净且具有一定结晶度的C-S-H,并以此研究水泥体系中无定形C-S-H凝胶的基本性能.研究发现,双分解合成C-S-H的成核生长过程中存在球形中间体,其最终转化为箔片状形貌的产物,遵循非经典的成核生长方式.在亚粒子尺度,越来越多的结构信息表明,与尖乃石相比,C-S-H的结构与托贝莫来石更为接近;在粒子尺度上,CM凝胶系列模型被广泛应用于解释C-S-H比表面积等物理参数以及水泥基材料收缩徐变的机理.C-S-H的Ca/Si、含水量、硅链聚合程度以及形貌等微纳结构的广泛研究为建立C-S-H微纳结构与宏观性能之间的联系提供了丰富的数据支撑.对C-S-H进行本征结构调控有望从根本上改善水泥基材料韧性差的力学特征,许多学者试图从孔结构调控、有机和无机复合材料构建以及纳米材料改性等方面提升C-S-H的力学性能,取得了一定突破.本文系统总结了C-S-H的合成方法、成核生长理论、结构模型;主要从Ca/Si、含水量、硅链聚合程度以及形貌四个方面综述了C-S-H的微纳结构;围绕形貌和力学性能介绍了C-S-H的调控和设计方法;分析了目前存在的研究不足并提出了未来的发展方向,以期为全面认识C-S-H以及水泥基材料的性能调控提供借鉴.     

HLC—RS高效减水剂对水泥石微观结构的影响

本文通过运用MIP、XRD、SEM、TG—DTA等无机物测试分析方法,探讨高效减水剂HLC—RS对水泥水化过程和水泥石结构的影响。检测结果分析表明,掺有HLC—RS能够显著有效降低混凝土中的孔隙率和孔径,改善孔的结构分布,使得水泥石中凝胶产物增多,提高了}昆凝土的强度和耐久性能。     

赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化特性*

采用XRD、IR、TG-DTA、MIP等手段表征赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化产物及其硬化浆体的孔结构, 研究了解赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化特性。结果表明, 赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化产物主要有C-S-H凝胶、钙矾石和Ca(OH)₂, 前两者对其强度的发展有促进作用; 水化1 d至90 d其中Ca(OH)₂的含量呈先升高后降低的趋势; 随着水化反应的进行在CaO/SiO₂比值较低的赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料中Si-OH基团之间发生聚合反应, 水化产物的聚合度升高; CaO/SiO₂比值为0.95和1.04的赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的硬化浆体具有较好的孔结构, 而CaO/SiO₂比值为1.13的胶凝材料硬化浆体的孔结构相对较差。     

C-S-H纳米晶种及其对水泥水化硬化的促进作用综述

近些年来的研究发现，将一些纳米粒子加入到水泥中，可以为水化产物提供更多形核位点，降低水化产物的形核势垒，加快水泥的水化进程。这些纳米材料包括纳米SiO₂、纳米CaCO₃、纳米TiO₂、碳纳米管、纳米水化硅酸钙(C-S-H)等。其中，人工合成的纳米C-S-H晶种与水泥水化产物C-S-H凝胶具有相似的化学组成，是C-S-H凝胶的良好的形核基质，在众多晶种材料中，对水泥水化的加速作用最为显著，成为近年来的研究热点。到目前为止，众多学者围绕C-S-H微/纳米材料的成核方式、制备方法及对水泥水化的促进机理进行了大量研究，发现采用共沉淀法在聚合物存在的条件下制备的纳米C-S-H晶种成核剂遵循非经典成核方式，其具有纳米级的晶粒尺寸和良好的分散稳定性。将纳米C-S-H晶种以一定掺量加入到水泥中，可以充当水泥水化产物C-S-H凝胶的额外成核位点，极大地降低了C-S-H凝胶的成核势垒，有效地促进了水泥水化速率和早期强度的发展，尤其可以显著提升水泥1 d龄期以内的强度。与常用的早强剂相比，这种纳米C-S-H晶种成核剂除具有掺量低、早强效果好、...     

