冻融循环作用下天然浮石混凝土孔隙结构演变特征

采用核磁共振技术,对冻融循环后的LC20和LC30强度等级的天然浮石混凝土进行孔隙结构损伤特性研究,得到两种强度等级的天然浮石混凝土不同冻融循环次数的孔隙度、横向弛豫时间T_(2)谱分布及孔径分布。结果表明:随着冻融循环次数的增加,天然浮石混凝土的孔隙度先经历一段比较平缓的阶段,出现“拐点”后便呈现上升趋势,LC20和LC30天然浮石混凝土在0~25次冻融过程中没有发生损伤,在冻融循环次数100次和150次时,出现大尺寸孔隙中填充了部分小颗粒现象;两种强度等级天然浮石混凝土在冻融环境下,孔隙占比规律均为多害孔>少害孔>无害孔>有害孔,变化范围最大的是多害孔。

基于核磁共振技术的硅灰纤维浮石混凝土分形特征与强度关系分析

为探究硅灰与玻璃纤维对浮石混凝土的协同效应,用硅灰等质量取代水泥制备玻璃纤维浮石混凝土(GFRPC)并对其进行宏观力学试验。借助核磁共振技术(NMR)对GFRPC孔隙结构进行测试,并结合分形理论定量描述孔隙结构复杂程度,探讨孔隙特征参数、分形维数与抗压强度之间的关系。结果表明:硅灰与玻璃纤维的协同效应能有效提高GFRPC力学性能,与抗压强度相比,劈裂抗拉强度与韧性性能提高更为显著;GFRPC核磁共振T2谱呈“主次峰”结构,其孔隙结构具有明显多重分形特征,不同孔径范围孔隙分形维数及特征存在显著差异;添加硅灰能有效改善水泥基体与玻璃纤维、浮石骨料间界面过渡区的结构组成,增强其界面黏结性能。综合考虑孔隙特征参数和分形维数两方面因素对GFRPC抗压强度的影响,在此基础上建立的强度-孔隙结构模型拟合精度较高,模型预测值与试验值的平均相对误差为1.047%。

铁尾矿砂浮石混凝土多孔砖砌体力学性能试验研究

为寻求铁尾矿堆积问题解决方案,以材料再利用为基础,结合实际,提出用铁尾矿砂、浮石分别代替部分细、粗骨料制备砌块,并对该砌块砌筑成的砌体进行力学性能试验研究,主要进行抗压、抗剪及沿通缝和齿缝抗弯试验,分析其破坏过程及破坏形态。试验结果表明,铁尾矿砂浮石混凝土多孔砖砌体表现出更大的脆性,抗压、剪、弯强度试验值均比现行规范计算值大,尤其是抗剪及抗弯强度,主要原因是出现了类似结构加固中销键的构件。最后,对试验数据采用最小二乘法进行回归分析,建立了该砌体对应的强度平均值计算公式。

浮石及浮石轻骨料混凝土材料研究进展

浮石是一种分布较为广泛的天然非金属矿藏,其具有非常发达的孔隙结构特征,利用其这一特征可以作为天然轻骨料配制浮石轻骨料混凝土。随着工程建设的飞速发展,普通混凝土自重大、隔热保温性差等问题制约其在某些特定工程上的发展,而浮石混凝土与之相比具有比强度高、保温隔热、抗震耐久等优点。本文概括了浮石的形成过程、特性与研究现状,针对浮石混凝土做了进一步分类,概述各类型浮石混凝土的特点与优势,并阐述了国内外浮石混凝土物理力学性能与耐久性的研究现状,最后对浮石混凝土研究与应用进行展望。

浮石、石花中14种无机元素含量测定分析

目的:了解浮石、石花两种矿物药材及其水煎液中无机元素含量,从所含微量元素角度为两药可否通用提供物质基础依据。方法:采用微波消解法对药材进行消解处理后,利用电感耦合等离子体光谱-质谱检测原药材及其水煎液中14种无机元素含量。结果:海浮石水煎液的溶出成分含量与未煎煮品有较大差异,水煎液中的微量元素含量远低于生品药材,仅为1‰;浮石中Si、Al、Fe、Mn、Zn、Sn、Cu含量均高于石花,且存在显著性差异。结论:虽浮石、石花皆有清热化痰、软坚散结、利尿通淋的作用,但元素含量有较大差异,应将其加以区分,规范使用。

