无机非金属材料工程专业人才培养改革与探索

根据国家战略需求和行业发展趋势,依托材料学科优势和优质科研教学资源,武汉理工大学无机非金属材料工程专业明确以“传统无机非金属材料转型升级+无机非金属新材料”为专业发展方向,创新科研型与工程应用型并行人才培养模式,建设专业特色发展方向教学科研团队,开展课程体系教学改革与创新,形成专业基础扎实、科研/工程应用能力突出的人才培养体系,培养出的毕业生在无机非金属材料领域具有显著行业竞争力,服务于无机非金属材料行业发展。

高校专业教师全民班主任育人工作模式创新与探索

高校班主任作为“三全育人”的重要组成部分,对大学生的思想、专业能力和个人发展起到了关键的引导作用。针对传统高校班主任育人工作存在的班级学生全员培养难覆盖、全面成长难保障等问题,创建“一班多教师,一师多年级”高校班主任多阶段全过程育人工作新模式,实现专业教师全民班主任,开展大学生不同学习阶段的思想政治引领、专业学习指导和个性化能力锻炼等全方位的育人工作。同时创建高校班主任全方位育人能力提升机制,提升班主任班级思想政治素养和育人能力,保障大学生的全面健康成长。

碳酸化钢渣磷石膏复合胶凝材料及其力学性能研究

为了提高磷石膏胶凝材料的力学性能,采用钢渣的碳酸化活性固化磷石膏制备了复合胶凝材料。研究了钢渣的碳酸化活性与钢渣与磷石膏相对比例对复合胶凝材料力学性能的影响,探讨了碳酸化钢渣和磷石膏之间的相互作用机制。研究表明:钢渣具有极高的碳酸化活性,随着钢渣掺量的增加,复合胶凝材料力学性能显著提高;当钢渣掺量大于40%时,复合胶凝材料抗压强度大于70 MPa,软化系数大于0.87。机理分析表明:磷石膏粉隔离了钢渣粉,提高了钢渣粉颗粒间距,使单颗粒钢渣粉的碳酸化反应更为充分。同时钢渣碱性物质与磷石膏酸性物质中和会降低体系碱度,钢渣浸出的钙离子可结合磷石膏中氟离子和磷酸根离子,对有害离子起到化学固化作用。

石灰石粉对水泥基材料水化动力学的影响

利用TONI差分量热仪,测量了石灰石粉掺量分别为0,30%,50%(质量分数,下同)以及粉煤灰掺量为50%的水泥基材料水化放热速率和水化放热量曲线.运用动力学方法进行分析,得到了反应速率常数K,水化度α,反应级数N等动力学参数,并依此评价了石灰石粉对水泥基材料水化机理和水化过程的影响.结果表明,石灰石粉对水泥基材料的早期水化有促进作用,特别是当石灰石粉掺量为50%时,水化迅速由NG过程向I过程转变,影响尤为明显.

石灰石粉在水工混凝土中的应用研究综述

在水工混凝土中应用石灰石粉,是绿色混凝土的发展方向之一。阐述了在水工混凝土中掺用石灰石粉国内外的研究现状,分析了掺入石灰石粉对水工混凝土宏观及微观性能的影响,总结了研究中存在的问题与不足,提出了掺入石灰石粉后,在配合比设计、水泥基材料的水化动力学模型、抵抗接触溶蚀、渗透溶蚀能力、硅灰石膏破坏的影响及作用机理等方面的研究方向。

掺合料对超高性能水泥基材料强度的影响

试验采用正交设计方法,研究了石灰石粉、硅粉、粉煤灰等掺合料的掺量及水胶比对超高性能水泥基材料强度的影响,试验结果表明:抗压强度的影响因素次序为水胶比>石灰石粉掺量>粉煤灰掺量,抗压强度随着水胶比和石灰石粉掺量的降低、硅粉掺量的增加而提高;粉煤灰掺量对抗压强度的影响较小。石灰石粉的掺入对抗压强度的影响较小,在配制超高性能水泥基材料时适量的掺入石灰石粉是经济可行的。