基于碟片法的溶蚀作用下水泥净浆微观结构演变研究

溶蚀作用下水泥基材料的微结构变化导致混凝土材料服役性能退化。为了克服传统试验因试样厚度影响而产生的脱钙不均匀现象,以NH4NO3溶液对约1mm的碟片状水泥净浆试件进行加速脱钙,通过控制质量损失来控制溶蚀程度。然后把质量损失作为衡量溶蚀程度的参数,结合压汞法(MIP)、环境扫描电子显微镜(ESEM)及能谱分析(EDS),研究不同溶蚀程度下水泥净浆的微观形貌、化学组成和孔隙结构变化规律。试验结果表明:试件钙硅比(Ca/Si)与质量损失大致呈两段线性关系。在第一阶段,水泥浆体试件Ca/Si逐渐降低,氢氧化钙(CH)分解,质量损失10%试件中CH已被严重溶蚀;水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的Ca/Si随着溶蚀程度增加而降低,证明C-S-H凝胶第一阶段已开始分解。在第二阶段,主要表现为C-S-H凝胶继续分解。试验还发现,溶蚀后水泥净浆试件内部孔径小于50nm的孔略微增加,50~200nm的孔含量有部分减少;孔径大于200nm的多害孔大量增加。     

β-环糊精侧基对聚羧酸系减水剂结构与性能的影响

通过对不同龄期的硬化水泥石进行XRD、SEM和孔隙率测定,研究了含β-环糊精(β-CD)侧基的聚羧酸减水剂(MPC)对硬化水泥石水化产物种类、数量及其微观结构的影响。XRD结果表明,MPC能明显地促进后期水化产物氢氧化钙(CH)的生成。SEM和孔隙率结果说明,MPC可使水泥石的结构更加紧密匀质、孔隙更加微小。混凝土强度的测定结果表明,MPC可使混凝土7和28d的强度发展更具有优势。     

0～20℃硅酸盐水泥的水化性能

采用X射线衍射仪(XRD)及环境扫描电子显微镜(ESEM)研究0℃、5℃、10℃及20℃时硅酸盐水泥的水化过程,并进行凝结时间及力学强度测试。结果表明,温度越低,硅酸盐水泥的初凝和终凝时间越长,水泥早期的水化程度和力学强度也越低;但水化后期,水泥水化产物C-S-H凝胶明显细长,水化产物间距较小,大孔减少且孔隙分布更均匀,水化程度和后期强度较高。     

粉煤灰对氧化镁微膨胀水泥膨胀性能的影响及其机制

在氧化镁微膨胀水泥中掺入不同数量的粉煤灰,通过测定净浆膨胀以及分析水化产物和水泥石微结构,研究了粉煤灰对氧化镁微膨胀水泥膨胀性能的影响及其机制。结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,水泥膨胀率减小,在掺量大于20%时,氧化镁膨胀几乎完全被抑制;粉煤灰使水泥石孔隙率增加、平均孔径降低,并分布大量的玻璃微珠;粉煤灰使水泥水化产物中CH减少。粉煤灰对氧化镁微膨胀水泥的膨胀性能的抑制作用,与粉煤灰使水泥石中细孔和玻璃微珠增加、水化产物中CH减少是一致的。为了更好理解粉煤灰对膨胀性能的影响机制,还提出了膨胀场理论。     

利用红外和核磁技术分析矿渣硅酸盐复合胶凝材料的水化产物

采用傅里叶红外光谱(FTIR)和高分辨29Si固体核磁共振技术(NMR),研究了不同水化龄期的水泥-矿渣复合胶凝硬化浆体的微观结构。结果表明:纯硅酸盐水泥随着水化时间的增长,水化程度变大,聚合度增加,生成更多的长链水化硅酸钙(C-S-H)凝胶;矿渣硅酸盐水泥试样水化早期主要生成二聚体凝胶,随着龄期增长,逐渐转变为长链型凝胶,平均链长逐渐增加;随着矿渣掺量的增加,激发矿渣所需时间增长,早期Q~2(1Al)很少,但随着龄期延长,矿渣逐渐被激发,C-A-S-H凝胶变多。     

