浸水环境下改性氯氧镁砂浆黏结强度变化规律

为了研究经青稞秸秆灰(HBSA)改性的氯氧镁水泥砂浆(MOCM)作为西部盐湖地区普通混凝土的外防护层,抵御盐湖区卤水侵蚀从而延长混凝土服役寿命的可行性,开展了浸水环境下掺入HBSA的MOCM的黏结强度等试验研究.采用普通混凝土作为黏结基层,以混凝土基层涂刷界面剂、MOCM中掺入HBSA以及砂浆层厚度等影响因素为变量,通过黏结拉拔试验分析各因素对MOCM黏结强度的影响规律,确定最优的设计参数,通过多项式模拟以及MATLAB中网格化处理等数值模拟方法,建立氯氧镁水泥黏结强度时变模型,进一步分析了浸水环境下改性MOCM黏结强度的损伤退化规律.采用微观测试技术分析了MOCM的物相组成、官能团结构、微观形貌、元素映射等特征,揭示了HBSA对MOCM黏结性能的影响机理.结果表明,HBSA中有较多的活性SiO2,能够与MOCM中的水化产物发生二次水化反应,生成水化硅酸镁(M―S―H)凝胶,填充MOCM内部孔隙,增强密实性,提高黏结性能.厚度为18 mm、掺入HBSA,且涂刷界面剂的MOCM黏结强度最高,其在浸水环境下的黏结强度退化速率最慢,基于三次多项式的数值模型能较好地反映其黏结强度的退化规律,最优组YY-18的相关性系数R2达到0.98.

页岩陶粒混凝土力学性能试验及微观结构分析

为探究玻璃纤维、秸秆粉和粉煤灰三者掺量对页岩陶粒混凝土的力学性能及微观结构的影响,通过正交试验分析了各因素其水平与页岩陶粒混凝土单轴抗压强度、劈裂抗拉强度和拉压比的关系,得出因素的主次顺序和优选水平,利用功效系数评价页岩陶粒混凝土的性能。试验结果表明,对于页岩陶粒混凝土单轴抗压强度,粉煤灰掺量为主要因素,优选水平是10%;对于页岩陶粒混凝土劈裂抗拉强度,主要影响因素为玻璃纤维掺量,其次是秸秆粉,优选配合比为:玻璃纤维掺量0.1%、秸秆粉掺量4%、粉煤灰掺量20%;影响混凝土拉压比的主要因素是粉煤灰掺量,其次是玻璃纤维,优选配合比为:玻璃纤维掺量0.1%、秸秆粉掺量2%、粉煤灰掺量20%。根据功效系数分析得到试验组玻璃纤维掺量0.3%、秸秆粉掺量4%、粉煤灰掺量10%总功效数值最高,综合性能优。

甘蔗秸秆综合利用技术研究现状

甘蔗秸秆包括原料蔗收获之后剩下的枯叶、绿叶及蔗梢,如果不及时处理会对后期蔗田管理产生较大影响。近年来,国家对秸秆野外焚烧进行了严格管控。在新环保形势下,通过一系列新型技术手段对蔗田中残留蔗叶进行无害或资源化处理、变废为宝,是实现甘蔗秸秆综合利用的重要途径。据此,研究者通过查阅相关文献,对目前较为成熟的技术模式进行了整理,归纳总结了一套较为完善的适宜我国国情的秸秆综合利用技术,其中包括低秸秆残留良种、原位粉碎腐熟发酵还田、青储饲料、燃料以及锅炉灰分肥料生产等技术模式,为促进环境友好型的蔗糖业发展提供理论指导。

小麦秸秆灰高性能混凝土的抗酸侵蚀性能与微观机理研究

为探究小麦秸秆灰高性能混凝土的抗酸侵蚀性能,测试了4种小麦秸秆灰掺量(0、5%、10%、15%)的混凝土,在稀硫酸侵蚀28、56、84、112 d龄期后的力学性能。并借助SEM电镜对各组混凝土进行微观检测,从微观角度对小麦秸秆灰混凝土的抗酸侵蚀性能进行机理分析。结果表明:适当掺量的小麦秸秆灰可以提高混凝土的力学性能和抗酸侵蚀性能,小麦秸秆灰的火山灰活性使混凝土内部产生较多的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,提高了混凝土密实度,减缓酸性溶液进入混凝土内部的速率。且稻壳灰10%替代率时效果最佳,相较于普通混凝土其抗压、劈裂抗拉强度分别提高了17.2%、11.8%。

