再生微粉性能激活研究及应用进展

再生微粉是以混凝土、砖瓦等为主要成分的建筑垃圾制备再生骨料过程中产生的粒径小于75μm的颗粒,其主要化学组成与粉煤灰类似,具有一定的潜在活性。将再生微粉作为掺合料使用,可减少对原材料的需求,减轻对环境的污染,实现资源的循环利用。再生微粉具有组成复杂、需水量大、活性指数低等特点,直接作为掺合料使用不利于砂浆或混凝土的性能,但再生微粉中SiO_(2)、CaO和Al_(2)O_(3)含量均较高,具有较好的活性潜质,经过适当的技术处理后可以有效激发其活性,提高利用效率。目前再生微粉主要激活方式有物理激活、化学激活和热激活。热激活可以燃尽再生微粉中的有机物杂质,改变部分物质组成,从而激发其活性;物理激活通过机械力增大了再生微粉的比表面积,从而提高了再生微粉活性;化学激活主要通过加入碱性激发剂等提供碱性环境或提供可参与反应的离子,从而促进水化程度提高再生微粉活性。相关学者对再生微粉的活性激发方法及其在砂浆和混凝土中的应用进行了深入研究,这对再生微粉的应用具有积极作用。本文基于已有文献资料,对再生微粉的物理性能、化学组成、激活方式、激活机理及应用现状进行了综合评述,分析了目前再生微粉研究存在的问题并展望了其应用前景,以期为再生微粉的高品质利用提供研究基础。

矿粉-再生微粉-水玻璃旧砂超细粉磨协同制备地聚合物试验研究

为研究矿粉-再生微粉-水玻璃旧砂超细粉磨协同制备地聚合物的可行性,开展了粉磨参数、不同再生微粉掺量、不同粉磨细度,不同赤泥掺量下的地聚合物力学性能、耐久性能、重金属浸出试验研究。结果表明:最佳粉磨参数为振动磨填充率40%,料球比1∶12;最佳粉磨细度700 m~2/kg;在此基础上,地聚合物基材最佳配比为矿粉70%,再生微粉20%,水玻璃旧砂微粉10%,其中激发剂的最佳配比(占基材总质量)为P·O52.5水泥15%,赤泥2.5%,脱硫石膏2.5%。铜、铅、镍、锌、镉重金属的浸出率都在0.2%以内。

基于ICP-MS研究转炉钢渣微粉吸附镍和铅的动力学机理

随着工业化的发展,水体和土壤中的重金属污染日益严重。其中,重金属镍是一种常见的致敏性金属,会引起人体过敏发炎,甚至会引发癌症;血液中铅浓度的超标会危害人的神经系统、心血管系统和生殖系统,造成终身性的危害。因此,治理镍和铅重金属污染具有十分重要的意义。钢渣是炼钢过程中产生的一种副产物,其存在难以利用与附加值低的问题。同时加之管理制度的不健全,导致大量钢渣露天堆放,对土地资源、地下水源,以及空气质量造成严重影响。钢渣微粉具有比表面积大、多孔、化学活性高等特性,被广泛利用,可以成为吸附材料。本文以转炉钢渣微粉为研究对象,利用激光粒度仪、电感耦合等离子体质谱仪、比表面积与孔隙度吸附仪、X射线荧光光谱仪等测试转炉钢渣微粉的基本性质,重点研究转炉钢渣微粉添加量、重金属初始浓度、溶液pH和吸附时间对转炉钢渣微粉吸附Ni^(2+)、Pb^(2+)的效果,结合吸附动力学与吸附等温线理论揭示转炉钢渣微粉对Ni^(2+)、Pb^(2+)的吸附作用机理,为处理镍、铅重金属污染和工业废水处理提供技术支持与理论依据。结果表明:当转炉钢渣微粉添加量大于12.5 g·L^(-1)、重金属初始浓度小于100 mg·L^(-1)、溶液pH大于3和吸附时间大于120 min时,转炉钢渣微粉对Ni^(2+)、Pb^(2+)的吸附效果良好,即基本达到90%。转炉钢渣微粉对Ni^(2+)、Pb^(2+)的吸附符合准二级动力学模型,吸附速率由边界扩散和颗粒内扩散共同控制,吸附过程以化学吸附为主。转炉钢渣微粉的结构具有多孔性为物理吸附Ni^(2+)、Pb^(2+)提供吸附空间,转炉钢渣微粉的化学成分不仅具有碱性与Ni^(2+)、Pb^(2+)形成络合产物,而且水化过程中CaO与SiO_(2)生成C—S—H凝胶,对Ni^(2+)、Pb^(2+)形成络合吸附与硅酸盐体系包裹。转炉钢渣微粉对Ni^(2+)、Pb^(2+)吸附可能存在多层吸附。吸附Ni^(2+)、Pb^(2+)的过程为优惠吸附,吸附容易进行,其理论最大吸附量分别为18.785和17.002 mg·g^(-1)。

