α和γ型纳米Al_2O_3对水泥基材料性能的影响

为了探究α型和γ型纳米Al_2O_3对水泥基材料的改性作用,采用细度为30 nm的α型和γ型纳米Al_2O_3、尧柏水泥、标准砂和聚羧酸减水剂制备水泥基材料,探析α型和γ型纳米Al_2O_3对水泥基材料的凝结时间、力学性能和收缩性能的影响,并分析其作用机理。结果表明:α型和γ型纳米Al_2O_3均会降低水泥基材料的凝结时间,提高水泥基材料的抗折强度和抗压强度,降低水泥基材料的干燥收缩,但γ型纳米Al_2O_3对水泥基材料的改性作用低于α型纳米Al_2O_3。综合本文和文献分析发现,纳米Al_2O_3在水泥基材料中发挥着尺寸效应、填充效应和表面效应,从而达到改性水泥基材料的力学性能和耐久性。     

纳米CuO改性水泥基材料力学与耐久性的试验研究

为了明确纳米CuO对低水胶比水泥基材料力学性能和耐久性的改性作用,采用0. 5%～4%纳米CuO制备水泥基材料,研究其对凝结时间、流动性、力学性能和耐久性的影响,并分析其作用机制。试验结果表明:0. 5%～4. 0%纳米CuO能降低低水胶比水泥基材料的凝结时间和流动性,掺量越多,其降低幅度越大; 1. 0%～4. 0%纳米CuO能提高低水胶比水泥基材料的抗折和抗压强度,但会降低其干燥收缩和渗透性能,掺量以2%为宜;纳米CuO替代水泥后,虽不能参与水泥的二次水化,但能促进水泥的水化;综合分析发现,纳米CuO能发挥尺寸效应、微集料的填充效应和表面活性效应,达到提高水泥基材料密实度和细化孔结构的目的。因此,纳米CuO替代水泥后,能在一定程度上改性低水胶比水泥基材料的力学性能和耐久性。     

纳米SiO2和碳酸钙晶须制备水泥基材料性能试验

采用纳米SiO₂和碳酸钙晶须制备水泥基材料，利用SEM、XRD和TG-DSC等技术手段对水泥基材料的水化产物、微观结构和热稳定性等进行有效表征，并试验研究了双掺0%、1%、2%、3%、5%、10%的碳酸钙晶须和1%纳米SiO₂保温水泥砂浆的力学性能和导热性能。研究结果表明：纳米-毫米两种尺度材料掺入水泥浆内部后，纳米SiO₂与水泥水化产物Ca(OH)₂晶体发生二次水化反应，生成C-S-H凝胶体，有效地填充水泥基体孔隙、细化水泥基内部孔径尺寸，碳酸钙晶须具备纤维和微粒双重作用，可以在水泥基中产生纤维的桥联效应，两者材料结合起来，可在水泥基内部形成密实网状絮凝结构；纳米SiO₂和碳酸钙晶须掺入后可以提高砂浆的强度，3%碳酸钙晶须和1%纳米SiO₂配制的保温水泥砂浆抗压和抗折强度分别为25.6 MPa和6.19 MPa,导热系数为0.456 7 W/(m·K),强度和导热性能兼顾。     

K2O/Na2O对不同水泥基材料早期收缩及开裂的影响

通过外掺Na₂SO₄和K₂SO₄将低热硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥总碱含量调节至1.2%,并使K₂O/Na₂O (质量比)控制在0.4~13.7范围内,探讨了K₂O/Na₂O对3种水泥基材料收缩和开裂的影响。并基于微量热技术、电子显微镜技术和能谱技术,揭示了K₂O/Na₂O对不同水泥基材料收缩和开裂的影响机制。研究表明,随K₂O/Na₂O的增加,低热硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的自收缩和干燥收缩增加,中热硅酸盐水泥的自收缩和干燥收缩先降低后增加,而不同水泥基材料开裂敏感性始终表现为增加。K₂O/Na₂O引起不同收缩特性的主要原因与水泥基材料水化进程有关,而不同的开裂敏感性,除与收缩性能相关外,还受水泥基材料水化产物水化硅酸钙(C-S-H)、氢氧化钙(CH)形貌及界面过渡区(ITZ)元素富集的影响。     

