Research on water-holding and cooling concrete design method and its performance

将水泥、粉煤灰和磨细高炉矿渣作为保水材料灌注于多孔水泥混凝土母体中,形成具有保水降温功能的铺面材料。分别提供了多孔水泥混凝土母体和保水材料的设计方法,并成型试件对保水铺面水泥混凝土材料的强度、降温效果和抗冻性进行了测试。实验结果表明设计的多孔水泥混凝土母体和保水材料均满足施工和功能要求,成型的保水降温功能水泥混凝土试件28d抗压强度和抗折强度分别能够达到27.7和38.2MPa;在最高气温为33℃的测试条件下,其表面最高温度比普通水泥混凝土降温7℃左右,但随着水分的减少降温效果变差;此外,冻融后保水降温水泥混凝土抗压强度会下降,但不明显。     

铅锌尾矿对水泥性能及矿物组成的影响

研究以铅锌尾矿为水泥原料,设计不同尾矿掺量的配方分别在1350℃下煅烧制备硅酸盐水泥熟料.采用甘油酒精法分析生料的易烧性,根据《水泥胶砂强度检测方法（ISO法）》测量水泥各龄期的抗压、抗折强度,用XRD研究了熟料的矿物组成,用SEM分析了矿物的晶体形貌.试验结果表明：当铅锌尾矿掺量为12.25%时,熟料中f-CaO含量最低,为0.07%.当铅锌尾矿掺量为12.25%-16%时,水泥各龄期强度均超过GB175-2007中规定的42.5标准水泥,其中铅锌尾矿掺量为12.25%时,3 d、28 d抗压强度分别为21.8 MPa、51.3 MPa.掺入铅锌尾矿后,熟料主要矿物为C3S,矿物形成良好.     

钢渣/粉煤灰掺杂比例对水泥力学性能的影响

以钢渣和粉煤灰为主要原料,辅以废玻璃、石灰石、石膏,通过高温烧结附加水淬法制备水泥熟料.系统地研究了原料的矿物学特征,确定了水泥的配方组成与煅烧温度,并研究了煅烧温度、保温时间、钢渣掺杂比例、粉煤灰掺杂比例、钢渣/粉煤灰复合掺杂比例对水泥结构及物化性能的影响.通过XRF、XRD对其成分和矿物组成进行分析,测定抗压强度、抗折强度对其力学性能进行评价.结果表明:经XRD分析可知,水泥熟料主要由硅酸三钙C3S、硅酸二钙C2S、铝酸三钙C3A等组成;随着钢渣掺杂比例增加,水泥的抗压强度和抗折强度都是先增大后减小,钢渣掺杂量(质量分数)为15%时水泥试件的抗压强度最优,达到64.25 MPa;掺杂量为12.5%时抗折强度达到最优,为7.17 MPa;随着粉煤灰掺杂比例增加,水泥的抗压强度和抗折强度也是先增大后减小,掺杂量为6%时水泥试件的抗压、抗折强度达到最优,分别为58.91 MPa和6.46 MPa;以转炉钢渣/粉煤灰的混合物为掺合料制成水泥试样,当钢渣掺量为10%、粉煤灰掺量为3%时,水泥试样的抗压强度、抗折强度最强,7d养护后分别达到36.62 MPa和5.98 MPa,符合国家要求的相关标准.     

稀土氟化镧对多孔铝的性能影响研究北大核心

采用添加造孔剂的方法制备多孔铝试样。研究烧结温度和稀土氟化镧含量对多孔铝材料的性能影响。结果表明,烧结温度为600℃时多孔铝材料的烧结性能最佳;稀土氟化镧的适量加入可以提高多孔铝的力学性能;稀土氟化镧添加量为0.5%时,多孔铝材料的抗压强度和弹性模量最佳,分别为52.4 MPa和1.56 GPa。     

稀土氟化镧对多孔铝的性能影响研究

采用添加造孔剂的方法制备多孔铝试样。研究烧结温度和稀土氟化镧含量对多孔铝材料的性能影响。结果表明,烧结温度为600℃时多孔铝材料的烧结性能最佳;稀土氟化镧的适量加入可以提高多孔铝的力学性能;稀土氟化镧添加量为0.5%时,多孔铝材料的抗压强度和弹性模量最佳,分别为52.4 MPa和1.56 GPa。     

