配合比参数对C30高性能混凝土抗碳化性能影响算法分析

基于配合比参数,对C30高性能混凝土抗碳化性能的影响进行了探讨,得出了随着矿粉用量的增加,21 d抗压强度随之提高;随着粉煤灰掺量的降低,21 d抗压强度随之提高;C30混凝土126 d的碳化深度明显小于21 d的碳化深度,C30各组试件的21 d的平均碳化深度为7.57 mm;126 d平均碳化深度为6.51 mm。随着矿物粉用量的增大,粉煤灰用量的减小,混凝土的抗碳化能力增强。以C30-07矿粉与水泥混合料的比例为38%时,C30水泥混合料的最佳混合比例为C30-07矿粉与水泥混合料的最佳混合比例。在龄期从21 d提高到126 d时,随粉煤灰掺量比例的下降,C30混凝土试件碳化深度下降值随之减小,从1.31 mm降低为0.91 mm。利用试验数据,对混凝土的碳化过程进行了预测,结果发现,影响粉煤灰混凝土的碳化的因素比较复杂,将各模型使用应和工程相结合,对混凝土的碳化深度更好预测。利用Matlab对水泥砂浆的碳化厚度进行了线性回归分析,得到了水泥砂浆21 d后碳化厚度的计算方法。

紫外线下纳米TiO_(2)改性涂层混凝土抗碳化性能研究

为提升涂层混凝土在紫外线照射下的抗碳化性能,通过引入不同掺量金红石型纳米TiO_(2)对水泥基结晶涂层和聚氨酯涂层进行改性。结果表明:紫外线照射一定程度上会削弱涂层混凝土的抗碳化性能;使用纳米TiO_(2)改性后,两种涂层混凝土在紫外线照射下的抗碳化性能均得到了不同程度的提升,随着纳米TiO_(2)掺量的增加,两种涂层混凝土抗碳化性能均呈现先提升后降低的趋势,其中水泥基结晶涂层中纳米TiO_(2)最优掺量为2%,聚氨酯涂层中纳米TiO_(2)最优掺量为1%~2%,紫外线照射下纳米TiO_(2)对聚氨酯涂层混凝土抗碳化性能的提升最为明显。

碳化复合桩(MCP)原理与应用试验研究

介绍了一种基于MgO碳化固化软弱土技术的碳化复合桩(MCP),通过透气管桩向MgO搅拌桩注入CO_(2)气体进行碳化形成新型复合桩。进行了室内模型试验,通过对碳化过程和碳化后的温度、物理、力学等特性的分析,论证了该技术在粉土和淤泥质土中的适应性,结果表明,在MgO充分水化的条件下,不同深度的碳化反应较为均匀;在透气管桩外围存在有效碳化距离和最大碳化距离,在有效碳化距离内可获取良好的碳化效果,揭示了MCP的形成机理与影响因素。在室内试验基础上开展了现场应用试验,结果表明,MCP施工工艺方便、成桩效果好且桩身强度均匀,碳化桩体标贯击数均值为39;其单桩竖向极限承载力为1920 kN,相对于PHC管桩提升37%。室内与现场试验表明,MCP复合桩兼具固碳与加固效果,对岩土工程低碳化发展具有重要意义。

碳化与疲劳耦合作用下铁路桥梁的结构动力响应研究

为研究碳化与疲劳荷载耦合作用对既有铁路桥梁结构动力响应的影响,建立混凝土碳化与疲劳荷载耦合损伤模型;以朔黄铁路线上一典型预应力混凝土简支T梁为例,提出碳化与疲劳荷载耦合作用下主梁的碳化深度影响因素及随年限发展模型,并结合实测桥梁碳化数据,验证耦合损伤模型的准确性;利用有限元软件计算不同服役年限下既有铁路桥梁结构的动力响应,研究碳化与疲劳荷载耦合作用对既有铁路桥梁结构动力响应的影响。结果表明:提出的碳化与疲劳荷载耦合损伤模型计算结果与实测碳化深度吻合较好,表明耦合模型的可靠性。当桥梁服役年限为10年以内时,疲劳荷载对桥梁结构的碳化影响不大;随着服役年限的增长,疲劳荷载对桥梁结构碳化的影响越大;当服役年限为100年时碳化与荷载疲劳耦合作用下的碳化深度为仅碳化时的3倍。桥梁跨中截面竖向位移和动应变峰值随服役年限的增加而减少,加速度响应峰值随服役年限的增加有一定波动,整体趋势将减少。