氯盐侵蚀和干湿循环条件下浮石混凝土的耐久性

为了探究干湿循环条件下氯离子对浮石混凝土的侵蚀机制,借助核磁共振测试技术,分析浮石混凝土在干湿循环条件下微观孔隙结构特征,对侵蚀后的浮石混凝土内部微观结构进行X射线衍射物相分析与电镜扫描分析,进而探讨浮石混凝土抗氯离子侵蚀性能。研究结果表明,在氯盐侵蚀作用下,浮石混凝土和普通混凝土的质量损失变化率与相对动弹性模量变化趋势相一致;发现浮石混凝土谱面积是普通混凝土谱面积的1.0～1.7倍;浮石混凝土侵蚀破坏主要为内部发育新的小孔隙和中小孔隙向大孔隙和裂纹发育造成的,普通混凝土侵蚀破坏主要为内部的微小孔隙和小孔隙向大孔隙和裂纹发育造成的;浮石混凝土(29)0.1～1.0μm孔隙所占比重较多,普通混凝土(29)0.01～0.1μm孔隙所占比重较多;干湿循环120次后浮石混凝土孔隙度增加26.7%,自由流体饱和度减少1.0%,干湿循环120次后普通混凝土孔隙度增加77.8%,束缚流体饱和度减少7.3%;氯盐侵蚀后均生成以Friedel盐为代表的多种腐蚀结晶物。该研究可为浮石混凝土在氯盐环境下农业水利建设提供理论依据。

利用玉米秸秆制备浮石复合混凝土的试验研究

利用我国北方主要农作物玉米秸秆,并结合河北等地储量丰富的浮石资源,与水泥复合制成新型节能环保混凝土。试验结果表明:采用裹覆预处理技术,不仅可以大大降低浮石和秸秆的吸水率,还可对玉米秸秆中的糖类物质形成有效封堵,有利于混凝土硬化成型,保证了混凝土强度的正常发展。另外,秸秆的掺入可降低混凝土的表观密度,导热系数随之减小,改善了混凝土的保温隔热性能。

风积沙的掺入对浮石轻骨料混凝土性能的影响

本文通过风积沙内掺替代部分河砂,分别掺入0%、10%、20%和30%质量的风积沙代替相同质量的河砂,配制风积沙浮石轻骨料混凝土。研究风积沙的掺入对混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度的影响,应用SEM从微观上观察内部的形貌变化特征,并通过轴心抗压应力-应变曲线与《轻骨料混凝土结构技术规程》的应力-应变关系曲线进行了对比,建立了风积沙浮石轻骨料混凝土的本构模型。结果表明：风积沙可以替代部分河砂作为混凝土的细骨料,且对抗压强度值的提升贡献较大,其替代率为20%~30%为宜;采用《轻骨料混凝土结构技术规程》中的应力-应变关系曲线的上升段与有理分式的下降段更能真实的反应浮石轻骨料混凝土的本构关系。

浮石负载纳米零价铁去除水相中的砷(Ⅴ)

废水中的砷是最具毒性的环境污染物之一.为了更好地利用纳米零价铁(Nanoscale Zero-Valent Iron,NZVI)修复水体污染,本文进行了浮石负载NZVI去除水相中As(Ⅴ)的研究.利用环境扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对浮石负载纳米零价铁(P-NZVI)的形态和粒度进行表征分析,根据批试验和间歇试验探究反应条件对去除效果的影响,并通过对照P-NZVI与As(Ⅴ)溶液反应前后的样品的X射线光电子能谱(XPS),结合XPS Fe2p和XPS As3d窄轨道图谱,探讨P-NZVI对水相中As(Ⅴ)的去除机理.研究结果表明,制备所得NZVI颗粒平均粒径30.6 nm,分散在浮石表面.利用BET-N2法检测得到P-NZVI的比表面积为32.2 m^2·g^(-1)(NZVI含量0.28 g,质量比7.7%).P-NZVI对As(Ⅴ)的去除率随初始pH值、反应温度、As(Ⅴ)初始质量浓度的升高而降低,反应符合准一级和准二级动力学方程.初始As(Ⅴ)浓度为100 mg·L^(-1)时,P-NZVI的平衡时吸附量为35.7 mg·g^(-1).P-NZVI对As(Ⅴ)的去除机理包括吸附、沉淀和共沉淀作用.

