“工程化学”课程思政的探索与实践

思政教育是落实立德树人根本任务的关键。针对“工程化学”的课程特点,探讨了其思政元素融入点及实施方法。通过热点新闻分享、线下线上课堂结合、理论联系实际、加强环保教育、根植绿色理念等方式,不仅可将课程思政融于专业教学,改善以往枯燥的授课模式,提升学生的学习兴趣,还可促进学生全面发展,培养学生的职业精神、创新意识和社会责任感,造就堪当时代重任的建设者和接班人。

石灰石粉改性膏状瓷砖背胶性能研究

研究了石灰石粉掺量对膏状瓷砖背胶在标准养护环境7天、28天龄期以及浸水、冻融和热老化环境下的拉伸粘结强度的影响。结果表明:LP40在热老化环境下的拉伸粘结强度改善尤为明显;在7天时LP40与LP0的拉伸粘结强度相比提高了50%,有效提升了膏状瓷砖背胶的早期粘结强度。XRD、SEM分析表明,石灰石粉可以填充界面砂浆孔隙,加速水泥砂浆水化,使瓷砖与砂浆界面粘结更为紧密。

葡萄糖酸钠对硫铝酸盐水泥水化历程的影响

本工作研究了不同掺量的葡萄糖酸钠对硫铝酸盐水泥浆体的凝结时间、抗压强度、水化热、电阻率、内部温度和水化产物的影响。结果表明:掺入葡萄糖酸钠后,水泥浆体的凝结时间延长,水化热与电阻率的发展延缓,硬化浆体的12 h抗压强度降低,但28 d抗压强度提高。当葡萄糖酸钠的掺量从0%增加到0.15%时,水泥浆体水化初期的水化热和电阻率均明显减小,表明水泥水化延缓,当其掺量增加到0.2%时,水泥浆体的24 h电阻率和3 d水化热均剧烈减小。掺入葡萄糖酸钠可促进β-C_(2)S的水化,但是使12 h水化产物钙矾石的热稳定性变差。

Mn掺杂纳米SnO_2的气敏性能研究

为了改善纳米SnO2的气敏性能,采用共沉淀化学法制备了不同Mn掺杂量的SnO2材料。利用XRD,SEM测试手段对材料进行了表征,并研究了材料的气敏性能。研究结果表明:Mn掺杂是一种替位式掺杂;Mn掺杂量为1%时,传感器对VOCs气体具有最佳的敏感性能,并在低温时表现出优越的酒精选择性和在300℃时展示出对不同体积分数酒精良好的响应—恢复特性。

全水性环氧树脂防水涂料的制备及性能研究

以水性环氧树脂为原料,添加水性环氧固化剂、填料、助剂等,制备出一种全水性环氧树脂防水涂料。研究了固化剂、填料、养护龄期对其性能的影响,结果表明:随着固化剂、填料添加量的增加,全水性环氧树脂防水涂料的干燥时间缩短,粘结强度先增大后减小;当环氧基与活泼氢当量比为1∶1、填料添加量为水性环氧树脂质量的100%时,涂料的物理力学性能和耐候性能最佳;随着养护龄期的延长,涂料在各类环境下的粘结性能均出现下降,但在龄期120 d时仍保持较好的粘结性能。

介孔SnO_2气敏性能研究

为了改善传感器的气敏性能,采用溶胶—凝胶法合成了介孔SnO2,并研究了其气敏性能。研究表明:与纳米SnO2相比,介孔SnO2气体传感器具有较高的酒精、二甲苯响应,在100～150℃对甲醛的响应也大大提升。在100～150℃,干扰气体为甲苯和二甲苯时,介孔SnO2表现远远优越于纳米SnO2的酒精选择性。在100,150,350℃,干扰气体为甲苯时,介孔SnO2也具有优越的甲醛选择性。介孔SnO2的响应时间较短,但恢复时间较长。

搅拌站回收浆液理化特性动态分析

研究了不同放置时间(0、4、8、12、24、36、48、60、72 h)回收浆液的含固量、密度、pH值、过滤时间、粒度分布及活性的变化规律。结果表明:随放置时间的延长,回收浆液的含固量、密度及pH值增大,过滤时间缩短,活性降低;随着放置时间的延长,回收浆液固体颗粒粒径分布范围变广,小粒径颗粒占比降低,大粒径颗粒占比升高;放置0~24 h是回收浆液理化特性变化的主要阶段,放置24 h之后其理化特性变化不再显著并逐渐趋于稳定。

新型水性聚氨酯防水涂料的制备与性能研究

采用甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚碳酸亚丙酯二醇(PPCD)、二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)、三乙胺(TEA)和乙二胺(EDA)为主要原料,制备了水性聚氨酯(WPU)乳液,再向体系中加入硫酸钡及其他助剂配制成水性聚氨酯防水涂料。探究了异氰酸根指数(R值)、DMPA含量、中和度及后扩链系数对水性聚氨酯防水涂料拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度和吸水率的影响。结果表明:当R值为1.55、DMPA含量为5%、中和度为100%、后扩链系数为40%时,制得的水性聚氨酯防水涂料的综合性能最佳。