森林土壤不同粒径颗粒的碳矿化研究

土壤是由不同粒径颗粒组成的,各粒径颗粒的性质差异大、在土壤中的空间位置不同。为了研究它们各自碳的变化差异,评估这些颗粒在土壤有机碳稳定和周转中的作用。选择亚热带阔叶林土壤,采用物理分组的方法,获得不同粒径土壤颗粒(>2000、2000~250、250~53、<53、53~20、20~2、<2μm),与全土等质量开展矿化试验,研究碳矿化量差异、主要碳形态变化及其相互关系,反向探究不同粒径颗粒在全土壤中的作用。结果表明,不同粒径颗粒按照质量比例作为权重计算的CO_(2)累积排放量、全碳、C/N、芳香性指数、游离氧化铁含量占全土的95.0%~101.8%。<2μm和20~2μm土壤颗粒CO_(2)累积排放量显著高于其他颗粒和全土。全土及各颗粒土壤CO_(2)累积排放量与比表面积、总孔隙体积、全碳、土壤可溶性有机碳(DOC,Dissolved organic carbon)、土壤微生物生物量碳(Soil microbial biomass carbon,MBC)、易氧化有机碳、游离氧化铁呈正相关性,而与C/N呈负相关性。通过对不同粒径颗粒16个指标降维分析,综合特征指数显示<2μm和20~2μm颗粒最高,即它们的综合作用最大。因此,全土壤的碳变化可追溯到土壤不同粒径颗粒碳的不同变化及关系,且土壤小粒径的团聚或被大粒径颗粒包闭可能是降低全土碳矿化的机理之一,有利于维持全土壤碳的稳定或增加保存。

生物酶辅助氧化镁碳化过程砂土加固试验研究

基于微生物或酶诱导碳酸盐沉积(即MICP和EICP)过程的固土技术具备固化强度高、环境友好等特点,但是目前也存在处理效率低、耗时长等局限。为克服这些局限,研究一种新型高效的生物固土技术,即基于植物脲酶辅助氧化镁碳化(酶辅助碳化)过程的固土法,探索其处理方法、效果和作用机理,并与单纯的氧化镁碳化、EICP和水泥等方法进行比较。结果表明,采用酶辅助碳化加固法时,一遍处理强度可达0.92 MPa,且试样的强度显著高于单纯氧化镁处理(0.30 MPa)、EICP处理(0.28 MPa)和水泥处理(0.69 MPa)。酶辅助碳化加固法处理试样的制备方式对强度影响较大。与注入法相比,采用拌和法处理的试样强度高了3倍。此外,添加少量脱脂奶粉后,酶辅助碳化加固法处理试样的强度进一步提升了约70%,达到1.30 MPa。通过微观结构和矿物成分分析发现,酶辅助碳化处理后,固化物填满了砂颗粒之间的孔隙,将砂颗粒结合在一起,形成稳定网格空间结构,与不添加脲酶的试样相比,其中的水合碳酸镁混合物含量较高,中间产物水镁石含量较低。

3D打印混凝土抗碳化性能各向异性及成因分析

受挤出式工艺的影响,3D打印混凝土中存在较多的界面,影响着打印混凝土的耐久性能。为了探明3D打印成型混凝土抗碳化性能的各向异性变化规律,通过碳化试验研究了三种水胶比3D打印混凝土沿X、Y、Z三个方向的碳化行为。基于压汞试验和X-CT扫描获取了3D打印混凝土的孔隙特征和分布规律,从微观层面阐释3D打印混凝土抗碳化性能的变化机理。结果表明:孔隙与3D打印混凝土的碳化行为有着密切联系,层条间界面因条带堆叠产生了更多孔隙,因而CO_(2)在界面位置扩散速度更快,碳化深度更大;受界面的影响,打印混凝土的抗碳化性能具有明显的各向异性;基体部位材料的抗碳化性能优于层间界面,层间界面的抗碳化性能优于条间界面;水灰比越低,材料抗碳化性能越好;当CO_(2)在混凝土中扩散时,受层条间大孔隙的影响,打印成型混凝土中形成了未碳化岛。

玄武岩纤维对C40混凝土高温后碳化的抑制作用

隧道衬砌混凝土的碳化问题尤为突出,而玄武岩纤维混凝土(BFRC)作为适用于隧道结构的高性能混凝土,其在常温下和火灾后的碳化机理尚不明确。开展了C40混凝土和玄武岩纤维混凝土的高温试验和快速碳化试验,监测了BFRC碳化深度的发展规律。基于半经验半理论模型,引入混凝土高温烧损层深度和高温后碳化速率等参数,建立了BFRC高温后碳化深度预测模型,分析了玄武岩纤维对混凝土高温后碳化深度发展的抑制作用。结果表明:掺入适量玄武岩纤维后,混凝土常温下碳化速率降低为原来的82%,高温烧损层深度大大降低,高温后碳化系数随温度的升高降低比例从21.5%达到37.5%,明显抑制了高温对混凝土碳化发展的影响,从而显著提高了混凝土的抗碳化性能。

