封面图片说明

<正>封面图片出自论文"仿真技术在媒晶剂对石膏晶体转晶作用中的应用"。为了研究媒晶剂在石膏晶体转晶过程中的作用,模拟了柠檬酸、乙二胺四乙酸和苯基甘氨酸3种媒晶剂与石膏晶面(12-1)和(011)反应,得出了媒晶剂与石膏晶面的吸附能及媒晶剂的最佳组合方式。这幅图片为柠檬酸、乙二胺四乙酸和苯基甘氨酸与石膏晶面(011)最终的吸附位置示意图,其中i为柠檬     

基于密度泛函理论研究磷建筑石膏晶体表面吸附丁二酸转晶机理

基于密度泛函理论的第一性原理,对磷石膏晶面及吸附物丁二酸构型进行了优化,通过丁二酸与晶体表面的吸附模型计算模拟了丁二酸以三种不同的吸附方式分别与晶面发生反应,结果发现丁二酸最可能的吸附方式为丁二酸羧基中双键氧原子被晶面上的Ca原子垂直吸附,且为化学吸附。采用扫描电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱分析了丁二酸对磷石膏晶体形貌及表面电子结合能的影响,并测得不同掺量丁二酸作用下磷石膏的抗折、抗压强度。研究发现,丁二酸中羟基与磷石膏晶面Ca元素发生了表面化学作用,与模拟结果基本一致,丁二酸吸附于磷石膏晶面的作用机理表现为丁二酸中O的2p和H的1s轨道中的电子向晶面上Ca的3d轨道发生了迁移。在杂质预处理过程中,丁二酸添加量为磷石膏用量的0.2%时磷石膏的抗折、抗压强度最大,分别为6.9 MPa和31.6 MPa。     

柠檬酸钠对半水石膏不同晶面结晶习性及力学性能的影响

本工作采用X射线衍射(XRD)分析方法,研究了在不同柠檬酸钠掺量下半水石膏在蒸压时不同晶面的结晶习性.运用Materials Studio 2017软件进行分子动力学模拟,研究了柠檬酸钠吸附在半水石膏晶体不同晶面的结晶习性.基于等温等容系统(NVT)对柠檬酸钠吸附于半水石膏晶体不同晶面的最低能运动轨迹进行模拟,研究了半水石膏晶体不同晶面的力学性能.XRD分析结果表明:柠檬酸钠的掺量为0.06％(质量分数,下同)时,半水石膏晶体的(200)晶面、(020)晶面和(400)晶面衍射峰强度最高,即晶面发育较好.分子动力学模拟结果表明:从柠檬酸根离子与半水石膏晶面距离来看,(200)晶面和(400)晶面是柠檬酸根离子与Ca2+的主要结合位点;相互作用能从小到大的顺序为ΔE(400)<ΔE(200)<ΔE(111)<ΔE(204)<ΔE(020),则柠檬酸钠更易于与半水石膏晶体的(200)晶面、(400)晶面作用,从而抑制半水石膏晶体在C轴方向上生长;从弹性模量(E)、体模量(K)和剪切模量(G)等力学性能的参数可知,柠檬酸根离子与(200)晶面和(111)晶面上钙离子之间主要有较强的结合力,即柠檬酸根离子易于吸附在C轴方向的晶面上.柠檬酸根离子使半水石膏晶体在垂直于C轴方向上的尺寸变大,对半水石膏晶体在C轴方向上的强度的影响显著.试验所得的晶面分析结果与模型研究的结果具有互证性.     

免煅烧磷石膏砖的制备和性能研究

在活性激发剂的作用下,利用矿渣、磷石膏(PG)和水泥混合制备磷石膏基胶凝材料(PGS),然后研究砂率和粉煤灰掺量对PGS砂浆性能的影响.结果表明:当激发剂掺量为3％时,20℃(湿度大于70％)养护28d的PGS固化体的抗压强度和抗折强度(41.9MPa和7.1MPa)分别较未掺激发剂时提高了89.6％和73.2％,28d软化系数为0.94;PGS固化体28d的总孔隙率(12.21％)较7d的总孔隙率降低了46.8％;当砂率为1∶1时,磷石膏砖的性能最佳,28d的抗压强度和抗折强度分别为56.9MPa和4.8MPa;当粉煤灰掺量为20％时,磷石膏砖的28d抗压强度和抗折强度分别为35.8MPa和3.3MPa,28d吸水率和软化系数分别为2.3％和0.90,质量损失率、抗压强度损失率和抗折强度损失率分别为1.9％、5.5％和4.3％.     

