氢氟酸溶液改性钢渣相变混凝土的制备及研究

为了改善钢渣吸附月桂酸的能力,以氢氟酸溶液为腐蚀液,研究其添加量对钢渣孔结构、相组成、形貌结构及月桂酸吸附量的影响规律。然后,将改性钢渣与月桂酸复合,引入硅酸盐水泥等其他原料,制备了相变混凝土材料,分析了混凝土砂浆的流动性、粘聚性与保水性,研究了相变混凝土的水化热对制品早期强度的影响。结果表明,氢氟酸溶液的添加量显著影响月桂酸的吸附量,当氢氟酸溶液的添加量为5.0%(质量分数)时,改性后的钢渣能吸附24.12%的月桂酸,复合样品的熔融温度与冷凝温度分别为28.6、30.9℃,熔融潜热与冷凝潜热分别为43.6、43.7 J/g;采用吸附月桂酸后的钢渣制备的混凝土具有良好的流动性、粘聚性和保水性,通过其相变储热的作用降低了混凝土水化反应的温度值,迟滞达到温峰的时间,赋予混凝土制品较高的早期强度。该研究为制备新型隔热保温混凝土材料提供了新的研究思路。

相变钢球混凝土能源桩热力学特性试验和模拟

为了解决能源桩热交换过程中的土壤热堆积问题,结合相变混凝土与传统能源桩的优点,将相变材料掺入混凝土中形成相变能源桩,以提高能源桩的热交换效率和储热能力.为此,开展了饱和砂土中相变钢球能源桩热力学特性模型试验和模拟,对循环温度作用下桩与桩周土的温度、桩体轴向应变、桩顶位移等进行研究.结果表明:与普通桩相比,加热升温后,相变桩桩体应变比普通桩低;温度稳定时变相桩应变与普通桩相近;相变桩的温度滞后效应和热稳定性更强,换热效率提高,有助于缓解土壤热堆积问题;桩体长期循环温度过高(日间50℃,夜间40℃),桩身温度将超过相变材料的相变温度,储能效果变差,在实际使用时需要采用间歇性作业环境才能达到最佳使用效果.

石灰重构钢渣过程中的物相变化

以石灰作为单一调节材料高温重构钢渣,利用X射线衍射、岩相分析、扫描电子显微镜研究了重构过程中钢渣的矿物组成及RO相的变化,并测定了重构钢渣的安定性和活性指数.结果表明:RO相在CaO作用下优先发生分解反应,其中的FeO随CaO掺量增加依次生成Fe3O4、CF(铁酸一钙)、C2F(铁酸二钙)及Ca2(AlFe)O5(铁铝酸钙)、C4AF(铁铝酸四钙),其中的MgO部分以MgO晶体存在,部分固溶在硅酸盐相和液相中;当CaO/SiO_2摩尔比不够大时,原钢渣中的C3S(硅酸三钙)在重构过程中分解成C2S(硅酸二钙);由于CaO优先与含量较高的铁元素反应,CaO/SiO2摩尔比达到3时仍没有C3S生成,只有当与铁反应完全后多余的CaO才会与C2S反应生成C3S;石灰重构钢渣不会产生安定性不良且胶凝活性明显提高.

粒化钢渣相变传热过程数值模拟

通过建立球形熔渣凝固过程的物理和数学模型，利用现代CFD设计软件FLUENT对不同粒径渣粒的凝固过程进行了数值模拟，得到了凝固过程中渣粒和周围气体的温度场，从而确定了渣粒完全凝固的时间，为熔渣粒化和余热回收设备的设计提供了理论基础。结果表明：渣粒初始温度1823K，渣粒直径为1～3mm，冷却气体温度为373K，冷却气体流速为1—20m／s时，液态钢渣相变过程在2s内释放出80％以上的热量。说明在氮气冷却条件下，只要保证一定的冷却时间，即可保证钢渣余热回收。

大体积钢铁渣粉混凝土绝热温升与施工模拟试验

通过开展钢铁渣粉混凝土绝热温升和施工模拟试验,分析了钢铁渣粉对大体积混凝土绝热温升的影响。试验结果表明:掺加钢铁渣粉可有效降低混凝土放热峰值和温升速率,且掺量越多,放热峰值出现时间越晚。施工模拟试验亦表明,相比常用的掺加矿渣粉和粉煤灰混凝土,掺加钢铁渣粉更能有效降低混凝土放热峰值和温升速率。试验结果为钢铁渣粉在大体积混凝土中的推广应用提供了参考数据。

相变钢渣粗骨料的制备及相变钢渣混凝土性能试验研究

利用真空加热方法,对多孔钢渣粗骨料进行石蜡相变材料的吸附试验,制备多孔相变钢渣粗骨料,采用自制水化热容器进行两种钢渣骨料混凝土放热过程对比。结果表明:吸附相变材料的钢渣骨料具有较低的温升速率,适宜大体积混凝土控温要求;通过钢渣骨料混凝土强度的对比试验及扫描电镜分析,吸附相变材料的钢渣骨料与水泥界面较钢渣骨料混凝土界面弱,实际应用中应对相变钢渣骨料进行偶联剂处理,以保证发挥相变钢渣混凝土控温效应基础上满足大体积混凝土强度要求。