低温对某铜矿膏体充填早期强度影响及工程建议

以伽师铜矿冬季膏体料为背景,制备不同水质、水泥种类、水泥添加方式、泵送剂掺量和骨料添加量的膏体试块129个,膏体温度控制在8~12℃,放置于温度20℃、湿度95%的标准养护箱,待养护龄期为3、7和28 d时测其单轴抗压强度.实验结果表明,膏体7 d和28 d强度分别是3 d强度的1.44倍、2.4倍,7 d强度演化规律符合2℃时水化反应度演化进程、强度发展较慢,而28 d强度演化规律符合20℃时水化反应度发展进程,温度对其后期强度影响较小.基于低温对膏体7 d内早期强度影响较大这一现象,提出了充填系统添加高温补水点的工程建议:根据伽师铜矿膏体实际配比,理论计算出高温补水量为6~8 m3·h-1,水温70~100℃,膏体温度可由6℃提高至15~19℃;建议采用工业热水器提供高温水,热水器功率保守选择400 kW,充填成本每方充填料增加2.9元人民币.      

高钛重矿渣纤维混凝土力学性能试验研究

考虑纤维掺量、水胶比和粉煤灰掺量3个主要因素,采用正交试验设计20组高钛重矿渣纤维混凝土试件,结合SEM分析研究纤维掺量、水胶比等因素对高钛重矿渣纤维混凝土力学性能的影响。试验结果表明:水胶比对高钛重矿渣混凝土的抗折与抗压强度影响最大;玄武岩纤维可以显著提高高钛重矿渣混凝土抗折强度,塑钢纤维可以明显提高高钛重矿渣混凝土抗压强度。当水胶比为0.32,玄武岩纤维掺量1 kg,粉煤灰掺量5%时,高钛重矿渣纤维混凝土抗折强度为5.61 MPa,比未掺纤维的高钛重矿渣混凝土提高10%。当水胶比为0.34,塑钢纤维掺量2 kg,粉煤灰掺量5%时,高钛重矿渣混凝土的抗压强度为60.45 MPa,达到GB50010—2010《混凝土结构设计规范》规定的C55等级。     

锂对LaCaCrO3稳定性及热膨胀的影响

采用固相法制备了掺杂Ca和Li的LaCrO3试样, 并研究了其稳定性及热膨胀. 结果表明,掺Li量为0.05 mol时会对LaCrO3低温相变处的热膨胀性能产生影响, 变化幅度大于80%;掺Li量超过0.10mol时热膨胀系数及热膨胀率变大, 但波动幅度减小, 小于25%. 无论是否添加Ca元素, 掺Li量大于0.15mol都会使材料发生粉化失效现象.     

深井开采个体防护降温服试验研究

个体防护是深井开采研究的重要技术之一。通过对个体防护原理、冷却介质、相变材料、PCM降温服吸热机制的系统分析,研发了深井开采个体防护降温服,并开展了实用性试验研究。结果表明:穿着降温服受试者的核心温度、皮肤温度、心率均较不穿降温服者低,体感温度下降3℃~5℃,且工作效率显著提高;相变温度为20℃的降温服降温效果与持续时间最佳。     

利用烧结脱硫灰-高炉矿渣-水泥熟料制备胶凝材料

为了解决炼铁高炉矿渣、脱硫副产物大量堆积产生的环境问题,实验中利用钢渣、脱硫灰及水泥熟料制备复合胶凝材料.在加水预处理的条件下,随着脱硫灰掺量的增加,胶凝材料的强度呈先增加后变小的趋势,当脱硫灰的氧化温度为550℃、氧化时间为30 min以及掺量为5%时所制得的胶凝材料可获得较好的反应性能.该胶凝材料强度能够达到GB 1344-1999中52.5R水泥强度的要求.      

煤矸石和用后耐火材料合成多孔堇青石

以煤矸石、用后滑板砖和用后镁碳砖为原料,采用石墨、淀粉和复合添加剂为造孔剂,制备出多孔堇青石材料,并研究造孔剂种类、造孔剂加入量和合成温度对材料合成和材料性能的影响.实验结果表明:采用煤矸石和用后耐火材料为原料,在1350～1400℃高温下可以合成高纯度的堇青石材料;复合添加剂为最佳造孔剂,其合适加入量为15%～25%;当复合添加剂加入量为20%,在1350℃保温3h条件下,合成材料的气孔分布均匀贯通,其显气孔率为44.9%,热膨胀系数为2.14×10-6K-1,荷重软化点为1290℃,综合性能良好,具有优良的高温使用性能.     