磷酸盐和氟盐对水泥凝结特性的影响及作用机理

为揭示磷酸盐与氟盐延缓水泥水化的作用机理,向硅酸盐水泥中分别掺入易溶性和难溶性的磷酸盐和氟盐,利用XRD、微量热仪等微观测试手段,研究了不同胶凝体系的凝结特性和水化特性。试验结果表明,P₂O₅与氟当量掺量在0.5%~1.5%范围内时,易溶性的Na₂HPO₄,Na₃PO₄与难溶性的CaF₂会显著延缓水泥的凝结时间,而难溶性的CaHPO₄,Ca₃(PO₄)₂与易溶性的NaF则不会产生明显的缓凝,甚至还会出现速凝。微观测试表明,易溶性的Na₂HPO₄,Na₃PO₄和难溶性的CaF₂是通过延长水泥的水化诱导期导致凝结时间延长。其中,Na₂HPO₄,Na₃PO₄主要通过降低液相pH值、形成铝相水化产物以及硅酸盐固溶体等多重效应叠加,CaF₂则是通过与水泥颗粒表面水化产物的H⁺形成氢键产生的吸附效应,延缓水泥的水化。     

不同类型盐碱对不同水泥基材料收缩性能的影响

通过分别外掺Na₂SO₄(Na碱)和K₂SO₄(K碱)将低热硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥总碱含量均调节至0.8%和1.2%,探究了不同类型盐碱对不同水泥基材料自收缩和干燥收缩的影响,并基于微量热技术、孔结构分析技术和核磁共振技术,揭示了不同类型盐碱对不同水泥基材料自收缩和干燥收缩的影响机制。研究表明:①盐碱促进了不同水泥基材料的收缩。在相同盐碱含量下,低热硅酸盐水泥具有较低的自收缩率,普通硅酸盐水泥自收缩率最大,但普通硅酸盐水泥干燥收缩最小,中热硅酸盐水泥干燥收缩最大;②在不同水泥基材料中,K碱的促进作用高于Na碱,并随碱含量的增加而增加,当碱含量为0.8%时,K碱的促进作用为Na碱的1.1倍以上,当碱含量为1.2%时,K碱的促进作用为Na碱的1.3倍以上。微观试验表明,K碱较Na碱对水泥基材料收缩具有更高的促进作用,其机制在于K碱能更大程度促进水泥水化,提高影响收缩的＜50 nm的孔含量,并与Al原子向水化硅酸钙(C-S-H)链中转移有关。     

超细Al_2O_3粉末部分取代水泥配制混凝土研究

采用平均粒径为0.5μm的超细Al2O3粉末部分取代水泥配制普通混凝土,测定超细Al2O3粉末取代水泥比例分别为0.8%、1.2%、1.6%、2.0%时,新拌合混凝土的和易性及混凝土在3、7、28、90 d龄期时的抗压强度,并与不掺加超细Al2O3粉末的混凝土进行对比。试验结果表明:随着Al2O3粉末取代水泥比例的增大,新拌混凝土的和易性变差,而抗压强度呈上升趋势,Al2O3粉末取代水泥比例为1.6%时,混凝土抗压强度达到最大,再增大Al2O3粉末取代水泥的比例,混凝土抗压强度反而下降。     

广西河池红层泥岩力学特性的纳米压痕试验研究

为了系统表征广西河池地区红层泥岩中各矿物组分的力学性质,采用纳米压痕测试技术,测试了红层泥岩样品在4种峰值荷载下的力学性能,并结合X射线衍射仪和光学显微镜等设备,将每个测点结果依次对应到各矿物组分上。结果表明：广西河池地区红层泥岩内部具有高度的非均质性,主要成分以SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃为主,所含矿物组分主要包括石英、斜长石、白云母等。黏土矿物和各种矿物组分呈紧密、无规律排列。单次纳米压痕试验的泥岩荷载-压入深度曲线的离散化程度较高,但每组荷载下的12个测点的平均最大压入深度和塑性变形满足荷载越大则压痕深度越大的基本规律。当峰值荷载较小时,泥岩中各测点的弹性模量和硬度体现了良好的线性相关性。泥岩中的石英成分强度最高,力学性能最好,斜长石次之;白云母和黏土矿物的力学性能最差。同时,红层泥岩内部表现为多孔隙、多裂缝结构,导致黏土矿物的平均弹性模量低于其他类岩石的水平,这也是导致红层泥岩易开裂、遇水易崩解的原因。     

