利用粉煤灰共处置水厂干化污泥制土木工程材料

自来水和废水处理厂的污泥日益增长,如何经济有效地处置这些污泥已成为一个环境问题。本文分析了污泥的物理化学性能和毒性特征,探讨了利用粉煤灰共处置水厂干化污泥并用于轻质集料或陶粒、水泥混凝土、砖等土木工程材料,提出了目前亟需解决的一些关键技术问题,并明确指出利用粉煤灰处置污泥制备土木工程材料是我国污泥处置的有效途径。

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.

体育场看台防水复古工程构造及新材料应用

上海市重点保护文物——已服役70余年的某体育场看台出现破损情况。针对该体育场看台的防水及修复要求,采用渗透结晶型材料、耐碱玻璃纤维无纺布、聚合物改性水泥基防水材料,并结合所研制的防水复古砂浆进行多层复合化施工,最后采用渗透型硅氧烷憎水剂对防水复古砂浆表面进行喷涂处理,达到增强防水性和"修旧如旧"相结合的理想效果。

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。

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.

定向导热的石墨烯气凝胶相变复合材料的研究

有机相变材料具有较高的储热性能,但是较低的热导率限制了它的应用领域。鉴于此,本工作采用液氮冷冻法制备了石墨烯气凝胶,通过改变氧化石墨浓度来调整其结构,并用真空浸渍法将气凝胶与石蜡制备成相变复合材料,最后以实验测试与数值模拟相结合的方式研究气凝胶结构对相变复合材料热学性能的影响。结果表明:液氮冷冻法制备的气凝胶具有定向导热骨架,其优异的导热性能大幅提升了相变复合材料的热导率。同时,气凝胶以提升材料中石蜡相变焓的方式提升了材料的储热性能。该发现有望解决导热填料不能同时提升材料的导热性能和储热性能的问题,为热能工程的发展提供帮助。

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。

水泥基材料聚合物改性机理研究的最新进展

本文介绍了近年来国内外在聚合物改善水泥基材料性能的机理探索方面的研究进展。从理论角度对水泥基材料聚合物改性的机理进行了归纳与总结,着重讨论了聚合物对水泥水化的影响,聚合物改性水泥基材料的微观结构,由此推出复合材料结构形成模型以及聚合物改性水泥基材料的孔结构等几个方面。

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。

低场核磁共振技术在水泥基材料研究中的应用及展望

阐述了低场核磁共振技术在水泥基材料研究中的应用现状,认为现有的研究主要集中于水泥水化进程和水在硬化浆体中的扩散特征,也包括对硬化水泥浆体孔结构和比表面积的测试。分析了低场核磁共振技术在实际应用中面临的挑战,展望了该技术在新拌水泥浆体结构性能研究中的应用前景。

氨基化多壁碳纳米管的制备及其在复合材料中的应用

采用不同链长的乙二胺(EDA)、己二胺(HMDA)和癸二胺(DMDA)对多壁碳纳米管(MW CNTs)进行了修饰。利用红外光谱、拉曼光谱、透射电镜及X射线光电子能谱对二元胺修饰的MW CNTs的化学结构进行了表征。结果表明:二元胺可以有效地修饰MW CNTs。经胺化修饰后,MW CNTs-EDA、MW CNTs-HMDA、MW CNTs-DMDA表面的N元素含量可分别达到3.52%、4.18%和2.88%,表明在相同的氨化条件下,己二胺的接枝率最高。进一步采用紫外-可见吸收光谱及全能稳定性分析仪对不同链长的二元胺修饰的氨基化MW CNTs在有机溶剂中的分散性进行了半定量的表征。结果显示:氨基化修饰有效改善了碳纳米管在极性溶剂中的分散稳定性,其中己二胺修饰的MW CNTs在乙醇中的分散稳定性最好。将MW CNTs-HMDA引入到传统的炭纤维/环氧树脂复合材料体系中,复合材料的冲击性能及弯曲性能均有较大提高。

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。

碳纤维水泥基材料的物理力学性能

研究了碳纤维掺量对水泥基材料密度、弹性模量、泊松比等物理力学性能的影响,并通过理论计算与试验数据进行了对比.结果表明:随着碳纤维掺量的增加,水泥基材料的密度和弹性模量降低、泊松比增加.通过回归分析,得到了水泥基材料的密度、弹性模量和泊松比与碳纤维掺量的函数对应关系,理论计算表明,水泥基材料的密度和弹性模量实测值与理论计算值有很好的一致性.