吉林省玉米秸秆资源用作生物质颗粒燃料原料的可行性研究

吉林省玉米秸秆资源丰富,主要集中在中部地区和偏西部地区的粮食主产区。对采集自吉林省东部、中部和西部的玉米秸秆进行燃烧性能分析,通过测定其热值和灰分,并与木材的燃烧性能比较,结果显示:玉米秸秆的热值达到4200cal/g以上,相当于木材热值(4680cal/g)的90%以上。玉米秸秆的灰分与木材十分接近,其中东部地区玉米秸秆灰分比木材略高,中、西部地区玉米秸秆灰分比木材略低,综合看基本持平。由此可见,从资源供给和燃烧性能来看,玉米秸秆替代木材用于生物质颗粒燃料的生产是可行的。

兰炭与秸秆混合燃料燃烧污染物排放和灰熔融性试验

兰炭具有热值高、灰分低、硫分低等优点,但挥发分含量低、着火温度高;秸秆热值低、挥发分含量高,着火温度低;二者着火特性具有互补性。为考察兰炭与生物质混合燃料燃烧的硫氧化物、氮氧化物排放和灰熔融性能,利用固定床试验系统研究了3种兰炭、麦秆和玉米秆单独及混合燃料污染物排放特性及掺混比例和燃烧温度对污染物析出的影响,并通过灰熔融测定仪分析灰样熔融性能。结果表明:混合燃料的硫氧化物、氮氧化物析出与掺混条件相关,原料组成和燃烧过程影响污染物析出特性。在燃料中掺混20%~30%玉米秆时,混合燃料固硫效果较好,氮析出率在0.04%左右。提高燃烧温度明显促进硫析出,而低于1 000℃时,府谷兰炭和玉米秆的掺混样具备良好的自固硫特性,氮析出率低于0.02%。另外,混合燃料的灰熔融温度介于两原样间,与混合比例存在一定相关性,兰炭的抗结渣特性明显优于玉米秆,掺混有助于改善秸秆的结渣特性。本研究为兰炭和生物质的清洁利用提供理论参考。

复掺青稞秸秆灰-矿粉混凝土的性能与影响机理研究

为了探究青稞秸秆灰(HBSA)和矿粉(SP)复掺对普通C40混凝土性能的影响,首先,对不同HBSA和SP掺量的混凝土进行物理和力学性能试验,确定HBSA和SP的最佳掺量。其次,采用低场核磁共振技术(NMR)和气体吸附技术对混凝土的孔隙结构进行分析。最后,采用微观测试技术对混凝土的水化产物及微观结构进行表征,进而揭示HBSA和SP对混凝土性能产生影响的作用机理。研究结果表明:HBSA和SP的掺入可以有效改善混凝土的物理和力学性能。复掺10%(质量分数,下同)的HBSA和20%的SP的混凝土表观干密度最大,吸水率和开口孔隙率最小,抗压强度和劈裂抗拉强度最大,混凝土的物理力学性能最优。建议将HBSA和SP的复掺量控制在30%左右,且不宜超过40%。复掺10%HBSA和20%SP的混凝土有害孔、多害孔的孔隙率减小了0.47%,无害孔、少害孔的孔隙率增加了0.27%,总的孔隙率减小了0.2%;微小孔隙数量增加,最可几孔径减小,孔隙结构得到优化。复掺10%HBSA和20%SP的混凝土水化产物中钙矾石(AFt)和氢氧化钙的质量更小,水化硅酸钙(C-S-H)和水化硅铝酸钙(C-A-S-H)质量更大,有效填充了混凝土中的较大孔隙,增强了混凝土结构的密实性,抑制了AFt的生长,提高了混凝土的力学性能。复掺HBSA和SP时,混凝土的开口孔隙率和吸水率比单掺最优HBSA掺量时的更小,劈裂抗拉强度更大。