硫铝酸盐水泥增强建筑石膏的力学性能与耐水性能机理

石膏基胶凝材料的力学性能低、耐水性能差是限制其应用的主要原因.本工作通过复掺硫铝酸盐水泥,研究其对建筑石膏水化硬化进程及石膏硬化体力学性能与耐水性能的影响.结果表明,随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,建筑石膏标准稠度需水量小幅降低,水化进程加速;10％水泥掺量时,石膏硬化体2 h与3 d的绝干抗折、抗压强度均大幅提升,2 h增幅高达34.8％、29.0％,3 d增幅高达28.8％、34.7％;同时饱水抗折强度由2.35 MPa提升至3.38 MPa,增幅高达43.8％,吸水率相应降低.XRD、SEM、MIP微观结构分析表明:硫铝酸盐水泥与建筑石膏复掺,水化生成针尖状的钙矾石(AFt)与无定形铝凝胶(AH3),AFt与针棒状二水石膏(DH)交织、穿插生长,在晶体之间发挥架桥、连接作用,同时AH3紧密填充在孔隙之间形成致密的晶胶结构中,石膏硬化体孔隙率降低,孔径明显细化,力学性能与耐水性能得到显著改善.     

磷石膏加气轻质墙体材料实验探讨

利用固体废弃物磷石膏制备轻质墙体材料,实验研究了煅烧温度、水灰比和铝粉掺量对磷石膏试块的强度和轻质化的影响,通过扫描电镜(SEM)分析磷石膏试块内部和表面的结晶情况。实验结果显示:当煅烧温度为170℃、水灰比0.70、铝粉掺量0.02%的工艺下,磷石膏试块7d的抗压强度为4.6MPa,抗折强度为2.1MPa,体积密度为0.93g/cm3。     

发泡法制相变储能磷石膏基体材料研究

以磷石膏为基体,采用浸渍法制备复合相变储能材料。利用发泡法对磷石膏进行轻质化改性,探究不同泡沫掺量和水与磷石膏的水灰配合比对磷石膏的孔隙率、密度和强度的影响,再进行搭载储能材料研究。研究结果表明,加入泡沫可以有效增大磷石膏孔隙率,降低密度,但抗折抗压性能降低;在水与磷石膏的水灰配合比为0.65∶1,泡沫量200mL条件下,制得的发泡相变储能磷石膏孔隙率为57.7%,抗压强度为3.58MPa,扩大孔隙率的同时满足了强度的要求,石蜡与磷石膏材料之间无化学相互作用,还具有更好的调温控温性能。     

粉刷石膏的研究

研究了分别以柠檬酸、柠檬酸与普通硅酸盐水泥复合物作缓凝剂,调节粉刷石膏的凝结时间,并对比2种缓凝体系对石膏抗折、抗压强度的影响.比较不同保水剂（聚乙烯醇、羧甲基纤维素）以及相同量的保水剂在不同工艺流程下保水效果上的区别.探索了有机保水剂和无机保水剂对粉刷石膏的保水性的影响.结果表明,柠檬酸与普通硅酸盐水泥的复合缓凝剂比单纯的柠檬酸更能有效地延缓建筑石膏的凝结,同时建筑石膏的抗折、抗压强度降低幅度减小.     

EDTA对α半水脱硫石膏晶体形貌的影响及调晶机理研究

采用SEM研究了乙二胺四乙酸(EDTA)对α半水脱硫石膏晶体形貌的影响、EDTA在α半水石膏表面的吸附作用,分析了EDTA的调晶机理。结果表明,EDTA能显著改变α半水石膏晶体形貌,使其从长棒状转变为短柱状,且晶体尺寸增大;EDTA调晶效果对pH值比较敏感,在中性范围内EDTA有最佳调晶效果;Al 3+会影响ED-TA的调晶效果,为了得到最佳的调晶效果,要控制溶液中的杂质金属离子含量;EDTA通过与Ca2+的络合反应吸附于α半水石膏晶体(111)晶面上,抑制晶体在C轴方向的生长,从而改变各个晶面的相对生长速率,使α半水石膏晶体形貌发生变化。     