盾构淤泥质废弃黏土氧化镁固化-碳化试验及碳化机制研究

盾构隧道施工产生的废弃土面临堆放、运输及处理等难题,将原材料丰富、生产耗能少、环境友好的MgO用于废弃土固化处理是一个值得探索的方法。通过改变MgO掺量a_(m)、养护龄期T、碳化时间H研究MgO固化-碳化淤泥质废弃黏土界限含水率w、无侧限抗压强度q_(u)、弹性模量E_(50),结合微观形貌及矿物成分变化规律探讨其固化-碳化机制。结果表明:MgO固化-碳化具有明显的加固土体效果,加固效果随a_(m)、T呈先上升后趋于稳定的趋势,随H呈先上升后下降的趋势;不同a_(m)、T下,碳化4h会使土体塑性指数I_(P)降低57%以上,土体可塑性显著下降;不同a_(m)和T的固化-碳化土q_(u)均在H为4h时取得峰值,最高可达1.4MPa,比碳化前强度提升了220%~350%;固化-碳化反应对土体的E_(50)提升受a_(m)影响较大,当a_(m)超过9%时,碳化4h试样的E_(50)增幅在500%左右;MgO固化-碳化过程中水化产物、碳化产物不断生成和发育,形成网状、花朵聚集状的形貌,填充土颗粒间的孔隙,增强了土颗粒间的胶结作用,土体结构更为密实。该研究为长三角地区土压盾构产生的淤泥质废弃黏土的固化-碳化处理与再利用提供了思路。

加速碳化条件下不同养护制度对碱矿渣混凝土钢筋锈蚀的影响

研究了加速碳化环境(CO_(2)浓度为20%)下,标准养护、饱和Ca(OH)_(2)溶液养护和蒸压养护对CaO+Na_(2)CO_(3)为激发剂的碱矿渣混凝土(CNC)中钢筋锈蚀的影响。结果表明,与标准养护相比,饱和Ca(OH)_(2)溶液养护不改变CNC的水化产物,但使其早期水化更加充分,因此平均孔径减小;蒸压养护使CNC水化产物由C-S-H凝胶转化为水榴石与11-?型的托勃莫来石,平均孔径和总孔隙率显著减小。在相同的加速碳化龄期下,与标准养护相比,饱和Ca(OH)_(2)溶液养护和蒸压养护的CNC碳化深度降低、CNC中钢筋发生高概率锈蚀时间延缓、钢筋失重率下降。与相同养护条件下的普通硅酸盐混凝土相比,标准养护和饱和Ca(OH)_(2)溶液养护的CNC中钢筋抗锈蚀能力远小于普通硅酸盐混凝土,而蒸压养护的CNC中钢筋抗锈蚀能力大于普通硅酸盐混凝土。

生物质碳化装备工作过程的仿真研究

玉米秸秆储量大而有效利用率低,碳化是解决农业生产废弃物资源化开发利用的有效途径,并且避免环境污染,针对碳化过程中,温度场和速度场的最优控制问题用ANSYS软件进行分析研究,建立了碳化筒模型,考虑了过量空气系数、热解气进量占比、物料颗粒在碳化筒内运动的速度和方向这些变量,仿真模拟了多个温度和速度的条件下的设备工作情况,并采集了对应的仿真试验数据,最终获得了碳化筒最佳温度为(500~600)℃,炉体最佳转速为10r/min≤n≤20r/min的结果,对行业具有指导意义。

纳米TiO_(2)混凝土抗碳化性能的试验研究

纳米TiO_(2)以同等质量代替水泥(0、1%、3%、5%)掺入混凝土中,对纳米TiO_(2)混凝土进行抗压试验和碳化试验,研究了纳米TiO_(2)的掺量对混凝土抗压强度和碳化深度的影响,建立了考虑纳米TiO_(2)掺量和碳化龄期的混凝土碳化深度模型。结果显示:掺入适量的纳米TiO_(2)对混凝土的抗压强度和碳化性能的改善有很好的促进作用,且随着纳米TiO_(2)掺入量的增加对两者的促进作用呈现先升高后降低的趋势,纳米TiO_(2)掺量为1%时对混凝土性能促进作用最好。通过引入纳米TiO_(2)对混凝土碳化深度的影响系数,改进碳化深度模型。模型预测数据和试验数据吻合度较高,可应用于纳米TiO_(2)混凝土碳化深度的预测。