纳米TiO_2对水泥基材料的增韧效果及作用机制

通过力学强度、SEM、XRD和MIP测试手段,研究了NT对水泥砂浆机械性能与微观结构的影响。结果表明,3%NT可显著提高水泥砂浆的抗拉和抗折强度,28 d时相比空白样分别提高了68.2%和63.2%;促进AFt的结晶析出,其含量较空白样提高了62.6%,并与水泥砂浆的抗拉和抗折强度呈现明显的正向关系;使28 d时硬化浆体内部孔隙率降低了37.0%,无害孔增加了41.0%,有害孔降低了37.9%,即孔结构明显细化并向无害孔转移。研究结果说明了3%NT可明显改善水泥砂浆韧性与密实度,并提出了NT对水泥水化晶体的形成具有模板成核作用和调控晶体生长效应。

纳米TiO_2对硫铝酸盐水泥早期水化的影响

通过维卡仪、等温量热仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等测试手段,研究了纳米TiO_2对硫铝酸盐水泥凝结时间、早期水化过程和水化产物的影响。结果表明,加入纳米TiO_2可以显著改善硫铝酸盐水泥早期凝结硬化过程,缩短水化诱导期,提前进入加速期和减速期,但是对稳定期的水化速率无明显影响。加入纳米TiO_2影响了晶体的形成速率和结晶度,但是不改变水化过程的类型,加入纳米TiO_2使水化产物结构密实,并导致其含量和微观结构发生一定程度的变化。

纳米SiO_2对硫铝酸盐水泥水化硬化的影响

研究了不同掺量纳米SiO_2对硫铝酸盐水泥抗压/抗折强度的影响,即掺入纳米SiO_2使水泥砂浆早期抗压/抗折强度显著提高,后期抗折强度未出现倒缩现象且具有较大的上升空间,掺3%纳米SiO_2水泥砂浆2,8h,1,3,28和56d抗折强度相比空白样分别提高了44.84%,41.80%,37.85%,37.78%,42.32%和65.03%。并通过XRD、SEM-EDS及水化热揭示了强度发展的影响机理。即水化早期的微集料填充作用、结晶成核作用使硬化浆体微观结构均匀密实,并促进了硫铝酸盐水泥8h前的水化;水化后期纳米SiO_2的火山灰效应进一步提高了水泥的水化程度。

新型混凝土表面防护材料的研究

以纳米SiO_2、硅灰、粉煤灰作为矿物掺和料对水泥基材料进行改性,形成混凝土表面防护层。利用RCM法测定氯离子扩散系数,并通过SEM、XRD、DSC等手段研究改性水泥基材料的水化产物组成及微观结构,分析改善机理。结果表明:混凝土表面砂浆防护层能将混凝土抗氯离子侵蚀能力提升56.75%,并且这种提升效果随着粉煤灰、硅灰、纳米SiO_2的掺入更加明显,且其提升能力依次增加;粉煤灰依靠其微集料效应及填充效应,增强了水泥石的密实程度;纳米SiO_2、硅灰依靠其火山灰活性促进水泥的水化并产生二次水化,进而提升抗氯离子侵蚀能力。研究结果说明了利用无机矿物掺合料对水泥基材料进行改性形成防护层可明显提升混凝土的抗氯离子侵蚀能力,为进一步研究无机混凝土表面防护体系提供了研究基础。

纳米SiO_2对硫铝酸盐水泥基材料物理力学性能的影响

研究了不同掺量的纳米SiO_2(NS)对硫铝酸盐水泥基材料力学性能和流动性的影响。结果表明:随着NS掺量的提高,新拌砂浆流动性逐渐降低。与未掺NS的砂浆相比,掺3.0%NS的砂浆在90d的抗折/抗拉强度分别提高了104.2%和90.2%,间接反映出硬化砂浆的韧性得到了改善。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和微分热重分析(DTG)揭示了强度产生机理,即NS早期的微集料填充效应、结晶成核效应以及后期微弱的火山灰效应,使得硬化浆体的微观结构更加致密,从而显著提高了硫铝酸盐水泥砂浆的强度。

纳米粒子/聚合物对水泥基材料强度和抗渗性的影响

研究了纳米二氧化钛(Nano-TiO_(2),NT)/苯丙乳液(Styrene-acrylic emulsion,SAE)复合对水泥基材料强度和抗渗性的影响,并通过它们对硬化水泥石水化特性及微观结构的影响分析了其作用机理。结果表明,SAE-NT复掺可显著改善单掺SAE引起的早期强度降低及对水化的延迟作用,降低水泥基材料的总孔容、有害孔和多害孔,细化孔结构,提高水泥熟料的水化程度及C-S-H凝胶的聚合度,从而提高水泥基材料的强度和抗渗性。研究成果对纳米粒子/聚合物在水泥基材料中的复合应用具有一定的指导意义。