稀土增强型多孔铝的制备及性能检测

采用粉末冶金法中的添加造孔剂法制备多孔铝材料,其中铝粉与造孔剂的原料比例为7∶3。选择NH_4HCO_3和NaCl作为造孔剂,并在四个不同烧结温度下高真空烧结制得多孔铝材料。添加不同含量的氟化镧和氧化铈,探究其对多孔铝的影响。结果表明,烧结温度为600℃时能够获得具有较好晶粒组织的多孔铝。LaF_3添加含量在0.5%(质量分数)时,多孔铝材料的抗压强度可达52.4 MPa,其弹性模量可达1.56 GPa。当CeO_2添加量达到1%(质量分数)时,多孔铝的抗压强度和弹性模量达到最好,分别为45 MPa和1.25 GPa。     

矿渣-硅灰协同强化钢渣水化反应机理

 强化钢渣水化过程、激发钢渣胶凝活性对提高钢渣资源利用率具有重要意义。选取矿渣、硅灰作为复合激发剂,采用正交试验设计方法,研究钢渣粒度、矿渣与硅灰添加量对钢渣胶凝活性的影响,并针对钢渣胶凝试块3 d、28 d水化产物进行表征分析以揭示矿渣、硅灰协同强化钢渣水化的机理。正交试验结果表明,硅灰由于其高反应活性能够有效促进钢渣3 d龄期的水化,而矿渣中玻璃相的潜在活性使其对钢渣28 d龄期的水化影响更加显著,当硅灰添加量为2%、矿渣添加量为15%时,钢渣的3 d、28 d胶凝活性分别提高18.34%、28.26%;XRD、TG-DTA和SEM分析结果表明,硅灰的晶种效应、火山灰效应和微集料填充效应与矿渣中活性相对较高的铝氧四面体在钢渣高碱性的液相体系中能够协同强化水化反应,使复合胶凝体系中生成更多的C-S-H凝胶和AFt晶体,C-S-H凝胶紧密包裹AFt晶体,两者交错生长形成复杂密实的网络结构,从而提高胶凝材料的力学性能,达到激发钢渣胶凝活性的目的。将钢渣、矿渣、硅灰复合掺合料应用到混凝土中,结果表明,当复合掺合料替代水泥20%时混凝土力学性能和抗碳化性能均得到最大限度提升,其中3 d、28 d力学性能相比纯水泥混凝土分别提高31.53%、25.88%,3 d、28 d抗碳化性能相比纯水泥混凝土分别提高18.75%、24.11%。     

生物质多孔碳基复合相变材料制备及性能

目前,通过多孔高导热载体与相变材料复合的方式提升有机复合相变材料综合性能的方法得到广泛应用。多孔碳作为负载能力强,导热性能良好的载体材料成为研究的热点,但如何绿色、廉价、简易地制备出该类载体仍是研究的难点。本文以天然生物质材料松木和竹木为碳源,在梯度温度和氮气气氛下热处理,使生物质材料碳化并进一步发生石墨化转变,制备出生物质天然孔道结构的多孔高导热碳基载体材料。采用真空熔融浸渍法将有机相变材料石蜡和多孔碳基载体材料进行高效复合,制备得到生物质多孔碳/石蜡复合相变材料。通过扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）、同步热分析仪（TGA）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）、压汞分析仪（MIP）、差示扫描量热仪（DSC）、激光导热仪对载体材料及复合相变材料进行结构表征和性能测试。测试结果表明:生物质多孔碳载体材料孔道结构保存完好,石墨化转变明显,保证了有机相变芯材的高效稳定负载。传热效率上,相比于纯石蜡芯材,以松木和竹木为碳源制得的多孔碳/石蜡复合相变材料热导率分别提高了100%和216%,达到了0.48 W·m?1·K?1和0.76 W·m?1·K?1。在此基础上,通过对比松木和竹木为原料制得的复合相变材料的芯材负载量,相变焓值,热导率的变化,进一步探讨了生物质结构对复合相变材料性能的影响机制。      

脱硫石膏—钛矿渣粉复合胶凝材料力学性能研究

将脱硫石膏和钛矿渣粉两种工业固体废弃物综合利用,制备脱硫石膏—钛矿渣粉(简称:FGD-TS)复合胶凝材料。利用XRD、SEM等测试方法研究不同钛矿渣粉掺量对FGD-TS复合胶凝材料反应物物相及微观形貌影响。试验结果表明:随着钛矿渣粉掺量的增加,FGD-TS复合胶凝材料单位体积内的二水石膏晶体量降低,复合胶凝材料试块的2 h抗折与抗压强度均降低。在FGD-TS复合胶凝材料中,钛矿渣粉适宜掺量为10%～20%,钛矿渣粉镶嵌在二水石膏晶体之间,起到了骨架支撑作用,比单一的脱硫石膏的绝干抗压强度提高10%～27%,提高了FGD-TS复合胶凝材料的后期强度,达到《建筑石膏》(GB/T 9776—2008)3.0等级的规定。     