秸秆灰对砂浆力学性能的影响和微观分析

秸秆灰含有大量的活性SiO2,具有一定的火山灰活性,可以作为水泥掺合料使用。为了探究秸秆灰对水泥砂浆强度的影响,采用秸秆灰作为掺合料制备砂浆进行了试验分析。使用3种不同活化处理方法以提高活性,将秸秆灰按水泥质量的百分比(10%、20%和30%)等量取代水泥掺入到水泥砂浆中,分别对不同龄期砂浆进行抗压、抗折强度试验、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)检测,对其力学性能和微观形貌进行了分析。结果发现,在养护前期秸秆灰会抑制砂浆强度的发展,各组砂浆强度都有不同程度的下降;在养护后期,秸秆灰砂浆强度增长速率提高,其中经过研磨、400℃高温灼烧,并水洗处理后的秸秆灰在掺量为10%时,砂浆强度效果影响明显,60 d龄期时抗压强度高于基准组,达到75 MPa,抗折强度与基准组持平,达到10.4 MPa,会略微降低砂浆的韧性。

秸秆与粉煤灰互掺在混凝土材料中的研究进展

随着可持续发展理念越来越深入人心,生物质资源利用也逐渐成为人们关注的热点问题。秸秆与粉煤灰作为可再生资源,对其进行回收再利用,不仅能充分利用废弃物资源,同时也避免了环境污染。通过对秸秆与粉煤灰互掺在混凝土材料中的研究,从力学性能、耐久性能、保温性能三个方面介绍了秸秆与粉煤灰的掺入对混凝土材料的影响,并对其未来发展方向提出建议,旨在为研究秸秆与粉煤灰互掺的混凝土材料提供参考。

生物质硅改性氯氧镁水泥的力学性能与孔隙特征

一定条件下煅烧及研磨处理制备的青稞秸秆灰(HBSA),是一种生物质硅源活性掺合料,对氯氧镁水泥(MOC)的力学性能会产生影响。为了研究HBSA掺入MOC中对其力学性能的影响规律,将不同HBSA掺量的MOC砂浆试件分别在干燥及饱水状态下进行抗折、抗压强度试验,采用强度损失率和软化系数来表征MOC在饱水状态下的力学性能损伤程度,并通过低场核磁共振技术和气体吸附法对MOC砂浆试样的孔隙结构进行测试与表征。研究结果表明,掺入5%HBSA的MOC在干燥及饱水状态下的抗折、抗压强度最大,掺入10%HBSA的MOC在饱水状态下的强度损失率最低、软化系数最高。当HBSA掺量为10%时,MOC的孔隙结构中有害孔和多害孔的比例显著减少、最可几孔径减小,优化了MOC的孔隙结构,增强了饱水状态下的力学性能。

青稞秸秆灰对氯氧镁水泥砂浆粘结强度的影响

本工作研究了经青稞秸秆灰(HBSA)改性的氯氧镁水泥砂浆(MOCM)作为普通混凝土(NC)的防护层,来抵御西部盐湖地区卤水侵蚀的过程,本工作以普通混凝土作为粘结基层,分别研究了MOCM中掺入HBSA、混凝土基层涂刷界面剂以及不同MOCM厚度等因素对其粘结强度的影响。通过粘结拉拔试验确定最优的设计参数,进一步分析了盐卤侵蚀环境下HBSA改性MOCM粘结强度的损伤劣化规律。采用微观测试技术分析了MOCM的物相组成、官能团结构、微观形貌特征,揭示了HBSA对MOCM粘结性能的影响机理。结果表明,厚度为18 mm、掺入HBSA且涂刷界面剂的MOCM粘结强度最高,抵抗盐卤侵蚀的能力也最强。HBSA中有较多的活性SiO_(2),活性SiO_(2)能够与MOCM的水化产物发生二次水化反应,生成水化硅酸镁(M-S-H)凝胶,填充MOCM内部孔隙,增强其密实性,提高其粘结强度。