MgSO4硅粉改良固化淤泥的渗透性能及孔隙特征

【目的】为改善碱渣固化淤泥在MgSO₄侵蚀环境中抗渗性差问题,【方法】利用纳米硅粉改良固化淤泥,研究硅粉掺量和浸泡时间对固化淤泥渗透性能和孔隙特征的影响,开展标准养护和MgSO₄溶液浸泡后固化淤泥的变水头渗透试验和核磁共振(NMR)试验研究。【结果】结果显示：在标准养护7 d时,纳米硅粉使试样渗透系数减小;在MgSO₄侵蚀环境中,当纳米硅粉掺量为1%～2%时试样渗透系数最小;固化淤泥T₂图谱为双峰型,较大孔隙对应次峰峰值随浸泡时间的增加而增大,添加适量纳米硅粉试样次峰峰值减小且T₂曲线略向左偏移,中大孔累积占比和孔径都有所减小。微观参数nD₅₀²与渗透系数具有强相关性,将修正后孔隙比应用于太沙基渗透公式所得渗透系数接近实测值。【结论】结果表明：当纳米硅粉掺量为1%～2%时有助于固化淤泥结构保持密实状态,从而提高MgSO₄侵蚀环境下固化淤泥的抗渗性,nD₅₀²可以反映固化...     

涂层对水力机械材料磨蚀性能影响的试验研究

利用搭建的旋转喷射磨蚀试验装置对4种已分别喷涂氧化铝陶瓷(Al₂O₃)、镍基合金(Ni60)、碳化钨(WC)、钴铬钨(CoCrW)涂层的水力机械过流部件常用材料进行不同涂层抗磨蚀性能对比试验研究。试验结果表明，Al₂O₃陶瓷涂层与试件基体材料结合强度较低，在含沙水流的高速冲击下出现脱落现象，对基体材料难以起到抗磨蚀保护作用，不适用于冲击磨损；WC涂层具有较好抗空蚀性能，但因喷涂过程中易发生氧化脱碳相变产生W₂C及W,致使晶界出现裂纹在泥沙反复冲击锻打作用下因疲劳磨损造成失重损失；Ni60及CoCrW涂层与试件基体结合较好，磨蚀试验后表面未出现裂纹及凹坑，犁沟状磨痕破坏程度较基体得到较大改善，其中喷涂CoCrW涂层可以将试件基体材料磨蚀失重量降低至一半及以下，具有较好的抗磨蚀效果。     

O3、O3/H2O体系处理染料废水酸性嫩黄G的试验研究

以配制的酸性嫩黄G染料废水为研究对象,考察O3、O3/H2O2体系对去除染料废水中的COD.和色度,提高可生化性的效果,分析pH值、初始污染物浓度、H2O2投加量等各种因素对O3氧化染料废水的影响.试验结果表明:臭氧氧化对COD.去除率达55.1%,对色度的去除率接近100%,B/C由原水的0.08上升到03;臭氧化酸...     

(NH4)2CO3作用下饱和红黏土的崩解效应

为研究(NH₄)₂CO₃溶液对红黏土崩解性的影响,以桂林红黏土为研究对象,通过自制的崩解装置,测试不同浓度(NH₄)₂CO₃溶液作用下饱和红黏土的崩解特性。比较红黏土与(NH₄)₂CO₃作用前后溶液的pH值、土体C和N元素含量及微形貌,分析崩解的微观机理。同时,结合溶液作用下抗剪强度和渗透性探讨崩解行为。试验发现,饱和红黏土的崩解性随溶液浓度增大而增大;其崩解过程可划分为快速崩解、稳定崩解和完成3个阶段,第Ⅰ阶段持续时间较短,主要是土样从环刀脱出过程中扰动所致;第Ⅱ阶段持续时间长,为崩解的主要阶段,与结合水膜厚度、粒间作用力、胶结作用、强度和渗透性等诸多因素密切相关。     