基于BP神经网络的寒区再生微粉工程水泥基复合材料力学性能研究

为了探究不同低温不利条件下再生微粉ECC材料力学性能的影响,本文采用控制变量法,以再生微粉种类和取代率为研究变量,探究了再生微粉ECC在冻融循环和恒低温两种低温不利条件下的抗压和抗折强度试验。分析了再生微粉种类、再生微粉取代率、冻融循环次数、恒低温温度对再生微粉ECC力学性能的影响。最后基于BP神经网络,建立了3-6-1的冻融循环和3-3-1的恒低温BP神经网络结构抗压强度预测模型。研究结果表明:在相同的冻融循环条件下,再生混凝土微粉ECC的力学性能要高于再生砖粉ECC,且均随再生微粉取代率的增加先小幅度下降后剧烈下降,在经历150冻融循环后力学性能损失20%左右。而经历恒低温保温后的再生微粉ECC力学性能呈现出相反的变化趋势,随着低温保温温度的降低再生微粉ECC的力学强度反而呈现上升趋势,从常温到-40℃恒低温状态下力学性能提高22%左右。建立的两个低温不利条件下BP神经网络预测模型,平均相对误差分别为1.43%、1.28%,并以质量损失率和相对动弹模量为评判标准,预测试验范围内不同配合比的再生微粉ECC可经受的最大冻融循环次数。

波特兰-白云石微粉水泥砂浆的抗碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀性能

为评估波特兰-白云石微粉水泥砂浆的抗碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(TSA)性能,研究了白云石微粉掺量为0%~30%(质量分数)时,水泥砂浆在5℃、5%(质量分数)Na_(2)SO_(4)溶液中的外观、膨胀和质量变化,并采用XRD、FTIR、TGA-DTG、SEM及热力学模拟分析了侵蚀产物。结果表明,白云石微粉的引入显著降低了水泥砂浆的抗TSA性能。随着白云石微粉掺量增加,砂浆的外观破坏等级、膨胀程度和质量均明显增大,且掺量越高,劣化效应越显著。相较于参比样,含白云石微粉水泥砂浆体系侵蚀早期生成更多钙矾石和石膏,侵蚀后期生成大量碳硫硅钙石。白云石微粉参与水泥水化反应生成水滑石、碳铝酸盐和方解石。在低温硫酸盐侵蚀中,水滑石的稳定存在抑制了钙矾石的生成,而碳铝酸盐和方解石则显著促进了碳硫硅钙石的形成。白云石微粉反应生成水滑石产生的积极效应远不及其生成碳铝酸盐、方解石所引发的消极效应,最终导致了水泥砂浆的TSA破坏。