钢渣激发脱硫石膏水硬性胶凝材料的研究

研究旨在开发一种以钢渣为碱性激发剂,以烟气脱硫石膏、矿渣粉为主要为原料的脱硫石膏水硬性胶凝材料。该胶凝体系3天抗折强度和抗压强度可达4.4 MPa和15.8 MPa;28天抗折强度和抗压强度可达9.4 MPa和50.7 MPa。其试样的强度随钢渣掺量的增加而增加,而钢渣含量一旦超过8%后,增长幅度变缓,甚至开始降低。XRD和SEM分析表明,脱硫石膏-矿渣-激发剂体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。脱硫石膏在水化过程中一部分参与水化形成水化产物钙矾石,其余部分被水化产物所包裹起集料骨架作用。     

粗细骨料比例和水泥石强度对混凝土断裂参数的影响

骨料对于混凝土断裂性能的影响是近年来各国学者普遍关心的课题。采用基于粘性裂纹模型(FCM)的数值分析方法,通过三点弯曲试验,评价了粗细骨料比例(砂率:0.30-0.67)及水泥石强度(混凝土抗压强度:40-80MPa)对混凝土断裂参数的影响。这些参数包括抗拉强度、抗弯强度、应力-裂纹宽度关系和断裂能。研究结果表明,骨料总量一定而粗骨料含量不同时,抗压强度几乎不受影响,而随粗骨料含量增加,抗拉强度、抗弯强度和断裂能均逐渐增大。同时,水泥石强度增高,开裂强度、抗拉强度、抗弯强度和断裂能均增大。     

硫铝酸盐水泥基复合相变储能砂浆的制备及其性能

采用熔融共混法制备“低密度聚乙烯（LDPE）-石蜡-石墨”复合定形相变材料（SSPCM）,并以硫铝酸盐水泥作为胶凝材料,制备了硫铝酸盐水泥基复合相变储能砂浆（TESCCM）。利用SEM、激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）、DSC和TGA分析了SSPCM和TESCCM的微观形貌、蓄热能力和热稳定性。通过测试TESCCM的抗压和抗折强度,分析了SSPCM含量对TESCCM力学性能的影响,并利用自制热性能测试箱评价了TESCCM的热调节性能。结果表明：LDPE能够形成多层次网状结构,可实现对相变石蜡的有效包裹,所制备的SSPCM热焓值可达88.02 J/g; SSPCM与水泥基体结合良好; TESCCM具有热稳定性好、强度增长快、早期强度高及调温性能显著等特点。SSPCM含量增加会使TESCCM的强度降低,但对材料的韧性却有所改善。对于SSPCM与水泥质量比为50%的TESCCM,1天和3天抗压强度分别为5.58 MPa和6.51 MPa,28天压折比为2.7。     

氧化石墨烯增强水泥基复合材料的力学性能及微观结构

本文采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）悬浮液,通过FTIR、XRD和AFM等测试技术对GO晶体结构和尺寸形态进行了表征,考察了GO掺量和水灰比的变化对GO增强水泥基复合材料力学性能和微观结构的影响。结果表明：GO增强水泥基复合材料抗折抗压强度随GO掺量增加而先提高后降低,且对于抗折强度增强效果远超过抗压强度,当GO掺量为0.03%时,抗折强度达到最大值13.72 MPa;高水灰比条件下掺入GO对水泥胶砂强度的提高更显著;通过SEM对GO增强水泥基复合材料微观结构进行表征,发现GO能够优化水泥水化产物的微观结构形态,细化晶体尺寸,形成更加致密均匀的网络结构,从而改善水泥基复合材料的宏观性能。     

Fabrication of textured Ti_2AlC lamellar composites with improved mechanical properties

Textured Ti_2AlC lamellar composites have been successfully fabricated by a new method in the present work. The composites exhibit high compressive strength of ca 2 GPa, fracture toughness of 8.5 MPa m1/2(//c-axis), flexural strength of 735 MPa(//c-axis) and high hardness of 7.9 GPa(//c-axis). The strengthening mechanisms were discussed. The sintering and densification process was investigated and crystal orientation and microstructure were studied by electron backscattered diffraction techniques. The synthesis temperature is reduced to 1200?C by using high surface-to-volume ratio Ti_2AlC nano flakes. The Lotgering orientation factor of Ti_2 AlC and Ti_3 AlC_2{00 l} planes in the textured top surface reaches 0.74 and 0.49, respectively. This new route may shed light on resolving the difficulties encountered in large scale fabrication of textured MAX phases.     