橡胶改性碳纤维-多壁碳纳米管水泥复合材料性能试验与分析

水泥基复合材料已推广应用于水利工程中,探究其耐久性能是保证高寒地区高混凝土坝安全的关键。将碳纤维与多壁碳纳米管双导电相填料加入水泥材料,从导电性能、力学性能和抗冻性能3个方面研究其作用效果。同时,为充分利用废弃资源,将废弃轮胎制备成橡胶集料加入试件用于力学性能和抗冻性能的试验分析。试验结果表明：当碳纤维与多壁碳纳米管掺量为0.25%时,导电相填料对水泥复合材料的电阻率改变最为明显,在掺量为0.3%时复合材料的电阻率最低,同时,不同外加电场对电阻率的影响可以忽略不计;当碳纤维和多壁碳纳米管的掺量为0.3%、橡胶掺量为30%时,复合材料的抗冻性能最佳,此时,力学性能也满足工程应用需求,抗折和抗压强度分别超过7 MPa和30 MPa。研究结果为提升高寒地区混凝土结构的性能提供了新的技术手段。     

功能性渗蓄生态建筑材料的制备及性能研究

为促进海绵城市建设及固体废弃物资源化,利用铜尾矿、膨润土为填充料,再生烧结砖作骨料,以水泥为胶凝材料,制备同时具有“吸、蓄、渗、净”等功能的渗蓄生态建筑材料。采用正交试验对材料配合比进行优化设计,并研究在最优配合比基础上该材料的植物生长及水质净化效果。试验结果表明:铜尾矿、膨润土用量分别为15.0%和7.5%,水灰比W/C取0.90时,材料28 d抗压强度＞4.0 MPa,渗透系数＞4.0 cm/s,吸水率＞21.0%;采用泥浆覆盖法培养出的碱茅和四季青效果较好,可分别作为水利工程和海绵城市建设的最优选择;经材料净化后,悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)和氨氮(NH₃-N)等杂质浓度分别降低约53.3%,29.6%,51.9%,25.6%,且培养植被后对水溶性杂质的净化效果更强,经材料吸附的磷、氨氮等部分物质对植被生长更有利。     

O_3、O_3/H_2O_2体系处理染料废水酸性嫩黄G的试验研究

以配制的酸性嫩黄G染料废水为研究对象,考察O3、O3/H2O2体系对去除染料废水中的CODcr和色度,提高可生化性的效果,分析pH值、初始污染物浓度、H2O2投加量等各种因素对O3氧化染料废水的影响。试验结果表明：臭氧氧化对CODcr去除率达55.1%,对色度的去除率接近100%,B/C由原水的0.08上升到0.3;臭氧化酸性嫩黄G最适宜的pH值为12;H2O2/O3的最佳摩尔比为0.4。     

UV/H2O2和UV/TiO2/H2O2去除水中微量硝基苯的比较研究

研究比较了UV/H2O2和UV/TiO2/H2O2对水中微量硝基苯的降解效果,并考察了水中常见HCO-3和腐殖酸对硝基苯降解的影响.结果表明,薄膜状TiO2的存在对UV/H2O2降解硝基苯有显著的促进作用,在最佳H2O2投加量2.1 mg/L时,UV/TiO2/H2O2的反应速率常数比UV/H2O2高32.8%;2 min内UV/TiO2/H2O2对硝基苯的去除率达到80%以上.HCO-3和腐殖酸对硝基苯降解有很强的抑制作用,HCO-3和腐殖酸浓度分别为2 mmol/L和3.2 mg/L时,UV/TiO2/H2O2对硝基苯的反应速率常数分别下降84.6%和92.2%.     

新型低温早强剂的制备与性能研究

传统早强组分已不能满足绿色、高性能混凝土的要求，其长龄期力学性能和耐久性能堪忧，且现有早强剂的低温(尤其是5 ℃)早强性能有限，低温下作用机理及其对混凝土耐久性影响的研究比较缺乏。以无机盐CB，LB，三异丙醇胺和纳米SiO₂四组分制备无碱、无氯、不含SO₄2-的低温早强剂，并研究5 ℃低温下早强剂的性能、适应性。结果表明:配比为0.50% CB+1.00% TIPA+0.20% nano-SiO₂+0.30% LB的低温早强剂可靠性高，其中CB和LB为关键组分，对砂浆各龄期强度提高均起重要作用，TIPA对3 d后强度提高作用显著，而nano-SiO₂对7 d后强度提高作用明显。5 ℃下，掺低温早强剂砂浆1，3，7和28 d强度较对比样分别提高376%，98%，72%和18%，砂浆3 d后各龄期强度已超对比样20 ℃养护下强度。低温早强剂对不同种类水泥、温度的适应性良好。