TiO_2/浮石光催化降解活性艳红X-3B的中试研究

采用TiO2/浮石悬浮态光催化剂,对活性艳红X-3B模拟废水进行了光催化降解的中试研究。考察了催化剂投加量、曝气量、溶液pH、投加助剂H2O2、污染物初始浓度对光催化效率的影响。结果表明,TiO2/浮石在中试条件下对活性艳红X-3B有较好的降解效果;催化剂最佳投加质量浓度为45g/L,增大曝气量和pH,适当投加助剂H2O2有利于光催化降解效率的提高;活性艳红X-3B的光催化降解过程符合负一级反应动力学规律,反应速率常数与活性艳红X-3B模拟废水初始浓度之间具有近似负一级的动力学关系。

天然浮石混凝土孔溶液结冰规律的研究

以内蒙古天然浮石作为粗骨料,通过冻融核磁共振技术模拟冻融循环温度变化过程,并测得天然浮石混凝土在冷冻和融化过程中孔溶液信号量、结冰速率、T2谱和孔径分布的变化规律,结果表明:用冷冻过程中的含冰量来评价孔溶液结冰引起的静水压比较符合实际情况;天然浮石混凝土发生冻害的温度主要是-15℃以上。探讨了天然浮石混凝土孔溶液的结冰规律。

含气量对浮石轻骨料混凝土抗压性能的影响

以天然浮石作为粗骨料,研究了引气剂的加入对混凝土抗压性能的影响。结果表明:随着含气量的增加,抗压强度逐渐减小,且浮石轻骨料混凝土抗压强度下降的速度比普通混凝土要快。试验还发现,轻骨料混凝土的破坏形态与普通混凝土存在着差别,裂纹的扩展几乎不受轻骨料阻碍而贯穿轻骨料,致使轻骨料混凝土的破坏过程比较突然,表现出较强的脆性特征。但随着引气剂的加入,改变了浮石轻骨料混凝土的破坏形态,降低了脆性,有效地提高了轻骨料混凝土的韧性。

LDPE中掺入浮石粉对其空间电荷分布特性的影响

为研究低密度聚乙烯和掺杂浮石粉的聚乙烯中的空间电荷分布规律,采用热共混法制备了掺杂不同质量分数浮石粉的低密度聚乙烯(LDPE)材料,并利用脉冲电声法,分别测试了在不同电场强度下以及短路状态下的空间电荷分布随时间的变化。得出在电场的作用下,纯聚乙烯中的空间电荷主要积聚在电极附近且大部分为同极性电荷;相对地,浮石粉复合聚乙烯中则有大量的异极性电荷在阴极附近出现,并且电荷量随着浮石粉质量分数的提高而增加,而当浮石粉质量分数为5%时,且电场强度较高时,有大量正电荷从阳极注入并向阴极移动的空间电荷包现象;短路实验的结果表明,纯聚乙烯和浮石粉的质量分数为1%的复合聚乙烯中的空间电荷衰减较快,然而浮石粉质量分数为2%和5%的复合聚乙烯中的空间电荷衰减较慢。测试结果表明,浮石粉复合低密度聚乙烯材料中出现的异极性电荷和正电荷注入将有助于改善空间电荷分布,从而提高高聚物材料的介电性能。

天然浮石粉水泥土力学性质的试验研究

利用内蒙古丰富的天然浮石矿产资源，将天然浮石粉作为外掺剂应用于水泥土改性研究，可有效地改善水泥土的力学性质，明显增强水泥土的耐久性。通过室内试验，以水泥掺量15％为基准，分别掺入2％、4％、6％、8％、10％等不同掺量的天然浮石粉，养护龄期分别为7d、28d、60d、90d。试验结果表明：天然浮石粉水泥土无侧限抗压强度随着天然浮石粉掺量的增加而增大。当掺量达到8％时，强度达到了峰值，之后随浮石粉掺量的增加，强度不再增长；天然浮石粉水泥土强度随着龄期的增长而增大，90d强度是28d强度的1．52～1．6倍，后期强度增长很大；在不利的冻融循环条件下，天然浮石粉水泥土强度增长规律与冻前基本相同，水泥土强度虽然劣化，但比不掺浮石粉的情况均有很大程度的改善；浮石粉水泥土的渗透系数（对数）随着养护龄期的增长而减小，抗渗能力逐渐增强，特别是在最初的28d以内，其渗透系数降低较快。

