大学生创新训练计划项目的作用探讨——以土木工程材料类项目为例

文章介绍了同济大学开展大学生创新训练计划项目(SITP)的活动情况,具体以土木工程材料专业的SITP项目为例,分析了SITP活动对学生自身发展的有益作用;认为学生通过SITP活动,能够提高在计算机知识、专业知识、创新意识、动手能力,以及表达能力、社交活动、英语水平等方面的综合素质。

工程水泥基复合材料自愈合过程与产物

借助环境扫描电镜(ESEM)对纤维表面以及15,30,50μm不同宽度裂缝自愈合产物的生长过程进行了连续观察,结合EDS(energy dispersive spectroscopy)、TEM(transmission electron microscopy,透射电镜)、XRD(X-raydiffraction)及FTIR(fourier transform infrared spectroscopy)等先进研究手段,对工程水泥基复合材料(ECC)裂缝自愈合产物的化学特性进行了分析.结果表明,体系中水泥基材料的进一步水化及C-S-H凝胶和CaCO3晶体的生成是裂缝自愈合的主要原因.宽度15μm裂缝的自愈合产物主要为C-S-H凝胶;宽度30μm裂缝的自愈合产物主要为C-S-H凝胶和CaCO3;观察周期内,宽度50μm形成的自愈合产物量无法填满裂缝.从微观层次上看,宽度30μm以下的裂缝几乎都能完全自愈合.同时,ECC材料中的PVA(聚乙烯醇)纤维有亲水特性,为自愈合产物的形成提供了成核点,有助于ECC材料自愈合产物的形成和生长.

工程水泥基材料裂缝分布及自愈合后力学性能

在0.3%,0.5%,1.0%,2.0%预加拉伸应变破坏下,进行了2种配比、不同龄期的工程水泥基复合材料(ECC)的裂缝分布、干湿循环自愈合后力学性能的恢复及不同物相的纳米压痕测试.结果表明:ECC具有很多有利于裂缝自愈合行为的特性,其裂缝宽度大都在30μm以下,自愈合后,其最终强度及拉伸应变能力均能达到甚至超过对比试件,裂缝自愈合产物的弹性模量约为34.8GPa,硬度约为1.6GPa,刚度约为0.1mN/nm.

几种材料的辐射制冷实验效果研究

对4种可以用于辐射制冷的化合物进行了辐射制冷效果的对比试验,并测定了其吸收比和法向发射比。结果表明,4种化合物都具有很高的辐射率,且与其辐射制冷实验结果表现出一致。首次提出CaF2用于辐射制冷,实现了制冷空间温度比环境温度低8-11℃的结果。

水泥材料综合性实验课程设计探讨

在土木工程材料实验教学改革中,文章提出了水泥材料综合性实验课程的设计思路。对其教学效果的分析显示,采用综合性实验不仅能够实现预设课程目标,同时还能够显著提高学生的学习兴趣和开发其创新性思维。

有机相变蓄热复合材料导热性能的实验研究

以膨胀多孔石墨(EG)和硅藻土(DI)这2种多孔矿物介质与硬脂酸丁酯(BS)有机相变材料制备了有机相变蓄热复合材料,并采用调制差示扫描量热方法(MDSC)测试了复合材料的导热系数,借助层状复合材料热传导模型分析了多孔矿物介质内部结构特征对复合材料导热性能的影响.结果表明:采用EG和BS制备的有机相变蓄热复合材料具有明显的层状结构,其压制方向的导热系数更接近于层状复合材料热传导模型c轴方向的导热系数;采用DI和BS制备的有机相变蓄热复合材料的导热系数接近层状复合材料热传导模型a-b平面方向的导热系数,即该复合材料内部具有非常好的连通性.多孔矿物介质对有机相变复合材料导热性能的增强效果不仅受多孔矿物介质导热系数的作用,而且还受到复合材料内部结构特征的影响.当复合材料在热传导方向上形成连通性结构时有利于上述增强效果;而当复合材料形成与热传导方向垂直的层状结构时则不利于上述增强效果,即使多孔矿物介质具有很高的导热系数也是如此.

高校研究型实验室的安全与环保在线监控

实验室安全与环境管理工作越来越受到重视,通过分析现有实验室集中监控措施对安全与环境监管的有益作用和不足,设计、利用网络摄像机对实验室进行实时的在线监视与控制,通过实际应用体现出其对改善设备安全与环境卫生管理的实际效果,总结出一系列管理制度,包括学生进入实验室的报到制度、针对实验过程的监管制度、实验结束后的验收制度,以及实验室安全直接责任人、实验室和院校各级领导的多级、同步、实时监管制度等,通过分析一段时期的应用过程和经验,提出该技术方法的使用功能尚有更大的发掘空间,是一种简单、便捷和高效的管理措施。