不同掺合料对碱-硅反应的抑制及比较研究

在掺合料对碱-硅反应的抑制机理基础上,根据不同矿物掺合料对碱-硅反应的抑制试验结果,比较并分析了四种掺合料对碱-硅反应的抑制效果。结果表明,硅粉对混凝土碱-硅反应的抑制效果最好,当硅粉掺量为15%时,抑制率可超过90%;粉煤灰和石灰石粉的抑制效果次之,而矿渣的抑制效果相对较差。

含玻璃粉砂浆的ASR风险及抑制效果研究

废弃玻璃磨细成粉料后用作混凝土辅助胶凝材料,不仅可以控制ASR(alkali-silica reaction,碱-硅反应),而且还能激发其火山灰活性。采用砂浆棒快速法,将玻璃粉代替标准砂用作骨料,研究各种骨料替代率条件下的砂浆棒ASR膨胀率大小。掺量为50%时,14 d ASR膨胀率最大。将玻璃骨料与标准砂以1∶1比例成型试件,探讨各种玻璃粉细度、掺量、养护温度、龄期条件下对砂浆棒ASR反应的抑制效果,粉磨时间越长,砂浆棒膨胀率呈降低趋势,掺入粉磨1h玻璃粉在相同掺量下对砂浆棒膨胀率的抑制效果最明显。养护温度对砂浆棒早期膨胀率起主导作用。

石灰石粉对水泥早期性能的影响

试验采用砂浆试件,分别掺入15%、30%以及50%的石灰石粉,以早期抗折、抗压强度及水化热为研究对象,并以粉煤灰作对比研究石灰石粉对水泥早期性能的影响。研究结果表明:石灰石粉掺量为15%时,试件早期抗折、抗压强度均降低非常小,并随着水灰比的增大而加剧;同时,试件早期抗折、抗压强度随石灰石粉掺量的增大而降低,与粉煤灰相比相同掺量时石灰石粉对试件早期抗折、抗压强度的降低作用较小。石灰石粉对水泥早期水化有促进作用,选择石灰石粉作为混凝土掺合料是经济可行的。

蒸养条件下矿粉、粉煤灰对高铁相硅酸盐水泥基材料毛细孔和抗侵蚀性能的影响

为提高蒸养高铁相硅酸盐水泥(HFC)构件的抗侵蚀性能,推进HFC在海洋工程中的应用,本文通过力学性能测试、毛细孔测试、氯离子固化测试及X射线衍射等手段,研究了50℃蒸养条件下矿粉(SL)和粉煤灰(FA)对HFC水泥基材料毛细孔结构和抗侵蚀性能的影响。结果表明,由于SL具有较高的火山灰反应活性,掺入SL可以提高蒸养HFC砂浆的早期力学性能,同时降低HFC砂浆的28 d毛细孔率。掺入FA显著降低了HFC砂浆的早期力学性能,且后期强度增长缓慢,但FA的“微集料”效应导致HFC砂浆的毛细孔率降低。氯离子固化结果表明,SL促进了水泥对氯离子的物理吸附,而FA促进了水泥对氯离子的化学固化,SL和FA均提高了复合胶凝材料的氯离子结合能力。

高温蒸养与偏高岭土对高铁相水泥性能的影响

采用多种测试方法,分析了高温蒸养和外掺偏高岭土(MK)对高铁相水泥(HFC)宏观和微观性能的影响及其演变机制.结果表明:高温蒸养为胶凝材料的水化反应提供了动力,加快了水化速率,促进了水化硅酸钙(C-S-H)凝胶与水化硅铝酸钙(C-A-S-H)凝胶的生成;偏高岭土参与水化,消耗了氢氧化钙,降低了体系碱度,引入更多的Al,促进了C-A-S-H凝胶的生成,改善了HFC孔隙结构,提升了HFC对氯离子的吸附和固化能力;高温蒸养与偏高岭土的耦合作用提高了HFC中C-A-S-H凝胶含量,提升了高铁相水泥基材料的抗氯离子侵蚀性能.