碳酸钙填充聚乳酸复合材料的制备和性能研究

用熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)/碳酸钙(CaCO3)复合材料,研究了PLA/CaCO3复合材料的力学性能、热性能、结构及断裂机理。结果表明,较高含量的CaCO3在材料内部形成网络结构,阻止了微裂纹的扩展,断裂从脆性变为韧性,对PLA起到了较为明显的增韧作用,但如果含量过高会导致CaCO3凝聚,分散不均匀,会影响复合材料的冲击性能;但当CaCO3的含量较低时,CaCO3粒子孤立地分散在基体内,未形成网络结构,微裂纹的扩展不能及时被阻止,会形成裂纹,从而导致材料破坏,使冲击强度下降;CaCO3的引入使复合材料的熔融峰出现了双峰,复合材料的结晶性能有所提升,使复合材料的耐热性能提高。

胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱的研究进展

介绍了胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱性能的研究进展。研究主要针对水泥基饰面砂浆的泛碱成因,从无机胶凝材料入手,探讨其对砂浆泛碱的影响和抑制泛碱的措施。涉及的无机胶凝材料主要集中在硅酸盐水泥、铝酸盐水泥及其分别或共同与石膏组成的二元和三元体系。水泥基饰面砂浆的抗泛碱主要通过两条途径,一是控制水化时Ca(OH)_2的产生,二是提高砂浆的密实度。

薄膜光伏材料铜铟镓硒的研究进展

综述了CuIn1-xGaxSe2(CIGS)的晶体结构、光学性质和电学性质,介绍了其禁带宽度、导电类型、吸收系数、晶界面复合速率和少子寿命等重要参数。重点介绍了利用磁控溅射系统制备CIGS薄膜的两种制备工艺:磁控溅射金属预制层硒化法和单步溅射法;综述了非真空制备工艺中常用的电化学沉积法。分析了CIGS现存问题:制备工艺复杂、成本高,稀有金属In、Ga的短缺;并提出了相应的解决措施及发展趋势。

粉煤灰掺量对磷酸镁水泥基复合材料力学性能影响

研究了粉煤灰掺量对磷酸镁水泥基材料的抗压强度、抗折强度、耐磨性和膨胀性能的影响。实验结果表明,随着粉煤灰掺量的增加,磷酸镁水泥净浆的抗压强度先增大后下降,粉煤灰掺量为胶凝材料质量的10%时,抗压强度最大;而材料的抗折强度和耐磨性能随着粉煤灰掺量的增加而下降。其膨胀性能基本上是随着粉煤灰的增多而增大。

以脱硫石膏为复合胶凝材料基料配制无机保温砂浆

研究了一种以脱硫石膏为复合胶凝材料的基料,以玻化微珠为轻质集料配制而成的保温砂浆的性能及其变化规律。复合胶凝材料由脱硫石膏、矿渣粉、少量水泥和激发剂组成,具备优良的水化硬化特性,其28 d抗压强度能达25 MPa以上。结果表明,以这种复合胶凝材料和玻化微珠共同配制的保温砂浆,其各项性能指标均达到相关标准的要求。同时,因原材料中采用了大量工业废弃物,这种保温砂浆产品的环境效益和社会效益极佳,市场前景广阔。

一种搜寻辐射制冷材料的红外光谱分析方法

根据辐射制冷材料的光谱选择性吸收的特性,探索性地提出了采用红外光谱分析方法筛选辐射制冷材料,并对其中某些材料(CaSO4、BaSO4、PTFE,有机硅)的吸收比/法向发射比以及辐射制冷效果进行测定,证实了采用红外光谱分析方法搜寻辐射制冷材料具有一定的可靠性。