基于正交试验和超声波波速的水库底泥透水混凝土性能研究

水库中的黏土、砂、有机物和无机矿物等结合并沉淀形成了水库底泥,水库底泥通常以不规则非均质体的黏土胶状物存在,呈流塑状态,具有良好的可塑性,颗粒之间较为松散。水库底泥的堆积会使水库的蓄水和防洪能力减弱,进而缩小水库容量,缩短水库寿命,影响航运交通等。另外水库底泥的长久堆积,其所含有的有机物还可能会对周边环境造成污染,水环境安全指数降低,进而对人类生存构成潜在的威胁,因此迫切需要对水库底泥进行资源化利用。为提高水库底泥在建筑材料领域的附加值利用率,将水库底泥作辅助胶凝材料制备透水混凝土。通过正交试验对水库底泥透水混凝土进行配合比设计优化研究,分析矿渣粉、水库底泥和增强剂对水库底泥透水混凝土干密度、总孔隙率、有效孔隙率、透水系数、超声波波速和28 d抗压强度等性能指标的影响,研究超声波波速与孔隙率、透水系数和28 d抗压强度之间的关系,探究试件的质量和超声波波速随冻融循环次数的演化规律。结果表明,随着水库底泥的掺入,水库底泥透水混凝土的干密度、抗压强度和超声波波速不断下降,孔隙率和透水系数不断增大;矿渣粉掺入使得试件的干密度、抗压强度和超声波波速先增大后减小,孔隙率和透水系数先减小后增大;增强剂对试件的性能指标影响不明显。3种因素对水库底泥透水混凝土的干密度、总孔隙率、有效空隙率、透水系数、超声波波速和28 d抗压强度影响排序为水库底泥掺量>矿渣粉掺量>增强剂掺量;超声波波速与孔隙率、透水系数和28 d抗压强度的曲线拟合相关性良好;随着冻融循环次数增加,试件质量损失率逐渐增大、超声波波速逐渐下降,矿渣粉和增强剂可以改善试件的冻融耐久性。研究成果将推进水库底泥在制备建筑材料中的开发与应用,有望为水库底泥透水混凝土的进一步应用提供参考。

Pechini法制备LiCoO_2机理的研究

以硝酸钴和氢氧化锂为原料,柠檬酸为络合剂,乙二醇为交联剂,用Pechini法制备了LiCoO2粉体,研究了反应体系的最佳pH值,用红外光谱研究了络合和酯化这两个关键步骤.结果表明pH=5时,溶液中柠檬酸主要以HCit2-离子的形式存在.在络合过程中,Co2+ 和HCit2-生成络合物,而Li+均匀分散在柠檬酸溶液中.在酯化聚合过程中,乙二醇将不同的络合物分子聚合到一起,脱水而形成具有空间结构的凝胶.

从废旧锂离子电池中回收制备超细Co3O4

用湿化学法从废旧锂离子电池中回收并制备出了Co3O4粉体.研究了过程参数对粉体性能的影响,测定了Co3O4粉体的比表面积和红外光谱,观察了粉体的微观形貌.结果表明,制备的粉体比表面积大,其值都在100m2/g左右,颗粒粒径分布在10nm～20nm之间,颗粒形貌呈球形结构,其红外特征峰与市售Co3O4的特征峰相比发生了一定的红移.

水库底泥制备透水混凝土的抗压强度及透水性能

为提高水库底泥在建筑材料领域的附加值利用率,将水库底泥作辅助胶凝材料制备透水混凝土,发现水库底泥掺量的增加会使试件抗压强度下降,透水性能提高;机械活化时间的延长会使试件抗压强度增大,透水性能降低。当水灰比为0.3、机械活化时间为45 min时,制备的水库底泥透水混凝土28 d抗压强度可达21.44 MPa,透水系数为0.56 mm/s。该研究为水库底泥在建筑材料领域的资源化利用提供了参考。

非导体表面金属化

介绍了非导体表面金属化技术。阐述了化学镀、直接电镀技术Futuron工艺、化学还原、接枝共聚表面处理新技术,并分析了近年来在非导体金属化方面关键技术的改进和发展;介绍了非导体金属化技术的应用领域,并对金属化技术的应用前景进行了探讨。