水泥基材料开发性实验课程设计

按照水泥材料试验规程,设计开发性实验课程内容,分别采用安定性合格及不合格水泥、粉煤灰、矿渣粉和外加剂等材料,用于标准稠度用水量、凝结时间、细度、密度、安定性、流动性和力学性能试验,在完成传统验证性实验课程目标的同时,扩展学生通过该实验所获得的基础理论知识,了解和掌握上述材料对水泥相关性能的影响,增强学生的自主创新能力和对实验课程的学习兴趣,通过教学实践收到有益效果。

火山灰质材料的火山灰活性检测方法综述

本文将火山灰质材料的火山灰活性检测方法分为直接法和间接法两大类。其中,直接法包括石灰吸收值法,火山灰反应程度评定法和酸、碱溶出度法;而间接法包括物理性能法,水化反应放热量法和物理、化学特征参数法。为正确指导火山灰活性检测方法的应用,本文详细介绍并比较了各检测方法的原理和特点。笔者认为,直接法可直接测定出火山灰质材料与Ca(OH)2反应的程度,但其操作和分析过程相对复杂;间接法可通过测定火山灰质材料对体系物化性能的影响或材料自身的物理、化学特征参数来评价其火山灰活性。本文从材料科学的角度厘清了各检测方法的适用对象,认为应根据不同的火山灰质材料的特性选择与其相适应的火山灰活性检测方法。

材料研究生通识实践课程实验教学设计——以石膏为例

采用石膏材料,在通识、完整、紧凑、经济、便利、趣味以及便于拓展知识等原则基础上,设计了适应于不同专业材料研究生的通识实验课程,在3个课时内完成标准稠度用水量、凝结时间、强度试样成型及力学性能测试和制作石膏艺术品等多个实验项目,介绍了设置该实践课程所需的原材料、实验仪器、装置和器具以及各实验项目的内容和实施安排,并重点介绍了课堂分析与讨论内容。该实践课程经过多年建设,内容不断得到完善,教学效果获得师生认可,主要内容被借鉴到其他的实践课程建设中,显示出较强的普适性。

盐碱地改造用高效阻盐材料的制备及其性能研究

为改良盐碱土壤,制备了一种隔水阻盐性能优异的超疏水颗粒材料,构建隔水阻盐材料与蓄水模式结合的盐碱地改造体系。以大漠砂为芯材,通过表面覆膜进行疏水改性,探究树脂和微纳米辅材掺量对材料疏水性、抗渗性和透气性的影响规律。利用微型土柱模拟地下水盐迁移过程,探究材料的隔水性能和阻盐性能。结果表明,在树脂、疏水碳酸钙和纳米二氧化硅掺量分别为1.0%、0.8%和0.2%时,材料接触角达到153.6°,耐静水高度达230 mm,并维持良好的透气性能。在微型土柱模拟试验中,隔水阻盐材料对水分蒸发和盐分上移的抑制作用明显,蒸发抑制率为50%~70%,盐分抑制率大于99%且在20次阻盐循环后维持97.5%以上。

化学絮凝与消泡材料对盾构渣土渗流性能的作用机理

为促进盾构渣土的资源化利用,针对土压平衡盾构渣土成分复杂、含水率高且渗透性差等问题,结合渗透试验、压汞测试和计算机断层扫描(CT)等方法,分析盾构渣土的多尺度渗流特征,探究掺入絮凝剂阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)和消泡剂有机硅氧烷对渣土渗透性能的影响和作用机理。结果表明:原状盾构渣土的水分渗流受土体内泡沫的影响,渗透系数最终稳定在7.72×10^(-6)cm·s^(-1)附近,土体孔隙率高且孔径小贯通性差。絮凝剂的掺入可以改善盾构渣土的渗透性能,这是因为CPAM的吸附架桥和电中和作用,但掺量过大则会抑制渗流;该试验中CPAM的最佳掺量为0.30%,渗透系数最高可达2.55×10^(-5)cm·s^(-1)。消泡剂有机硅氧烷的掺量越高,盾构渣土的渗透系数越大,消泡剂可以快速消破土体内部泡沫并提高渗流通道的连通性;本试验的最佳掺量为0.20%,渗透系数可达1.31×10^(-5)cm·s^(-1)。

裂缝控制材料对混凝土收缩及微观性能影响

研究了减缩剂、膨胀剂等裂缝控制材料对混凝土抗压强度和收缩性能的影响,并结合低场核磁共振、扫描电镜试验分析了裂缝控制材料对水泥的水化特性以及混凝土孔隙结构影响规律。研究结果表明:在混凝土中掺入减缩剂和膨胀剂后,试样的干燥收缩率明显降低,膨胀剂的改善作用效果优于减缩剂。与基准组相比,减缩剂和膨胀剂试样90 d的干燥收缩分别降低了4.1%~10.3%和14%~21.7%。同时,减缩剂试样应变发展速率系数从80.48降低至54.59,而膨胀剂试样降低至41.69。微观测试结果表明:膨胀剂的加入加速了水泥早期水化进程,但后期的水化程度低于基准组。减缩剂和膨胀剂的掺入一定程度上削弱了混凝土基体的微观结构,增加了基体中有害孔的含量,但降低了混凝土中孔径<50 nm的孔隙含量。