再生复合微粉混凝土界面过渡区性能研究

为研究再生复合微粉复掺比对混凝土界面过渡区性能的影响机理,用宏微观试验相结合的方法,分析不同复掺比对混凝土劈裂抗拉强度和显微硬度的影响规律,并利用灰色关联法探究力学性能与微观结构的关系。结果表明:再生砖粉对混凝土的改善效果优于再生混凝土粉,且掺入合理的再生复合微粉会改善混凝土界面过渡区的微观结构;再生复合微粉混凝土各组相显微硬度关系为:骨料相>砂浆相>界面过渡区相,且界面过渡区厚度随养护龄期的增加而逐渐减小;界面过渡区厚度与劈裂抗拉强度关系显著,呈线性负相关,所建立的模型拟合度较高。界面过渡区厚度能准确地表征再生复合微粉混凝土宏观性能变化规律,当再生混凝土粉/再生砖粉为2∶8时,可制备出性能良好的C30混凝土,具有良好的推广应用价值。

金刚石微粉电镀镍品质影响因素研究

金刚石微粉在镀液中易漂浮导致电镀镍困难,为获得金刚石微粉电镀镍工艺,本文研究了镀瓶转速和电镀电流对金刚石微粉电镀镍品质的影响。通过对金刚石微粉颗粒在不同镀瓶转速时运动状态进行理论分析,得到了镀瓶转速调节方法,并通过实验确定了不同电镀电流时镀瓶转速的调节范围。采用单因素实验,研究了电镀电流对镀层增重率、形貌和密度的影响。结果表明:镀瓶转速在1~7 r/min范围内,从小到大逐步提高,同时电镀电流不超过3.0 A条件下,能够实现金刚石微粉电镀镍。电镀电流在0.5 A时镀层失重,出现明显退镀现象,在1.0 A时镀层有少部分漏镀现象,在1.5~2.5 A时镀层包裹完整,基本无漏镀;电镀电流在1.0~2.5 A范围时,随着电镀电流增大,镀层增重率逐渐增大,镀层密度逐渐减小。采用低转速低电流、逐步提高镀瓶转速的方法对金刚石微粉进行电镀镍,镀瓶转速在1~7 r/min,电镀电流在1.5~2.5 A时金刚石微粉电镀镍品质较好。

基于反溶剂结晶法制备姜黄素纳米微粉

为了研究和确定反溶剂结晶法制备姜黄素纳米微粉的处方及工艺,文章以粒径、释放曲线、收率等为考察指标,确定溶剂种类、溶液浓度、搅拌方式、溶剂反溶剂体积比、反应温度、喷液速度、表面活性剂种类、放置时间等参数,通过正交试验对处方进行优化,并进行高温、高湿及光照试验,验证纳米微粉的稳定性。结果显示最佳工艺是姜黄素乙醇溶液浓度为5 mg/mL,以Poloxamer188的水溶液作为反溶剂,溶剂与反溶体积比为1:5,反溶剂55℃,以1.0 mL/min喷入姜黄素溶液,以超声振荡器进行混合,混匀后放置8h,分离,减压干燥;稳定性试验结果表明,纳米微粉在高温及光照条件下性状及释放性能稳定,高湿条件下易结块,释放度显著降低。

矿渣微粉改良红层填料的力学特性及其机理分析

为研究矿渣微粉改良红层填料的力学特性及其作用机理,通过无侧限抗压强度、直剪等试验,对不同矿渣微粉掺量下的红层填料进行了强度特性分析,并采用X衍射、热重分析、红外光谱、激光粒度、核磁共振和扫描电镜等微观分析方法,围绕矿渣微粉改良土体的作用机理进行了研究。试验结果表明,矿渣微粉对红层填料的力学强度和水稳定性具有较好的改良作用,改良填料的无侧限抗压强度由0.76 MPa逐渐增大至3.10 MPa;黏聚力与内摩擦角也得到了显著提高。通过红外光谱、激光粒度和核磁共振分析发现,改良填料颗粒间Al^(3+)阳离子配位的振动峰增强,降低了黏土矿物的双电层厚度,土颗粒团聚性显著增强,孔隙分布得到优化;通过X射线衍射和热重分析证明了水化产物的生成过程;扫描电镜观测到改良填料的具体作用机理:主要为填充效应和胶凝效应,其胶凝效应包括水化作用和离子交换作用。对微观扫描图的定量化分析进一步表明土体结构复杂程度增大,颗粒粗糙程度及骨架性增强。