混凝土骨料碱活性及掺粉煤灰抑制效果研究

采用快速砂浆棒(法ASTM1260)对湖北地区某水电工程拟用骨料碱活性及其抑制进行了试验研究。试验针对三种不同料源砂石骨料的检测确定,"S2"为碱活性骨料;其它5种骨料14d的膨胀率均介于0.1%～0.2%之间。延长龄期至28d时,除了"G1"的膨胀率为0.184%外,其它5种均超过0.20%,到100d时,G1、G2、G3的膨胀率均超过0.288%,120d龄期时,S1、S2、S3的膨胀率均超过0.326%,说明随着龄期的延长膨胀还在发展。通过掺粉煤灰,对6种骨料的碱活性抑制进行了研究,结果表明,当粉煤灰掺量为10%以上时,采用粉煤灰对砂浆棒膨胀进行抑制都具不同程度的效果。对G1、G2当粉煤灰的掺量达到15%时,对S1、S2、S3、G3当粉煤灰的掺量为20%时,对砂浆棒的膨胀均有很好的抑制作用。

新工科背景下专业课程混合式教学改革创新研究——以海洋与材料课程为例

随着国家海洋大开发战略的逐步推进,引导学生认识海洋,了解海洋,培养学生利用海洋、开发海洋的技术能力迫在眉睫。海洋与材料课程秉持学生为中心的教学理念,结合MOOC在线辅导,从思政教育、教学理念、教学整体以及考核方式四个方面进行创新改革,主要目的在于传授前沿科学知识,使学生了解国家海洋战略的进展,培养学生的家国情怀和爱国意识,提高学生自主学习、团队协作、动手操作等方面的能力,继而投身海洋开发建设中。

成人高等教育课程思政教学改革探索研究——以《工程管理》课程为例

课程思政是新时代高校立德树人根本任务的战略举措,作为高等教育重要组成部分,成人高等教育的课程思政教学改革成为研究重点。《工程管理》课程针对成人高等教育学生自主学习特点,充分发挥线上数字化教学优势,通过明确课程思政目标、发掘课程思政元素、优化教学模式、完善考核评价和建立课程评价机制五个方面进行课程思政建设,加强学生对工程项目管理的概念、内容和工具方法的学习,塑造学生正确的价值观,增强学生专业认同感,培养学生的家国情怀和行业责任感,激发学生投身国家重大工程项目建设,成为能肩负国家富强、民族复兴大任的新时代专业人才。

复合侵蚀环境下含石灰石粉砂浆的劣化行为

为研究混凝土在掺入石灰石粉后的抗复合侵蚀性能,采用不同含量的石灰石粉制备水泥净浆及砂浆试件,将其浸泡在盐酸与硫酸镁复合侵蚀溶液中展开试验。运用p H测试仪测试溶液的p H值变化,并通过强度试验及XRD能谱分析,观测不同侵蚀时间下水泥砂浆试件强度和侵蚀产物的变化,揭示石灰石粉对水泥砂浆抗盐酸与硫酸镁复合侵蚀性能的影响。结果表明:前期侵蚀溶液的p H变化较快,后期较慢;在侵蚀28d之前,砂浆试件的强度呈上升趋势,28 d之后随着石灰石粉掺量的增加,强度呈下降趋势。侵蚀过程中主要表现为酸与氢氧化钙和碳酸钙的反应,镁离子侵蚀并不明显;由于硫酸根离子的存在,侵蚀过程中会生成石膏,可延缓侵蚀进程。

无机非金属材料工程专业岗位实习教学创新改革与探索

随着新工科建设理念的提出,在实践创新和个性化能力方面对实践教学提出了新的要求。岗位实习是无机非金属材料工程专业实践能力培养体系的关键环节,对培养学生的工程实践能力和专业素养起到支撑作用。本文结合新工科建设理念,根据学生多样化、个性化发展的实践需求,从创建岗位实习前期MOOC(Massive Open Online Course,慕课)、多阶段全过程跟踪性评价教学模式、“一生一策”个性化培养、教学师资队伍建设和多元化考核评价五个方面进行创新改革探索,形成培养具有专业综合能力的工程应用型人才岗位实习教学新体系,为推动无机非金属材料工程专业在新工科建设中的标杆作用奠定坚实的基础。