掺废玻璃粉水泥基材料性能研究综述

将废玻璃粉(以下简称WGP)作为辅助胶凝材料可节约混凝土生产成本,同时缓解WGP对环境的污染,促进建筑行业的绿色低碳发展,应用前景良好。首先,介绍了WGP的物理化学性能;其次,总结了WGP对混凝土水化特性、工作性、力学性能、耐久性能和体积稳定性的影响规律,并分析了其作用机理;最后,评价了WGP应用到实际工程中的环境和经济效益。

水热合成部分还原氧化石墨烯-K_2Mn_4O_8超级电容器纳米复合材料(英文)

通过控制水热反应温度以及氧化石墨烯(GO)与高锰酸钾的填料比,合成了两组部分还原的GO-K2Mn4O8纳米复合材料.X射线衍射(XRD)分析说明水热过程中合成了α-MnO2和一种新的晶相K2Mn4O8.通过X射线光电子能谱(XPS)分析了水热反应前后氧化石墨的含氧官能团的变化.扫描电子显微镜(SEM)显示样品由片状还原的氧化石墨烯构成,其表面附有许多小的纳米颗粒,这种结构有利于储能时电子的传递.通过这两组复合材料的结构分析,更好地理解了材料的电化学性能的变化.利用循环伏安法和恒流充放电测试比较了材料的电容性能.用1mol·L-1的硫酸钠做电解液,电位范围是0-1V,在1A·g-1的电流密度下,测得的样品最佳比电容达到251F·g-1,能量密度为32Wh·kg-1,功率密度为18.2kW·kg-1.并且在5A·g-1的电流密度下循环1000次后样品的比电容仍维持在初始比电容的88%.

CdS/石墨烯纳米复合材料的超声化学法制备及光催化性能

采用超声化学法制备了CdS/石墨烯纳米复合材料,通过TEM、FE-SEM、XRD、UV-Vis等对该复合材料的结构、形貌及其光学和可见光光催化性能进行了表征。结果表明,超声化学法不仅合成过程简单,而且石墨烯表面所负载的CdS纳米粒子尺寸小、分散性好,与石墨烯的结合牢固。由于石墨烯优异的吸附性能和对载流子的高迁移率,CdS/石墨烯纳米复合材料显示出较高的可见光光催化性和光稳定性,30 min内甲基橙的降解率即可达到90%以上,且3次重复实验过程中光催化效果接近。

超轻发泡水泥保温材料的制备及力学性能

以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料,采用化学发泡法制备了表观密度为160kg/m^3且抗压强度符合要求的超轻发泡水泥保温材料.系统研究了搅拌工艺、原材料组成及养护方式与超轻发泡水泥保温材料力学性能的相关性.结果表明:通过控制搅拌工艺参数和组成材料掺量,可使超轻发泡水泥稳定性较好,气孔适宜且均匀,力学性能优良;养护方式对超轻发泡水泥抗压强度有一定影响,自然养护条件下其抗压强度最高,标准养护条件下次之,蒸汽养护条件下最低.

碳纳米管-碳纤维/水泥基材料微观结构和热电性能

研究了碳纳米管-碳纤维/水泥基材料的微观结构以及碳纳米管-碳纤维/水泥基材料升温与降温过程中的热电性能。实验结果表明,当水泥基材料中碳纳米管掺量较低时(碳纳米管掺量占水泥质量百分比不高于0.5%),碳纳米管能有效改善水泥基体性能,密实基体结构。在碳纤维水泥基材料中掺入碳纳米管能有效提高和改善复合材料热电性能;当碳纳米管掺量为水泥质量0.5%,水泥基材料热电势率最多能提高260%,达到22.6μV/℃。与此同时,碳纳米管掺入能增强热电效应中温差电动势与温差关系的线性规律和可逆性规律。

超高韧性水泥基复合材料自愈合研究进展

在总结了最近几年国内外相关研究进展的基础上,对超高韧性水泥基复合材料(ECC)及裂缝自愈合进行了综述。着重介绍了裂缝自愈合的最大允许宽度限值以及自愈合机制。提出利用ECC所独具的对裂缝宽度的可控性及紧密细小的微裂纹、较低的水胶比及矿物掺合料的二次水化效应可实现其良好的自愈合特性。最后指出该研究领域所面临的挑战及今后的研究方向,为ECC裂缝自愈合的研究提供有价值的理论参考。

聚合物改性水泥基材料性能和机理研究进展

论述了聚合物改性水泥基材料的性能和机理研究进展。性能研究进展方面主要从聚合物改性、聚合物和外加剂复合改性以及聚合物和其他填料复合改性水泥基材料3个方面进行了讨论。而聚合物改性机理则从聚合物改性水泥基材料的微观结构、聚合物对水泥水化的影响以及聚合物与无机胶凝相间的相互作用等方面进行了讨论。