秦岭陕西段农业碳排放时空分布特征与低碳化水平评价

秦岭陕西段不同地区农业碳排放的时空分布特征与低碳化发展水平对我国如期完成“双碳”目标具有重要的战略意义。将秦岭陕西段6市农业作为研究单元,首先,从农作物耕作活动碳排放、畜牧养殖碳排放和农田土壤碳排放3个维度构建农业碳排放衍生指标体系,以此测算秦岭陕西段6市的农业碳排放量;其次,对农业碳排放时空分布特征进行分析,采用TOPSIS法对各地农业低碳化水平进行评价。结果显示,秦岭陕西段农业碳排放量时间上呈上升趋向,空间上分为4个区域,即商洛与安康处于轻型区域,汉中、西安属于中型区域,宝鸡属于重型区域,渭南处于超重型区域。2003-2022年间各地农业低碳化水平处于较低水平的是渭南,较高水平是商洛、安康与汉中。

碳金融与传统物流业低碳化发展的互动关系

碳中和目标提出后,我国顺势推出了碳金融服务,这一举措盘活了碳排放资源,使得物流企业能够将剩余碳排放量用于交易,从而获得更多金融资金支持。因此,物流企业将通过多种措施达成节能减排目标,从而使其为获得更多金融资金而进行低碳化发展。然而目前,碳金融能否切实促进低碳化发展仍是学界争论的焦点。因此,本文将通过实证分析探究碳中和目标下碳金融与物流业低碳化发展的互动关系,以期为传统物流业低碳化发展提供指导依据。结果表明:贷款融资率在滞后一期和滞后二期中能够显著促进物流业碳排放增长,而抑制低碳化发展。贷款利率在滞后一期中能够显著促进物流业碳排放增长,而抑制低碳化发展。股票融资率在滞后四期中将显著促进物流业碳排放增长,而抑制低碳化发展。碳排放交易水平与物流业低碳化发展存在相互作用,碳排放交易水平显著正向作用于物流业低碳化发展;滞后一期物流业低碳化发展显著负向作用于碳排放交易水平,滞后二期物流业低碳化发展显著正向作用于碳排放交易水平。

反应性硬模板制备多孔氮掺杂碳的电化学性能

以葡萄糖(G)、尿素(U)、碱式碳酸盐和碳酸钾(PC)分别为碳前驱体、氮掺杂剂、反应性硬模板和活化剂,采用模板碳化-化学活化法合成了层级多孔氮掺杂碳材料。研究了各前驱体质量比、硬模板类型对其结构进而对其用作超级电容器电极性能的影响。结果表明:在800℃裂解温度下,G、U、碱式碳酸锌(BZC)和PC的质量比为2∶1∶2∶2时,制备的多孔氮掺杂碳(G/U-BZC-PC)呈现出珊瑚状、多级孔(微-介),具有大的比表面积(3000 m^(2)/g)、较高的石墨化程度以及低的电荷转移电阻;在1 A/g电流密度下,其扣式电池(6 mol/L KOH)的比电容为301.9 F/g,且具有较好的倍率性能,增大至10 A/g时,其电容保持率为89.4%;另外,在10000次充放电循环后,其电容保持率为98.1%。

海洋产业低碳化内涵及路径研究——以江苏省为例

在“双碳”目标下,推动海洋产业向绿色环保方向转型,探索实现海洋产业低碳化,对我国海洋经济高质量发展具有重要的理论和现实意义。海洋产业低碳化是低碳经济在海洋领域的践行,本质呈现“三低两高”的特点,即低能耗、低排放、低污染和高效益、高效率,主要通过减少碳排放和增加碳吸收的双重路径实现。文章以江苏省为例,从问题出发梳理海洋产业低碳化存在的不足,提出海洋产业低碳化路径和对策建议。如加强海洋产业低碳化发展的顶层设计,增加对海洋产业低碳化研究的资金投入,完善海洋产业低碳化相关制度支撑,同时以配套的组合拳政策吸引海洋产业低碳人才等。