线锯用金刚石微粉表面化学镀镍工艺及性能研究

金刚石微粉性能是提升金刚石线锯性能的关键因素。用化学镀方法在线锯用金刚石微粉表面镀镍,通过正交试验研究金刚石粒度、次亚磷酸钠浓度、镀液pH值和镀液温度对化学镀镀层沉积速率、镀层密度、镀层耐腐蚀性能、镀层致密度等性能的影响。结果表明:M1/2、M6/12、M20/30三种不同粒度金刚石微粉,在次亚磷酸钠浓度为25~35g/L、化学镀液pH值为3~11、化学镀温度为30℃~90℃时,针对镀层沉积速率、镀层密度和镀层耐腐蚀性的最佳工艺参数不同;不同粒度的金刚石微粉在相同工艺条件下化学镀镍,金刚石微粉粒度越大,镀层越均匀致密;金刚石微粉化学镀镍各工艺参数之间相互作用,共同影响镀层性能。对于不同粒度的金刚石微粉,各因素对镀层性能的影响权重不同,因此针对不同粒度、不同镀层性能需求的金刚石微粉应采取不同的镀覆工艺参数。

纤维再生微粉泡沫混凝土的配合比设计及制备研究

为解决再生微粉应用受限问题,提高资源化利用率,分析研究水灰比、发泡剂、掺合料、外加剂及纤维等因素对现有普通泡沫混凝土的影响规律,提出基于再生微粉的微活性和填充性,采用再生微粉部分取代水泥,通过物理发泡法制备纤维再生微粉泡沫混凝土,阐述新型纤维再生微粉泡沫混凝土配合比设计及制备工艺流程。

再生微粉对砂浆性能影响研究

为响应国家“减碳”目标,针对开封地区建筑垃圾特点,研究再生微粉砂浆的干缩变形特点。研究结果表明:掺入再生微粉后可以有效改善砂浆的质量损失速度和干缩值,并随着再生微粉的掺量先增大后减小。再生微粉可以很好地改善再生砂浆的失水率,经过比较发现,20%再生微粉掺量为最佳。

玉屏风散超微粉多糖提取物对肉鸭免疫功能和抗氧化功能的影响

为探讨玉屏风散超微粉多糖提取物对肉鸭免疫功能和抗氧化功能的影响,首先使用不同粉碎工艺将黄芪、白术和防风饮片(质量比为3:1:1)粉碎制作玉屏风散粉剂,并用煎煮法提取多糖,比较多糖提取物中多糖含量,将多糖含量高、制作成本低的多糖提取物添加于日粮中,饲喂肉鸭42 d,测定肉鸭血清禽流感病毒(avian influenza virus, AIV)血凝抑制(hemagglutinationinhibition,HI)效价、肠黏膜分泌型免疫球蛋白(secretoryimmunoglobulin A,SIgA)含量、免疫器官指数和抗氧化功能。结果显示,3种玉屏风散超微粉多糖提取物的多糖含量均高于玉屏风散粗粉多糖提取物,且超微粉碎10 min和20 min的玉屏风散粉所提取的多糖样品中多糖含量相近,故超微粉碎10min是玉屏风散粉的最佳加工工艺;在28和35日龄时,0.250%超微粉多糖组和0.500%粗粉多糖组肉鸭血清AIV特异性HI效价均显著高于对照组(P<0.05);在免疫后1周和2周时,0.250%超微粉多糖组和0.500%超微粉多糖组肉鸭肠黏膜SIgA含量均显著高于对照组(P<0.05);在28日龄时,0.500%超微粉多糖组、0.250%超微粉多糖组和0.500%粗粉多糖组肉鸭免疫器官指数显著高于对照组(P<0.05)。0.250%超微粉多糖组、0.500%超微粉多糖组和0.500%粗粉多糖组肉鸭血清超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)和总抗氧化能力(total antioxidant capacity, T-AOC)均显著高于对照组(P<0.05);与对照组相比,0.500%超微粉多糖组和0.500%粗粉多糖组肉鸭血清丙二醛(malondialdehyde, MDA)浓度显著下降(P<0.05)。结果表明,超微粉碎能有效增加玉屏风散多糖的溶出量,日粮中添加玉屏风散超微粉多糖提取物能显著增强鸭群对AI疫苗的免疫应答,并能提高机体的抗氧化功能。