挤出成型结合造孔剂法制备多孔磷酸钙生物陶瓷及其表征

针对多孔磷酸钙生物陶瓷难以平衡力学性能与孔隙率和孔连通性的关系问题,采用结合挤出成型法和造孔剂法制备了三维连通孔磷酸钙生物陶瓷。使用X射线衍射仪和扫描电镜对多孔磷酸钙生物陶瓷的物相和形貌进行了表征,测试了材料的抗压强度和孔隙率,评价了细胞学性能。测试结果表明:所制备的多孔磷酸钙生物陶瓷的物相为纯相的β相磷酸三钙;挤出形成的直通宏孔规则排列,孔径约为400μm;在三维连通孔磷酸钙生物陶瓷的直通宏孔孔壁上随机分布着横向连通孔,这些横向连通孔将相邻的直通宏孔贯通起来,形成三维连通的孔结构;单纯直通孔和三维连通孔磷酸钙生物陶瓷的孔隙率分别为60%和70%,抗压强度(平行于直通宏孔方向)分别为20和5MPa。细胞学实验表明,所制备的多孔磷酸钙生物陶瓷具有良好的细胞黏附能力,三维连通孔磷酸钙生物陶瓷比单纯直通孔磷酸钙生物陶瓷具有更强的细胞增殖能力,但成骨分化能力低于单纯直通孔磷酸钙生物陶瓷。因此,结合挤出成型法和造孔剂法是1种制备具有三维连通、高抗压强度多孔磷酸钙生物陶瓷的有效方法。

拌合工艺对煤矸石细骨料混凝土流动性和力学强度的影响

洗选煤矸石具有杂质多、孔隙率大和吸水性强的特点,由其制备的混凝土流动性差、强度低。为解决上述问题,对洗选煤矸石细骨料混凝土的拌合工艺开展优化试验研究。首先对洗选煤矸石细骨料进行预湿处理,然后通过一次投料法来拌合混凝土,研究附加水量和预湿时间对混凝土拌合物流动性及硬化后强度的影响,最后利用扫描电镜观察预湿处理工艺对混凝土微观形貌的影响,并借助Image J软件对微观图像进行灰度分析。结果表明:随着附加水量的增加,混凝土拌合物的坍落度呈现上升的趋势,7 d和28 d抗压强度均随之增加;煤矸石细骨料预湿时间越长,拌合物坍落度越大,7 d和28 d抗压强度先增大后减小。预湿处理可以促进生成更多的C—S—H凝胶,改善混凝土的微孔结构,提高密实度。洗选煤矸石细骨料按饱和吸水率的100%加入附加水,预湿60 min后拌合的混凝土,可获得较好的坍落度和较高的抗压强度。研究成果有望为洗选煤矸石混凝土的商业化应用提供理论指导和技术支撑。

铜尾矿在水泥基材料中应用的研究进展

综述了铜尾矿的物理、化学性质,对铜尾矿在水泥基材料中的应用进行了分析与展望。铜尾矿含有丰富的矿物成分,可作为矿化剂、铁质原料、代替粘土生产水泥熟料,铜尾矿可降低水泥熟料烧成温度,提高熟料质量和产量。铜尾矿具有与火山灰质材料相似的矿物物相,用作混合材可降低水泥生产成本。铜尾矿作为细集料或掺合料用于混凝土,具有较好的强度特性和耐久性能。利用铜尾矿制备加气混凝土、蒸压灰砂砖、蒸养标准砖等新型墙体材料,可节约大量能源与资源。

铜尾矿粉对复合胶凝体系强度和微结构的影响

为阐明铜尾矿粉在水泥铜尾矿粉复合胶凝体系中的作用机理,制备了铜尾矿粉掺量分别为15%,30%和45%的水泥铜尾矿粉净浆试样,并采用抗压强度活性指数和水化活性贡献率等指标,定量分析了铜尾矿粉研磨时间和养护温度等活性激发方式对净浆试样抗压强度的影响;用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)观察了净浆试样水化产物的微观结构.结果表明:常温养护条件下,增加铜尾矿粉掺量将降低净浆试样的抗压强度,但对其后期强度增长有利;当铜尾矿粉掺量为45%时,铜尾矿粉的水化活性很低,浆体中存在大量孔隙;铜尾矿粉在水泥浆体中没有形成新的晶相,直到28 d龄期时铜尾矿粉的活性才被激发;增加研磨时间可显著提高铜尾矿粉的水化活性;在增加养护温度的同时增加铜尾矿粉的研磨时间,可进一步提高净浆试样的抗压强度,但对其后期强度增长不利.