原位生成六铝酸钙对刚玉质多孔材料结构和性能的影响

为解决多孔透气材料力学强度与透气性能两者之间的矛盾, 以纯铝酸钙水泥为钙源, 在刚玉质多孔材料中原位生成六铝酸钙相, 研究了六铝酸钙生成量对多孔材料显微结构、物相组成及物理性能的影响。结果表明: 在1700℃保温3 h处理后, 添加纯铝酸钙水泥的试样中均有板状片六铝酸钙生成。当纯铝酸钙水泥添加量(质量分数)不超过3%时, 六铝酸钙的原位生成不仅提高了多孔材料的常温耐压强度和高温抗折强度(1400℃保温0.5 h), 还能改善材料的透气性能; 继续增加纯铝酸钙水泥的加入量, 多孔材料的上述性能降低。当纯铝酸钙水泥添加量(质量分数)为3%时, 试样常温耐压强度为33.6 MPa, 高温抗折强度为6.2 MPa, 达西渗流系数及非达西渗流系数分别为2.54×10-10 m2和1.46×10-6 m。     

多孔基定形复合相变材料传热性能提升研究进展

先进的相变储能材料是推动储能技术发展的核心和关键,在促进新能源开发和提高能源利用率中起着至关重要的作用。因在相变过程中具有高储能密度和小体积变化等优势,相变材料中应用最多的是固?液相变材料。然而在其相变过程中会发生固态向液态的转变,为了避免其在液相状态下的泄露,需要加以定形才能使用。多孔基复合相变材料在有效防止固液相变发生泄露的同时,还需兼顾定形复合相变材料传热性能的提升。本文针对这个问题进行了大量的调研,对近年来国内外在提高多孔基定形复合相变材料传热性能方面的研究进行了综合分析,介绍了三种强化传热的方法,分别是使用高导热多孔材料做载体材料、掺杂高导热纳米材料做添加剂以及构筑高导热多级结构多孔材料,并对提升复合相变材料传热性能研究方法的前景作了展望。      

有机蒙脱石基复合相变材料的制备及研究

以有机蒙脱石为载体材料,聚乙二醇/硬脂酸为相变材料,采用液相插层法制备出了聚乙二醇/有机蒙脱石以及硬脂酸/有机蒙脱石复合相变材料.采用DSC对复合相变材料的热性能进行了研究.结果表明：复合相变材料中相变材料的适宜质量分数为50%;相同含量的情况下,聚乙二醇/有机蒙脱石的相变潜热比硬脂酸/有机蒙脱石的相变潜热小;硬脂酸质量分数为50%的复合相变材料的相变温度为54.56℃,相变潜热为79.8 J/g,经100次热循环后仍具有良好的热稳定性.     

粉煤灰改质AOD渣胶凝性能的研究

随着我国不锈钢产业的加速发展,不锈钢渣堆存量逐年增加且难以利用。利用不锈钢渣制备水泥填充料是将其大量消纳的有效途径。通过掺入粉煤灰对AOD渣进行组分改质,研究了粉煤灰改质AOD渣制备水泥填充料的胶凝性能。结果表明,AOD渣掺入粉煤灰高温改质后经水淬急冷可以形成玻璃态物质,随着粉煤灰掺量增加,改质AOD渣中玻璃态物质含量增加,当粉煤灰的质量掺比达到35%时,改质AOD渣中均为玻璃体物质。胶凝材料力学性能和Cr浸出浓度分析表明,改质AOD渣掺量为20%时,复合水泥胶凝材料28天抗压强度为54.4 MPa,达到P.C 52.5水泥的标准;Cr浸出浓度随改质AOD渣掺量减少而降低,均低于0.15 mg/L。改质AOD渣可安全应用于建筑材料领域,实现废弃物资源化利用。     

阶段平衡降温法提取硅的研究

研究阶段降温法提取硅的最佳工艺条件,考察合金在凝固过程中的保温温度、保温间隔时间、降温幅度及搅拌速度对初生硅生长及分布规律的影响,并比较不同终止温度和搅拌情况下的提取率。结果表明,当保温温度为900℃,降温幅度为10℃,保温间隔时间为20min时,硅的平均直径达到0.466mm,粒径大于3.35mm所占比例达到20.2%;当搅拌速度为50r/min,终止温度为640℃时,通过搅拌的方法提取的合金含硅量高达44.3%。