金刚石精微粉形貌修整的研究

为提高5μm以细金刚石精微粉气流整形的质量和效率,将5μm以细的金刚石精微粉和10μm以粗的金刚石粗微粉按照一定比例混合进行气流整形。结果表明:利用10μm以粗微粉在气流带动下产生的相对精微粉较大的动能来剪切和摩擦精微粉,可以达到快速修整精微粉形貌的目的,经过2 h左右的整形处理可得到平均圆度大于0.93的产品,并且过程中不会产生二次污染。

再生微粉与矿物掺合料对混凝土力学性能及微观结构的影响

为了提高再生微粉在混凝土中的利用率,将单掺再生微粉的混凝土与复掺再生微粉、粉煤灰和硅灰的混凝土的力学性能及微观结构进行了对比研究。结果表明,单掺再生微粉和三者复掺对混凝土的抗压强度和孔结构有不同程度的影响,当掺量低于20%时,单掺再生微粉的混凝土抗压强度高于同掺量时的复掺混凝土,孔隙率相比于复掺时也有所降低;而掺量高于20%时,复掺效果优于单掺,特别是当复掺掺量为30%时,混凝土28 d抗压强度相比单掺掺量为30%时提高了33.4%,总孔隙率和大孔占总孔隙的比例分别降低了4.4%和17.77%。这说明再生微粉的掺入量较大会给混凝土带来不利影响,但添加粉煤灰与硅灰后,它们可以发挥协同作用,从而改善混凝土的复合水泥基体强度和孔结构。

响应面法优化方竹笋超微粉制作曲奇饼干的关键配方及品质评价

【目的】探明方竹笋超微制作曲奇饼干的最优配方,为方竹笋深加工提供新思路。【方法】以方竹笋超微粉为主要原料,辅以糖粉、黄油、蛋液等制作方竹笋曲奇饼干,分析感官及外观色泽,确定4个单因素(方竹笋超微粉、糖粉、黄油和蛋液)添加量的优化范围。在单因素试验基础上,采用Design-Expert试验设计进行响应面优化设计,考察方竹笋超微粉、糖粉、黄油和蛋液添加量对方竹笋曲奇饼干感官品质的影响,确定方竹笋曲奇饼干最优配方,并对优化配方的方竹笋曲奇饼干进行理化指标分析。【结果】方竹笋曲奇饼干最佳配方以低筋面粉质量为100%,方竹笋超微粉、黄油、糖粉和蛋液添加量分别为6.00%、55.00%、40.00%和20.00%,烘焙上下火温度150℃,时间20 min。在此条件下制得的方竹笋曲奇饼干,感官审评得分91.50分,具有特殊方竹笋香、口感松脆、甜度适宜、色泽均匀、组织形态良好,饼干中膳食纤维含量达19.16g/100g,蛋白质和脂肪含量分别为4.99 g/100g和27.6 g/100g,过氧化值和酸价分别为0.04 g/100g和0.56 mg/g,符合国家标准《饼干质量通则》(GB/T 20980—2021)要求。【结论】方竹笋曲奇饼干最佳配方应用于方竹笋的精深加工,可使烘焙食品(饼干类)中保留方竹笋的风味和减轻焦化,属于特色产品,各项理化指标均符合国标要求。