高铁低钙硅酸盐水泥体系的抗氯离子侵蚀性能研究

为了改善水泥基材料的抗氯离子侵蚀性能,提出高铁低钙硅酸盐水泥体系[C4AF≥18%,C3S≤50%,层状双氢氧化物材料(LDHs)]。分别制备了矿相组成为(18%C4AF,50%C3S)及(20%C4AF,48%C3S)的高铁低钙水泥熟料,探讨了高铁低钙水泥熟料的烧成制度和材料特性;测试了硬化高铁低钙水泥浆体的3、7、28 d抗压强度及28 d氯离子扩散系数,研究了0%～8%掺量的LDHs对高铁低钙水泥体系的力学性能及抗氯离子侵蚀能力的影响。结果表明,C4AF含量为20%的高铁低钙水泥熟料比C4AF含量为18%的高铁低钙水泥熟料的结晶度高;掺LDHs的高铁低钙水泥基材料的3 d和7 d强度有所提高,当掺量为2%时强度达到最大;高铁低钙水泥体系通过提高水泥熟料中的铁相含量、降低硅酸三钙含量、引入具有离子固化能力的LDHs,显著改善了其抗氯离子侵蚀性能,当LDHs掺量为4%时,高铁低钙水泥基材料抗氯离子侵蚀能力最强。

改性粉煤灰对改善高铁相水泥砂浆性能的研究

为了进一步提升海洋工程中所用水泥基材料的抗海水侵蚀能力,提出在粉煤灰表面接枝憎水性油酸小分子,与一种新型高铁相水泥(C4AF≥18%,C3S≤50%)进行复合,制备改性水泥砂浆以提高砂浆基体的憎水性,从而改善砂浆的抗渗性能。研究结果表明:①若油酸改性粉煤灰的比例超过3%,水泥砂浆的力学性能会明显降低,但是其抗渗性能得到较大提升。这是由于离子在混凝土中的渗透是以水为介质,利用油酸改性后的粉煤灰在砂浆中均匀分布,使得基体具有良好的憎水性,因此砂浆整体的抗氯离子渗透性能得以提升。②选择蒸汽养护的方式能使高铁相水泥砂浆的早期强度得到提升。这是由于环境温度升高加快了水化反应速率,有利于促进水化反应进程,提高砂浆早期强度,而水化反应加快也会促进氢氧化钙的产生,使粉煤灰的二次火山灰反应提前,因此空白组砂浆的28 d强度较有所提升。

Effects of Carbonation and Freeze-thaw Cycles on Microstructure of Concrete

The hydraulic concrete durability under the alternation of freeze-thaw and carbonation has been systematically investigated in this work, where both the micro part and the microscopic characteristics of concrete interface were analyzed based on computed tomography（CT） test and scanning electron microscopy（SEM）. Average CT numbers of each section, declined at water-cement ratio of 0.35, increased at 0.45, and changed a little at 0.55. The specimen in the absence of fly ash exhibited less types of hydration products and the surface was observed to be a needle-like ettringite, with a relatively dense overall structure. However, with the increase of fly ash content, pores and micro-cracks of specimen structure increased. Hexagonal flake calcium hydroxide, present in the specimen after the first carbonation, was negligible in the test pieces of the first freezethaw where the main hydration products were ettringite and calcium silicate gel. Regular hexagonal plates of calcium hydroxide exhibited in the interior of the specimen in which charring first occurred but calcium hydroxide rarely existed in the interior of the specimen in which freeze-thaw first occurred.

中低热水泥混凝土抗冲耐磨及抗裂性能试验研究

随着中低热水泥在水电工程中应用日益广泛,对其综合性能展开研究很有必要。以低热和中热水泥为胶凝材料,对掺PVA、硅粉及粉煤灰的混凝土抗冲磨性能进行了研究。试验结果表明,同强度等级条件下,对于采用长龄期设计的混凝土,低热水泥混凝土和中热水泥混凝土抗冲磨强度相当;采用28d设计龄期的混凝土,低热水泥混凝土抗冲磨强度稍低,但其自生体积变形对于混凝土抗裂性能更加有利。