TiO2@蒙脱石复合凝胶制备及对染料废水的处理

基于蒙脱石(MMT)纳米片与壳聚糖之间、羧甲基纤维素自身或与壳聚糖之间的氢键作用及链之间的交织缠绕作用,成功制备了Ti O2@MMT复合凝胶,对凝胶的组分及形貌结构进行了表征。结果表明,Ti O2@MMT复合凝胶具有三维多孔结构,有利于凝胶的分离和回收。考察了初始亚甲基蓝(MB)溶液p H值、凝胶Ti O2含量、凝胶用量及初始亚甲基蓝(MB)溶液质量浓度对MB染料催化降解性能的影响,发现在p H值为9,凝胶中Ti O2含量为40%,凝胶用量为200 mg/L的条件下,光照120 min,复合凝胶对200 mL质量浓度20 mg/L的MB染料降解率达100%。

TiO2/g-C3N4光催化材料的制备及其可见光降解性能研究

将纳米TiO2与尿素均匀混合,以密封热解的方法制备了二氧化钛/石墨相氮化碳(TiO2/g-C3N4)复合光催化剂。利用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜对复合光催化剂进行了表征,研究了TiO2/g-C3N4复合光催化剂的可见光降解性能、对染料的降解选择性和循环降解寿命。结果表明,TiO2与g-C3N4成功地结合在一起,制备的TiO2/g-C3N4复合光催化剂降解性能优于纯g-C3N4,降解过程中TiO2/g-C3N4反应速率常数是纯g-C3N4的2.22倍,对罗丹明B(RhB)的降解效果最好,循环5次后RhB降解率降低了14.3%。

超低热膨胀系数堇青石蜂窝陶瓷的原材料特性

以片状原材料制备了超低热膨胀系数堇青石蜂窝陶瓷。通过测试化学成分、粒度分布、物相组成、显微形貌和基本物理性能,分析了堇青石蜂窝陶瓷的性能特点及其原料特性。结果表明:制备的富铝堇青石蜂窝陶瓷具有超低的热膨胀系数0.51×10^-6/℃(室温~800℃),高纯的片状原料有助于降低蜂窝陶瓷的热膨胀系数;蜂窝陶瓷中堇青石晶粒具有定向生长的特性;堇青石蜂窝陶瓷在低温阶段(<450℃)具有负热膨胀特性。研究成果对超低热膨胀系数堇青石蜂窝陶瓷的实际生产具有借鉴意义。

硅藻土对水泥铜尾矿粉胶凝材料性能的影响

针对铜尾矿粉-硅酸盐水泥力学强度差的问题,本文拟将硅藻土加入到该胶凝体系中,硅藻土以0.5%,1.0%,1.5%和2.0%等质量替代铜尾矿粉-水泥,测试了复合胶凝材料的流动度、凝结时间、吸水率、孔隙率、体积密度、力学性能和微观性能。结果表明,随着硅藻土掺量的增加,净浆的流动度降低,凝结时间缩短,吸水率和孔隙率减小,体积密度增大,砂浆的抗压强度和抗折强度增加。净浆养护28 d后,硅藻土的加入使得净浆中的SiO_(2)和Ca(OH)_(2)晶体含量减少,C-S-H(水化硅酸钙)凝胶增多,整体比较致密。

多孔水泥砂浆的制备及其作为光催化剂载体性能的研究

以十二烷基硫酸钠作为发泡剂制备多孔水泥砂浆,研究了发泡剂用量对多孔水泥砂浆性能的影响,以及负载TiO2后其对亚甲基蓝溶液光催化降解性能的影响。结果表明,当发泡剂与水泥质量比小于0.15∶30时,随着发泡剂用量的增加,浆体凝结时间延长,水泥砂浆的体积密度和力学强度降低,吸水率和孔隙率增大。当发泡剂与水泥的质量比为0.15∶30时,养护3 d后负载TiO2对亚甲基蓝的降解效果最好,在碱性溶液比在酸性溶液中降解更好,对亚甲基蓝的循环降解寿命较好。制备的多孔水泥砂浆是光催化剂的良好载体。