尾泥微粉-粉煤灰-水泥复合胶凝体系性能研究

为了探究尾泥微粉在水泥基材料中应用的可行性,提高提锂尾渣资源利用率,利用提锂过程中产生的尾泥微粉与粉煤灰复掺后部分替代水泥,对尾泥微粉-粉煤灰-水泥复合胶凝体系的性能进行研究。结果表明:复掺适量提锂尾泥微粉与粉煤灰对复合胶凝体系流动性能有一定改善作用;复掺提锂尾泥微粉与适量粉煤灰部分替代水泥使得复合胶凝体系早期抗压强度略有降低,后期强度有明显增长。复掺5%(质量分数)提锂尾泥微粉与10%(质量分数)粉煤灰试验组的90 d抗压强度达到55.15 MPa,相比对照组提高了9.75%;复掺提锂尾泥微粉与粉煤灰在水化后期能够有效发挥复合活性效应与填充效应,促进水化产物生成并使其填充到大孔中,增加水泥浆体中毛细微孔(<10 nm)的比例,从而细化水泥浆体孔隙结构,提高体系致密度,宏观上表现为抗压强度增大。

二氧化硅和氧化铝微粉加入量对MgO基浇注料流变性的影响

采用电熔镁砂颗粒作骨料,电熔镁砂粉、电熔白刚玉粉、Al2O3微粉和SiO2微粉作基质料,固定骨料与基质料质量比为65:35,且固定基质料中Al2O3微粉与SiO2微粉的总加入量为8%,改变两种微粉的加入比例(Al2O3微粉的加入量分别为8%、6%、4%、2%、0,SiO2微粉的相应为0、2%、4%、6%、8%),分别加6.4%的水制成MgO基浇注料,并采用浇注料流变仪研究了Al2O3微粉与SiO2微粉的加入量对浇注料流变性(扭矩、流动阻力和粘度)的影响。研究结果表明:随着SiO2微粉加入量的增加,浇注料的扭矩、流动阻力和粘度呈降低趋势,但SiO2微粉加入量超过4%后变化很小。

矿渣微粉-粉煤灰-硅灰基惰性同步注浆材料的制备及其性能优化

以典型固体废弃物矿渣微粉、粉煤灰、硅灰为原料,采用碱激发技术制备新型惰性同步注浆材料,以稠度、泌水率、凝结时间和抗压强度为主要性能指标,开展了25组配合比条件下的惰性同步注浆材料基本性能影响试验,通过对试验结果进行极差分析和综合平衡分析,确定了盾构惰性同步注浆材料的优选配合比,并测试了其各项性能。结果表明:水胶比、膨水比以及减水剂掺量对惰性浆液的稠度、泌水率、凝结时间影响较明显,激发剂模数和掺量对惰性浆液凝结时间有一定影响,而对立方体抗压强度影响很大;优选配合比为水胶比1、胶砂比0.45、膨水比0.35、减水剂掺量1.5%、碱激发剂模数1.6、碱激发剂掺量20%,以此配合比制备的惰性同步注浆材料各项性能指标均达到或优于T/CECS 563—2018《盾构法隧道同步注浆材料应用技术规程》的相关要求,具有广阔的工程应用前景。

基于LCA理论的装配式高延性再生微粉混凝土结构碳排放研究

装配式建筑碳排放与新型绿色建材环境影响评估是研究建筑业减碳路径的重要内容。本工作基于全生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)理论构建含再生循环过程的装配式建筑碳排放计算模型,提出了符合绿色建材生产方式的环境影响评估公式,并运用排放因子法定量计算高延性再生微粉混凝土(High Ductility Recycled Powder Concrete,HDRPC)结构物化阶段的碳排放以及相较于C30混凝土结构全生命周期的减碳量。经计算得出1 m 3的HDRPC与C30混凝土碳排放强度分别为0.104 kgCO_(2)e/(MPa·a)和0.193 kgCO_(2)e/(MPa·a),证明了应用HDRPC相较于C30混凝土具有更好的环境效益;当HDRPC回收率取零时,基于核算案例的HDRPC结构仍可比C30混凝土结构节约31.86 kgCO_(2)e。