芦苇基外源碳输入对土壤性质及有机碳矿化的影响

[目的]探究外加芦苇基碳源对土壤理化性质和有机碳稳定性的影响,为芦苇资源化材料在土壤改良中应用提供理论支持。[方法]采用芦苇基好氧堆肥产品(生物炭调理堆肥T_(1);底泥、生物炭调理堆肥T 2)、秸秆(RS)和生物炭(RB)作为外源碳材料进行60 d土壤培养试验,分析不同外源碳及不同添加量(5%,10%,15%)对土壤理化性质、酶活性、土壤有机碳矿化的影响。[结果]不同外源碳影响土壤养分含量,添加外源碳试验组培养初期土壤有机碳较对照组显著提高了28.0%~64.2%(p<0.05);培养末期添加生物炭和堆肥试验组土壤有机碳含量较初始阶段显著降低了15.5%~23.5%,土壤全氮降低了20.0%~69.1%。外源碳添加提高了土壤β-葡萄糖苷酶、脱氢酶含量,生物炭和堆肥影响最显著,土壤β-葡萄糖苷酶、脱氢酶与土壤容重、有机碳、全氮含量表现为极显著的正相关性(p<0.01)。外源碳添加土壤培养试验期间有机碳累积矿化量符合一级动力学模型,添加秸秆、生物炭试验组土壤有机碳矿化量为652.9~758.2 mg/kg,显著高于对照组(532.8 mg/kg)和堆肥T 2试验组(598.3~623.7 mg/kg),且外源碳添加量对土壤有机碳矿化影响显著。[结论]芦苇基外源碳输入有利于改善土壤理化性质,显著提高酶活性;芦苇秸秆对土壤有机碳矿化的激发效应显著高于生物炭和堆肥。

绿色金融发展水平对区域经济低碳化影响的实证研究

绿色金融发展是推动经济社会发展绿色化、低碳化转型的重要驱动力,是生态环境优化实现从量变到质变的关键。首先,围绕金融与经济间的互动关系提出研究假设;然后,基于我国省域面板数据,测算各地区绿色金融发展水平和经济低碳化程度,并构建空间计量模型探究绿色金融发展对经济低碳化发展的传导机制和空间溢出效应。结果表明:我国低碳经济发展存在显著的空间关联性,整体呈东高西低的发展态势;碳金融发展能促进区域经济低碳化发展;绿色投资能带动周边地区经济低碳化发展。

石墨烯水泥砂浆抗碳化试验及预测模型分析

将两种不同尺寸的石墨烯(Peeling graphene, PG)料浆进行分散,制备出石墨烯水泥砂浆,通过快速碳化法对不同龄期的石墨烯水泥砂浆进行碳化试验,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及X射线能谱(EDS)等测试手段观察石墨烯水泥基材料的组成以及水化产物的微观形貌。试验结果表明,碳化龄期为56 d时,大尺寸石墨烯(PG1)和小尺寸石墨烯(PG2)水泥砂浆试件的碳化深度分别为3.7 mm、5.5 mm,相比空白组分别降低了58.4%、38.2%。使用R语言中的lm函数,建立了不同碳化时间时三种水泥砂浆试件的碳化深度非线性回归预测模型,研究碳化时间与碳化深度的关系,结果表明,模拟结果与试验实测值吻合度高。

预浸碳化再生骨料混凝土的动态力学性能研究

为研究再生骨料的预浸碳化处理方式及碳化循环次数对再生混凝土动态力学性能的影响,将强化后的再生骨料100%取代天然骨料制备再生混凝土试件,分别开展静、动态压缩试验。研究结果表明,静态加载时,预浸碳化组的抗压强度随碳化循环次数的增加而增大,而直接碳化组的抗压强度仅在第1次碳化循环后有所提升,继续进行碳化循环对再生混凝土强度的提升效果不明显。动态加载时,预浸碳化组再生混凝土呈现出明显的应变率强化效应,动态抗压强度与动态增加因子均随应变率的增大而提高,相较于普通再生混凝土,再生骨料预浸碳化循环3次后制备的再生混凝土试件动态抗压强度提升了23.8%,而直接碳化组仅提升了5.7%,且动态增加因子与应变率的对数存在良好的线性关系,随应变率的lg10线性增加;当应变率相同时,随着碳化循环次数的增加,动态抗压强度也增大。从能量的角度看,预浸碳化组在高应变率下的比能量吸收值大于低应变率下的比能量吸收值,再次说明了预浸碳化再生骨料混凝土仍具有应变率效应,相同应变率条件下,预浸碳化组的比能量吸收值大于直接碳化组,说明预浸碳化再生骨料提升了再生混凝土的抗冲击性能,且效果优于传统的直接碳化处理。上述研究也为预浸碳化强化再生骨料及再生混凝土在工程结构中的应用提供了可靠的试验结果和理论依据。