磷石膏水洗液中磷、氟、有机物的去除

研究了煤质炭、果壳炭和秸秆灰三种吸附材料对模拟溶液中磷、氟、有机物的去除效果,并进行了磷石膏水洗液中多种污染物同步去除研究。结果表明:三种吸附材料对磷和氟的去除效果为秸秆灰>煤质炭>果壳炭,对有机物的去除效果为煤质炭>秸秆灰>果壳炭,强酸条件有利于磷和氟的去除,但对有机物去除影响不大。秸秆灰对磷、氟和煤质炭对有机物的吸附过程均符合二级动力学模型和Langmuir模型,其理论最大吸附量分别为磷88.20 mg/g、氟63.98 mg/g、有机物131.32 mg/g。120 g/L秸秆灰与50 g/L煤质炭同时投加至磷石膏水洗液中反应120 min后,污染物剩余浓度为磷9.57 mg/L、氟12.88 mg/L、有机物31.86 mg/L,反应后pH为8.95,满足《磷肥工业水污染物排放标准》(GB 15580—2011)要求。秸秆灰对溶液中磷、氟等阴离子的去除机理为静电吸附和化学沉淀,煤质炭对溶液中有机物的去除机理为离子交换和物理吸附。

双掺纳米二氧化钛和秸秆灰对混凝土力学及微观特性试验研究

我国水泥行业每年排放大量二氧化碳,为降低水泥用量,采用纳米二氧化钛及秸秆灰替代部分水泥,研究不同混合料掺量对混凝土坍落度、抗压及抗拉强度等影响,同时利用SEM探究双掺混合料对混凝土微观结构的影响,并使用CT扫描仪研究单轴压缩下混凝土损伤规律,且利用MATLAB软件提取裂缝长度。试验结果表明,随混合料掺量增加,坍落度呈先增加后下降趋势;掺入纳米二氧化钛与秸秆灰对混凝土早期抗压及抗拉强度提高影响较小,对后期强度影响较大,掺入10%纳米二氧化钛与15%秸秆灰时混凝土抗压及抗拉强度达到最高;SEM图像显示,纳米二氧化钛及秸秆灰协同作用可有效降低孔隙率改善混凝土微观结构;随应变增加,不同掺量下CT数均值呈先增加后下降趋势;掺入纳米二氧化钛及秸秆灰时,裂缝总长度呈下降趋势,但当掺入20%的秸秆灰时,裂缝总长度达172.6μm,过量秸秆灰对混凝土微观结构产生不利影响。

不同热转化条件下秸秆灰的熔融特性研究

生物质灰熔融特性的影响因素众多,为了系统地研究生物质灰在不同热转化条件下的熔融特性,以小麦秸秆为例,系统研究了反应温度、热解气氛、O_(2)体积分数等变量对麦秆灰熔融特征温度的影响规律,探究了麦秆灰的熔融特性。结果表明:随着热解温度升高,灰熔融特征温度升高,这是因为温度升高,碱金属随之挥发,而碱金属含量越低,熔融温度越高;随着气化温度升高,软化温度、半球温度、流动温度变化都不明显,但变形温度明显升高。温度的改变会造成麦秆灰残余矿物质的变化,低温物质转变为高温物质,熔融特征温度进而发生变化。反应气氛改变,麦秆灰的熔融特征温度也会发生变化。在O_(2)体积分数为6%~18%时,灰熔融特征温度并无明显变化。

园林建筑中的秸秆灰对水泥基材料性能的影响

园林建筑中的秸秆焚烧后会产生大量的秸秆灰,对环境造成严重污染。通过测试不同秸秆灰掺量对水泥基材料工作性能、强度和干燥收缩性能的影响规律,并分析其影响机制,从而探究秸秆灰在水泥基材料中的应用潜力。结果表明:秸秆灰的掺入可以显著降低水泥浆体的流动度,增加水泥浆体的流动度经时损失及剪切应力和黏度,增大水泥浆体的初凝和终凝时间。当秸秆灰掺量为5%时,可以明显降低水泥浆体的孔隙率,密实孔结构,从而有效提高水泥基材料的抗压强度。而且,秸秆灰的掺入还可以有效降低水泥砂浆的干燥收缩,且随着秸秆灰掺量的增加而下降。