Ti(C,N)基金属陶瓷中添加成分的研究现状

简要介绍了Ti(C,N)基金属陶瓷的基本结构和组成,重点阐述了各种添加成分的加入方法和加入量对材料组织和性能的影响。     

双重抗震结构及其设计参数的分析研究

本文根据多道抗震设防概念,对双重抗震结构的设防目标进行了探讨,明确了主、 次结构的功能．文中利用单自由度双重结构分析模型,对主、次结构的合理参数关系进行了 计算分析,提出了有关抗震设计建议。有关结果同样也适用于滞迟型减震控制结构。     

Electronic structure of YBa2Cu3O7 and YBa2Cu3O6—charge-self-consistent band structure calculations

Charge self-consistent LCAO band structure (CSCBS) calculations are reported for orthorhombic YBa₂Cu₃O₇ and tetragonal YBa₂Cu₃O₆ assuming ordered vacancy models. The effective atomic charges are used to study the charge transfer. In YBa₂Cu(1)₁Cu(2)₂O₇, the two types of copper atoms have their energy bands almost overlapping with effective valency of each copper as 7/3 (or effective valency of each oxygen as approximately — 13/7), so that electron hopping can take place without any loss or gain of energy while in YBa₂Cu(1)₁Cu(2)₂O₆, Cu(1)₁ is monovalent and Cu(2)₂ are divalent with significant difference in their bands. Therefore, YBa₂Cu₃O₇ should conduct much better compared to YBa₂Cu₃O₆. This corroborates the experimental observations that YBa₂Cu₃O₇ is a (super)conductor while YBa₂Cu₃O₆ is not. The calculated effective charges and DOS support the above view.     

Mechanism of arsenate coprecipitation at the solid/liquid interface of ferrihydrite: A perspective review

Arsenate (As(V)) is a toxic element in acid mine drainage and has to be removed during the neutralization process. Coprecipitation with ferrihydrite is the main mechanism for As(V) removal from acid mine drainage. To improve treatment efficiency, a quantitative understanding of the coprecipitation mechanism is required. Coprecipitation can incorporate more As(V) into ferrihydrite than adsorption. The results of XRD (X-ray Diffraction) and XANES (X-ray Adsorption Near Edge Structure) analysis confirmed that the formation of poorly crystalline ferric arsenate increased when the initial As/Fe molar ratio increased in the coprecipitation with ferrihydrite. EXAFS (Extended X-ray Adsorption Fine Structure) analysis at the iron K-edge showed that the proportion of octahedral structures in ferrihydrite increased when the initial As/Fe molar ratio increased. Moreover, EXAFS analysis at the arsenic K-edge, assuming three kinds of surface complexes for the AsFe bond, revealed that the coordination number for AsFe with an atomic distance of 2.85 × 10⁻¹⁰ m increased and that for As-Fe with an atomic distance of 3.24 × 10⁻¹⁰ m decreased as the initial As/Fe molar ratio increased. Thus, for more efficient wastewater treatment, active control of coprecipitation phenomena according to mechanistic details is essential.     

粉末X射线衍射法对酰胺酸-酰亚胺共聚物晶体结构的研究

通过粉末X射线衍射仪对不同工艺条件获得的PMDA-ODA型酰胺酸-酰亚胺共聚物(PA-I)粉末的XRD图谱进行分析表明,PA-I粉末为半晶粉末,使用消除无定型鼓包的XRD图谱指标化,计算出晶体结构为三斜晶系,空间群为P1。采用Pawley全谱精修晶体结构,结果表明,随着酰亚胺化时间的延长和酰亚胺化温度的提高,PMDA-ODA的晶胞参数、微晶尺寸和晶格畸变都呈现规律性变化。     

Recent progress in the design and fabrication of multifunctional structures based on metamaterials

Metamaterials, with unconventional properties realized through various ingenious designs of micro-architectures, have become a recent research hotspot in the fields of electromagnetics, acoustics, mechanics, and physics. Since the integration of mechanical features and specific functions is still a challenge, the application of metamaterials has so far been limited. The research in relevant areas has shown a clear trend of incorporating the multifunctional design into a single integrated structure. Here, we review the latest advances in the design and fabrication of multifunctional structures based on metamaterials, covering three main aspects, i.e., the direct design of mechanical metamaterials and their multifunctional structures, the intelligent multifunctional structures with shape-shifting capabilities, the metamaterials-based design to achieve both the load bearing capability and other specific functions. We emphasize the important roles that the mechanics-driven designs play, as well as the mechanisms and other key aspects behind the multifunctional structures. The structure-level innovations could not only improve multifunctional features, but also pave the way to function fusion structures that allow the incorporation of ‘conflicting’ functions into a single structure.     