TiO_2/浮石光催化降解水中邻苯二甲酸二甲酯

采用溶胶-凝胶法制备TiO2/浮石催化剂,光催化氧化水中内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP)。考察催化剂用量、pH值对降解率的影响;同时分析降解动力学和有机物矿化程度。结果表明,催化剂最佳投放量为40g·L-1,最佳pH为6.5。在最佳条件下,DMP初始质量浓度20.0mg·L-1,5hDMP降解率达90%以上。降解速率符合准一级动力学方程,动力学方程为:Ln(ρ0/ρ)=0.470t-0.050,速率常数=0.470h-1。考察降解过程水样的矿化程度,前4h矿化率没有明显变化,4h后矿化率逐渐加快,7h矿化率达到70%。TiO2/浮石具有成本低、易回收利用、能充分与被降解物接触等优势,用于治理水体中DMP具有一定的实际可行性。

流纹质浮石合成钠型分子筛试验研究

结构、成分及化学特性给流纹质浮石合成分子筛提供了可能性,本文确定了合成的最佳工艺条件和工艺流程。产品有纯白色NaX型和浅黄色NaX+NaP混合型分子筛。前者较高的Ca^(2+)、Mg^(2+)交换率,使其可以替代洗涤剂中的STPP,成本低又不污染环境;后者除此而外,还可用于除去食用油脂中游离的不利成分等。

碳纤维改善浮石混凝土力学特性的试验研究

以内蒙古地区天然浮石作为粗骨料,对碳纤维掺量(质量比)为1/100,1/300,1/500,1/800,1/1 000的天然浮石轻骨料混凝土进行3,7,14,28,90,180d抗压强度、峰值荷载和弹性模量试验,分析了冻融后纤维轻骨料混凝土的力学性能,总结了碳纤维对轻骨料混凝土早期强度、变形量及弹性模量和冻融循环的影响及改善轻骨料混凝土微观结构性能的作用.从微观角度探讨了在冻融循环过程中,纤维表面及纤维与浆体界面的黏结情况.结果表明:纤维可以改善轻骨料混凝土的稳定性能,提高其脆性性能,且能改善抗冻性,确定1/1 000的掺量最为适宜.

利用浮石合成13X型分子筛最佳工艺条件的研究

以吉林省长白山地区的天然浮石为原料，成功地合成了１３Ｘ型分子筛，对其合成路线，反应条件进行了研究，确定了合成１３Ｘ型分子筛的最佳工艺条件。

负载TiO_2浮石对污水处理厂二沉池出水的矿化与灭菌研究

城市污水处理厂第二沉淀池出水的污染物浓度较低,经过矿化及灭菌等深度处理后可以回用,从而减轻对淡水资源的需求。本实验采用溶胶-凝胶法制备了负载TiO2的浮石光催化剂,对城市污水处理厂第二沉淀池出水进行了矿化及灭菌处理研究。采用低压汞灯对处理水样照射2 h,有机物降解率可以达到50%,灭菌效率达到100%。处理后的水可以作为农作物灌溉、城市绿化和娱乐用水。负载在浮石表面的TiO2薄膜经过10次的光催化循环实验后,没有明显破损,可以再次循环使用。TiO2浮石具有质轻、机械性能好和价格低等优点,该方法处理废水的适用浓度低,可以广泛应用于微污染水和城市污水处理厂出水的深度处理。

TiO_2/浮石的制备及其光催化性能的研究

以浮石为载体,采用浸渍法制备负载型光催化剂TiO2/浮石,研究微波辅助光催化体系对以活性艳红X-3B的脱色反应,并与Al2O3、分子筛、玻璃细球为载体的光催化剂进行比较。结果显示,微波对TiO2/浮石光催化有辅助作用,TiO2/浮石的催化活性最好。进一步研究了pH、H2O2滴加量,催化剂寿命对TiO2/浮石反应体系的影响,实验证明,TiO2/浮石结构性能稳定,活性持久,适宜于工业应用。