混凝土自崩实例分析

基于工程实例中混凝土自崩现象,通过X射线荧光光谱分析、XRD分析和模拟试验等对可疑物进行了辨别。结果表明:可疑物为钢渣,其在混凝土中缓慢水化导致体积膨胀,最终造成表层混凝土自崩。同时,通过模拟试验,分析了引起该类型混凝土自崩所需要的外部环境条件,并给出了防止该现象继续发生的建议。

改性钢渣基相变储能型丁苯橡胶的制备及其性能研究

固体废弃物高附加值利用是资源可持续发展的重要途径之一。以石蜡与改性钢渣制备相变储能改性钢渣,然后将相变储能改性钢渣取代部分炭黑与丁苯橡胶进行复合,制备改性钢渣基相变储能型丁苯橡胶。研究改性钢渣的性质,石蜡用量与相变储能改性钢渣用量对所制样品性能影响。结果表明,磷酸可以有效去除钢渣孔结构中的f-CaO,从而大幅提高了改性钢渣的比表面积和孔体积。当石蜡用量为10 g、改性钢渣用量为30 g和炭黑用量为20 g时,改性钢渣基相变储能型丁苯橡胶不仅具有良好的力学性能,即拉伸强度22. 1 MPa、邵氏A硬度65. 9和撕裂强度40. 2 kN/m,而且具有稳定的相变储能性能,即相变温度55. 5℃和相变焓13. 27 J/g。上述研究有利于改性钢渣基相变储能型橡胶在防水卷材、墙面保温材料与屋面隔热材料应用,从而实现钢渣高附加值利用。

装配式钢结构建筑外围护墙体的研究现状

装配式钢结构建筑外围护墙体是钢结构建筑体系的重要组成部分,但其技术体系严重滞后于钢结构主体,因此,外围护墙体的研究能极大地推进建筑工业化进程。介绍了装配式钢结构建筑外围护墙体的主要类型,对其共性要求和当前存在的问题进行了梳理;对砌块类外墙、单板类外墙板(包括蒸压加气混凝土外墙板、纤维水泥外墙板、其他单板类外墙板)、复合类外墙板(包括内嵌式预制混凝土夹心保温外墙板、预制混凝土夹心保温外挂墙板、轻钢龙骨现场组合外墙板)以及相变外墙体等主要类型外围护墙体的研究现状进行了综述;最后展望了装配式钢结构建筑外围护墙体未来的研究重点和方向。

基于相变控温性能的改性钢渣基相变微粉制备方案的响应面法优化

以改性钢渣微粉为壁材,石蜡为芯材制备改性钢渣基相变微粉。利用响应面法研究磷酸用量、石蜡用量以及真空度对改性钢渣基相变微粉的相变控温性能影响得出预测模型,对改性钢渣基相变微粉制备方案进行优化,并且运用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、扫描电镜(SEM)和激光粒度仪(LPSA)对最佳条件下的改性钢渣基相变微粉进行表征。结果表明,石蜡用量与真空度对改性钢渣基相变微粉的相变控温性能影响显著。改性钢渣基相变微粉的优化方案:磷酸用量为7.2%、石蜡用量为40.6%以及真空度为-0.08 MPa。磷酸可去除钢渣微粉中f-CaO,增加改性钢渣微粉的孔体积,提高对石蜡的有效包裹。

能源桩试验材料热力学参数测试研究

提出在传统混凝土能源桩的基础上加入相变材料和钢纤维来提高能源桩的换热效率,通过钢球封装相变材料不仅将相变材料应用于混凝土,而且钢纤维和钢球的高导热特性可以改善相变材料导热性能上的不足,提高相变储能混凝土的导热性,为相变材料在能源桩工程的应用提供参考依据。通过相变钢纤维混凝土材料不同热力学参数测试的具体过程和结果发现纤维增强型混凝土破坏时没有明显的碎块和崩落,是因为钢纤维与裂缝两边混凝土之间的粘结应力起着约束裂缝开展的作用,从而降低混凝土脆性破坏程度;另外钢纤维可以很好的补偿低导热的相变材料所带来的缺陷,使能源桩整体的导热性能得以提高;钢纤维会降低混凝土的比热容,但砂率对混凝土的比热容有明显的影响。此结果会为后续评估和优化能源桩热交换系统提供参数指导。

水工钢球相变混凝土抗冻融性能试验研究

混凝土是水利工程建设的重要材料,改善其物理力学性能对提高水利工程的安全性和耐久性具有重要意义。通过室内试验的方式,探讨水工钢球相变混凝土抗冻融性能。试验结果显示,水工相变钢球混凝土具有良好的抗冻融性能,具有一定的工程应用价值。建议在制作水工钢球相变混凝土时,掺加6%左右的相变钢球。

改性钢渣基相变微粉的制备与性能

通过真空吸附法制备以改性钢渣微粉为壁材、石蜡为芯材的改性钢渣基相变微粉,表征了其孔结构、物质组成、相变温度与相变焓、粒度分布、表面形貌;以改性钢渣基相变微粉制备混凝土,分析了其流动性、粘聚性和保水性、力学性能和水化热性能.结果表明,磷酸用量、石蜡用量和干燥箱内压强对相变微粉的石蜡吸入量有重要影响,当磷酸用量为6%(?)、石蜡用量为30%(?)、干燥箱内压强为0.04 MPa时,相变微粉具有良好的相变储能性能,相变温度为53.7℃,相变焓为12.20 J/g.相变微粉混凝土不仅具有良好的流动性、粘聚性和保水性及早期强度高、后期强度稳定的力学性能,且可降低混凝土温度峰值、迟滞达到温峰的时间.