不同秸秆生物质灰的熔融烧结特性对比研究

研究选取小麦秆、玉米秆和稻秆作为实验原料,探究秸秆生物质灰的烧结和沾污结渣特性,同时结合结渣判别指标来判定或预测不同秸秆灰的沾污结渣程度,以期为生物质热转化设备的安全稳定运行提供理论依据和科学指导。研究结果表明,烧结率越高,结渣程度越严重。在800℃以下,烧结率从大到小依次是玉米秆灰、小麦秆灰、稻秆灰;当温度升高到1000℃时,烧结率从大到小依次是玉米秆灰、稻秆灰和小麦秆灰。综合3种结渣判别指标结果发现,利用软化温度和灰熔融特性指数这两个指标来判定灰结渣程度更具有准确性。

植物基低温融雪剂实验研究

开发了一种植物基低冰点液态融雪剂的制备方法,并且对其进行了冰点测试、融冰能力、腐蚀性实验研究。结果表明:所制融雪剂冰点可达-28℃,远低于常用的添加丙三醇的植物基融雪剂;其融雪能力达氯化钙融雪剂的90%以上;对铁钉、青草、混凝土的腐蚀性对比实验表明融雪剂的腐蚀性均低于氯化钠和氯化钙。冰点、环境危害和融雪化冰能力均符合北京市地方标准《融雪剂DB11/T161—2012》中对低温融雪剂的要求。

秸秆粉煤灰预制条板成型工艺及与框架连接方法研究

在总结秸秆粉煤灰混凝土材料力学性能影响因素的基础上,结合已有轻质墙体条板工程应用中的问题,考虑固体废弃物循环再利用,提出秸秆粉煤灰预制条板结构。对条板生产工艺及成型质量进行分析,开展条板承载性能试验,通过对预制条板进行有限元模拟分析,得到不同板长对预制条板抗弯性能的影响规律。针对预制条板细部构造及连接存在的问题提出解决方案,并基于墙板整体连接构造提出相关构造措施。研究结果表明,秸秆粉煤灰预制条板具有良好的抗弯承载性能,且开裂状态到极限状态之间存在较大的缓冲空间,有利于提高结构的安全性。

不同棉花秸秆灰掺量对复合胶结体系力学性能试验研究

以棉花秸秆灰替代复合胶凝体系中的水泥或地聚物,采用单因素法设计不同配合比胶凝材料,通过对试样7d、14d和28d抗压、折强度分析,研究不同水泥替代量、地聚物替代量对复合胶凝体系力学性能的影响。研究表明,秸秆灰对水泥的最佳替代量为20%,对地聚物的最佳替代量为10%;秸秆灰较大的火山灰活性及比表面积使其具有较大的水化活性,同时在复合胶凝体系中起到微集料效应。

稻草灰替代水泥尾砂胶结充填体力学性能研究

为了探究废弃物材料对尾砂胶结充填体的影响,采用稻草灰部分替代水泥作为胶凝剂,制备不同胶凝剂掺量的稻草灰尾砂胶结充填体与水泥尾砂胶结充填体对比,研究稻草灰尾砂胶结充填体的力学性能演化规律。结果表明:稻草灰尾砂胶结充填体的单轴抗压强度和抗拉强度随着稻草灰掺量加大呈上升趋势,单轴抗压强度和抗拉强度最大增长率分别为31.03%和20.22%;当胶凝剂掺量大于下限值时,稻草灰对尾砂胶结充填体强度有较明显的增强作用;通过微观结构分析,稻草灰部分替代水泥促进了水化反应,增加了更多的水化产物,使尾砂胶结充填体微观结构得到细化。研究结果为不同充填技术需求下,稻草灰在矿山充填领域的应用提供理论与技术依据。