半预制圈梁构造柱砌体结构变形量估计仿真

构造柱砌体结构存在无限未知量,导致变形量估计过程中无法有效检测到砌体结构极限承载力、剪切变形占比和相对刚度,提出半预制圈梁构造柱砌体结构变形量估计方法。利用有限元分析法对砌体结构中的混凝土结构、钢筋结构等构件进行砌体结构的相关本构分析;根据分析结果构建半预制圈梁构造柱砌体结构的各向异性弹塑性变形模型,获取半预制圈梁构造柱的动态线性变换量,结合Rankine与Drucker-Prager双结合屈服准则计算变换量,以此完成半预制圈梁构造柱砌体结构变形量估计。测试结果表明,能够有效监测到砌体结构的极限承载力、剪切变形占比以及相对刚度,从而提高砌体结构变形量估计的精准度。

延性节点钢框架结构损伤多重分步识别仿真

延性节点钢框架结构损伤会对建筑整体稳定性和抗震性造成严重影响,因此保证延性节点钢框架结构一直处于健康状态具有重要的现实意义。针对主成分分析方法、基于统计矩方法和模态参数识别方法等三种传统结构损伤识别方法准确性低的问题,研究一种新的延性节点钢框架结构损伤多重分步识别方法。方法首先利用无线传感器系统采集延性节点钢框架结构的振动响应数据,然后利用主成分分析方法对响应数据进行降维处理,再然后利用小波分析方法定位结构损伤位置,最后利用人工免疫算法确定钢框架结构损伤程度。结果表明,与三种传统结构损伤识别方法相比,利用本方法进行延性节点钢框架结构损伤识别,F分数值更接近1,由此证明本方法识别损伤的准确性更高。

湖南某白钨尾矿回收低品位萤石矿的试验研究

湖南某白钨矿浮选尾矿中CaF2含量18.45%,属于低品位萤石矿资源,具有一定的回收价值,针对矿样组成性质,采用高梯度磁选机进行磁选抛废,磁选后的尾矿非磁性产品采用碳酸钠为调整剂、酸化水玻璃为抑制剂、油酸钠为捕收剂,进行"1次粗选、1次扫选、6次精选"的浮选闭路试验流程,最终得到萤石精矿中CaF2品位为96.93%、CaF2回收率为64.25%,为该白钨矿浮选尾矿中萤石的回收提供了试验方案。

方解石对白铅矿硫化浮选性能影响研究

通过浮选实验、吸附量测试、Zeta电位测试等方法研究了方解石对白铅矿硫化浮选的影响。结果表明,丁基黄药作用下白铅矿的可浮性较好,而方解石基本不可浮;方解石粒度对白铅矿硫化浮选影响较大,粒度越小白铅矿硫化浮选性能越差;pH=9.5左右时,白铅矿表面荷负电,方解石表面荷正电,两种矿物由于静电吸引作用而发生异相凝聚,使微细粒方解石罩盖在白铅矿表面,从而降低硫化钠在白铅矿表面的吸附,抑制白铅矿的浮选。

水泥净浆光催化涂层的制备及其对有机染料的降解性能

提出了一种新型的细线涂抹法制备具有光催化涂层的水泥净浆。通过扫描电镜,研究了光催化剂的分布,测试了光催化剂含量和溶液pH对光催化性能的影响。本研究提出的细线涂抹法及制备的光催化水泥净浆为工业废水处理技术提供了新的方向。

水热法制备Mn掺杂ZnO及其光催化性能研究

ZnO是一类具有广阔应用前景的光催化材料,但是光生载流子复合率高等问题限制了其进一步应用。本研究使用水热法制备了Mn掺杂ZnO粉体,测试了该粉体的物相组成、孔隙结构、发光性质和光催化性能。结果表明,当Mn替代0.5%Zn时,Mn占据了ZnO晶格中Zn的位置,粉体粒度小、比表面积大,抑制了光生载流子的复合,降低了禁带宽度,拓宽了光的响应范围。在8 W、365 nm紫外光条件下光照70 min后,制备的Mn 0.05 Zn 0.95 O粉体对刚果红降解率达到了97.4%,COD去除率达到了76.34%;Mn 0.05 Zn 0.95 O对罗丹明B吸附最好,对亚甲基蓝降解最好;对刚果红连续降解4个循环后,降解率降低了6.6%。该研究成果为光催化降解有机废水提供了技术支撑。