基于补偿器结构的LTR结构振动控制方法

针对传统观测器结构LQG/LTR控制器的问题,该文提出了一种基于补偿器结构的LTR控制器设计方法。设计出的补偿器结构控制器的有如下特点:是开闭环稳定的控制器;对给定的回路传函恢复度,该控制器需要的增益和带宽要小于LQG/LTR控制器;对于相同的控制器增益,该控制器的回路传函恢复效果要好于LQG/LTR控制器;低增益和小带宽控制器能较好地摆脱控制力易饱和与控制过程易受噪声污染的困扰,这对结构控制的实际应用和推广有着非常重要的现实意义。最后,数值算例验证了该方法的有效性。     

粘弹性阻尼器控制的框架结构弹塑性地震响应分析

针对框架结构，采用粘弹性阻尼器来控制其地震响应，提出了粘弹性阻尼器的等效刚度矩阵和等效附加粘弹性力向量的概念，推导了子结构平面内的粘弹性阻尼器的有限元计算公式，在此基础上，提出了结构等效附加粘弹性力荷载的概念，采用拟外荷载法对安装了粘弹性阻尼器的框架结构的弹塑性地震响应进行了计算分析，开发了计算受粘弹性阻尼器控制的框架结构的动力特性、受控框架结构的地震弹性响应、受控框架结构的地震弹塑性响应的计算机程序。应用所开发的计算程序对一框架结构在粘弹性阻尼器控制下的地震响应进行了计算，计算表明，粘弹性阻尼器可以有效地控制框架结构的地震响应、采用拟外荷载法可以有效地求解受控结构的运动方程。     

村镇建筑抗震节能结构体系研究与应用

我国村镇建筑多数为农民自建,抗震能力较差,节能技术落后,历次地震村镇建筑破坏严重,亟待研发低成本村镇建筑抗震节能结构体系。分析了传统村镇建筑生土墙体承重结构、土木混合承重结构、木结构、石结构、砖砌体结构特点,以及抗震建筑节能技术现状。介绍了课题组近年研发的多种低成本村镇建筑抗震与隔震结构,包括带竖向构造钢筋再生混凝土砖结构、带构造柱保温承重混凝土砌块结构、玻璃丝布-石墨隔震砌体结构、玻璃珠砂浆隔震砌体结构和异形柱边框保温模块单排配筋剪力墙结构及其工程应用情况。研究表明：该文提出并研发的村镇建筑低成本抗震与隔震结构,施工简便,经济适用,抗震节能效果好。结合村镇建筑产业化技术研发、生态环保建材应用和绿色施工需求,指出了村镇建筑抗震节能结构体系发展的关键问题。     

Microstructure Characteristics of Cathode Materials for Rechargeable Magnesium Batteries

Rechargeable magnesium batteries (RMBs) that use pure Mg or Mg alloy as anode and materials allowing Mg ions to insert/extract as cathode have many advantages such as high energy density, environmental friendliness, low cost, and safety of handling. RMBs are regarded as a promising candidate for portable power sources and heavy load energy devices. However, there are still some technological issues impeding their commercial application. The most important issue is the absence of applicable cathode materials because of the high charge density, strong polarization effect, and very slow insertion/extraction speed of Mg²⁺ ions. In recent years, the research reports on the cathode materials of RMBs have increased significantly. Here, an extensive number of research papers are reviewed in terms of the microstructure characteristics of cathode materials for RMBs. The status and issues of cathode materials are analyzed and discussed in detail. The future development directions and perspectives are prospected for providing an understanding of the related research activities on RMBs.