羟基磷灰石晶种的形貌控制及其对磷酸钙骨水泥的原位增强研究

统考察了不同晶种调节剂及其含量对晶种生长的影响,其中包括Ｄ－山梨醇,甘露醇,乳糖,葡萄糖,果糖．在此基础上,进一步将合成的晶种应用于磷酸钙骨水泥（简称ＣＰＣ）的原位增强中,使水化产物晶体之间定向生长和排列,从而达到对ＣＰＣ进行增强的目的．晶体各向间的表面能不同或表面结构存在差异导致晶体生长速率不同是原位增强的热力学基础．实验结果表明,该方法可使ＣＰＣ的抗压强度达到７６．１ＭＰａ,径向抗张强度达到２４．５ＭＰａ．     

Evaluation of the performance of recycled textile fibres in the mechanical behaviour of a gypsum and cork composite material

Given the need for using more sustainable constructive solutions, an innovative composite material based on a combination of distinct industrial by-products is proposed aiming to reduce waste and energy consumption in the production of construction materials. The raw materials are thermal activated flue-gas desulphurization (FGD) gypsum, which acts as a binder, granulated cork as the aggregate and recycled textile fibres from used tyres intended to reinforce the material.This paper presents the results of the design of the composite mortar mixes, the characterization of the key physical properties (density, porosity and ultrasonic pulse velocity) and the mechanical validation based on uniaxial compressive tests and fracture energy tests. In the experimental campaign, the influence of the percentage of the raw materials in terms of gypsum mass, on the mechanical properties of the composite material was assessed.It was observed that the percentage of granulated cork decreases the compressive strength of the composite material but contributes to the increase in the compressive fracture energy. Besides, the recycled textile fibres play an important role in the mode I fracture process and in the fracture energy of the composite material, resulting in a considerable increase in the mode I fracture energy.     

EDTA吸附特性及其对α半水脱硫石膏晶形的影响

用扫描电镜、显微红外、紫外吸收光谱、X光电子能谱等研究了乙二胺四乙酸（简称EDTA）在OL半水石膏表面的吸附特性,从晶体生长角度分析了EDTA的调晶机理。结果表明：EDTA在α半石膏表面吸附为化学吸附,其吸附等温线符合Langmuir方程,最大吸附量为15．2mg／g,吸附层厚度6．5nm;EDTA改变了α半水石膏晶体...     

高强隔热刚玉-镁铝尖晶石-莫来石多孔陶瓷材料的制备

以氧化铝、石英粉和电熔镁砂为主要原料,以纸浆废液为结合剂,通过原位反应烧结制备复相高强隔热陶瓷,研究MgO添加量对所制备多孔陶瓷的显气孔率、抗折强度、耐压强度和抗热震性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子万能试验机对材料的物相组成、显微结构和力学性能进行表征,并对多孔陶瓷的显气孔率和抗热震性能进行测试。结果表明:5%(质量分数)电熔镁砂与氧化铝、石英粉在1450℃下原位反应烧结3h可制备得到刚玉-镁铝尖晶石-莫来石多孔复相陶瓷,耐压强度达270.25MPa,抗折强度超过45MPa,同时显气孔率达26.46%,常温导热系数为1.469W·m^-1·K^-1,隔热性能良好,且3次热震后的残余抗折强度保持率超过27%,是极具应用前景的工业窑炉内衬材料。其中MgO含量变化会直接影响该多孔陶瓷三相组成、相形态、气孔孔径及分布,使得多孔陶瓷抗折强度、耐压强度和抗热震性能呈现非单调变化的规律。     

玉米秸秆纤维/脱硫石膏复合材料的性能

采用玉米秸秆纤维作为脱硫建筑石膏的增强材料, 通过力学性能测试实验研究了不同掺量秸秆纤维对石膏基复合材料力学性能的影响, 讨论了秸秆纤维的增强机制。结果表明, 秸秆纤维的掺量为5%时, 试样的抗折强度和抗压强度较空白样分别提高了92.31%和7.14%; 采用碱处理法、 聚丙烯酰胺化学包覆法、 丙烯酸化学包覆法对秸秆纤维进行表面改性, 通过力学性能测试实验和扫描电镜微观形貌观察研究了纤维表面改性对石膏基复合材料力学性能的影响。结果表明, 纤维表面改性改善了复合材料的界面结合状况, 进一步提高了复合材料的力学性能, 丙烯酸化学包覆改性可使脱硫建筑石膏复合材料的抗折强度较未改性玉米秸秆纤维/脱硫石膏复合材料提高55.71%, 抗压强度提高22.99%。