纳米TiO_2对粉煤灰水泥体系物理力学性能的影响

研究了纳米TiO_2(NT)对粉煤灰(FA)水泥基材料(粉煤灰20%,40%等量取代水泥)物理力学性能的影响。首先测试了不同NT含量的FA水泥砂浆的流动度和净浆的凝结时间,然后测试了3,7,28和90d水泥砂浆的抗压强度。研究结果显示,NT的掺入可以加速初凝和终凝,降低流动度,FA具有相反的作用。NT可显著提高砂浆的早期抗压强度而对后期强度发展不利。然而,FA对后期强度发展的积极作用可以弥补NT的不利影响,最佳NT和FA掺量分别为3%和20%。接着通过XRD和SEM研究了NT对FA水泥基材料性能改善的机理。结果表明,掺入NT有助于水化产物的生成和沉淀。此外,在强度发展的过程中,NT可加速CH的消耗并提高FA的火山灰反应程度,形成更多的C-S-H,并且NT还可改善FA水泥砂浆的界面过渡区(ITZ)。

单组份助磨剂在水泥粉磨和水化过程中增强效果的比较

助磨剂可以有效提升水泥粉磨效率,增加水泥强度。由于助磨剂参与了水泥的粉磨和水化两个过程,因此比较两过程中助磨剂作用效果可以加深对助磨剂作用机理的认识。以丙三醇、三聚磷酸钠、三乙醇胺为例,采用水泥粉磨之前加入助磨剂和水泥粉磨后加入助磨剂两组对比实验的设计,结合多种测试手段,分析了助磨剂的助磨作用效果和化学作用效果。

纳米SiO_(2)与VAE复合改性水泥基材料的耐久性能

研究了单掺乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳胶粉(VAE)和复掺VAE/纳米SiO_(2)(NS)对水泥基材料抗氯离子渗透性能、抗硫酸盐侵蚀性能和吸水率的影响,并通过X射线衍射仪、热分析仪、扫描电子显微镜、压汞仪和红外光谱仪等探究了其作用机理.结果表明:单掺VAE和复掺VAE/NS均可提高材料的抗氯离子渗透性能以及抗硫酸盐侵蚀性能,降低其总吸水率,且复掺效果优于单掺;单掺VAE可以改善材料的水化特性,有害孔和多害孔减少了65.3%,但增大了最可几孔径和界面过渡区的钙硅比;复掺VAE/NS可进一步改善材料的水化特性,有害孔和多害孔减少了82.6%,提高了水化硅酸钙(C-S-H)的生成量和聚合度,增强了材料的耐久性能.

硬石膏对硅酸盐水泥-铝酸盐水泥体系性能的影响

研究了硬石膏掺量(0%,1%,2%,3%)对硅酸盐水泥-铝酸盐水泥复合体系抗压强度和干缩性能的影响。结果表明:随着硬石膏掺量的增加,在水化早期,硅酸盐水泥-铝酸盐水泥二元体系的抗压、抗折强度变化不大,水化后期,硬化砂浆的抗压抗折强度在2%硬石膏掺量时达到最大;随着硬石膏掺量的增加,硅酸盐水泥-铝酸盐水泥复合体系的收缩率逐渐降低,且与预养护龄期无关。

二元体系碱激发胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能研究

以粉煤灰、矿粉、偏高岭土为主要原料制备二元体系复合碱激发胶凝材料,将不同配比的复合碱激发胶凝材料以不同浸泡方式在5%(NH_(4))_(2)SO_(4)溶液中侵蚀120 d,并通过测定力学性能来优化制备方案,接着利用扫描电镜(SEM)分析不同体系的侵蚀破坏机理。结果表明:粉煤灰-矿粉基(FA-SP)最佳配比为2∶3,且在半浸泡下强度损失严重,出现大量裂缝和盐结晶。偏高岭土-矿粉基(MK-SP)最佳配比为1∶1,结构稳定,半浸泡组与全浸泡组外观形貌没有明显差异,具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,受NH_(4)^(+)侵蚀作用小。

超细粉料对膏状瓷砖背胶性能影响研究

研究了三种不同比表面积超细粉料改性膏状瓷砖背胶在标准、浸水、冻融以及热老化养护条件下的拉伸粘接强度。结果表明,当超细粉料掺量为10%时,改性后的膏状瓷砖背胶28 d拉伸粘接强度在四种养护环境下综合性能均达到最佳,其中标准及冻融循环养护条件下的拉伸粘接强度改善尤为明显;改性后的膏状瓷砖背胶施工性和涂布面积较普通膏状瓷砖背胶有明显提升,有效降低了单位面积膏状瓷砖背胶的施工成本。