相变储能建筑材料的研究进展及其应用

简要介绍了相变储能材料的分类及特性,综述了相变储能建筑材料制备方法,概述了相变储能建筑材料在墙体围护结构、大体积混凝土和桥梁路面等建筑结构中的应用现状,分析了相变储能建筑材料在推广应用中存在的问题,最后总结了相变储能建筑材料的性能要求,为相变储能建筑材料进一步深入研究提供了参考。

不同类型缓凝剂对建筑石膏的缓凝作用

研究了麦蛋白水解液石膏缓凝剂、柠檬酸、六偏磷酸钠对脱硫石膏的凝结时间、强度损失等的影响,同时也对不同水化环境pH值条件下的缓凝作用的凝结硬化特征进行了分析,并结合XRD和SEM对建筑石膏强度损失的原因和缓凝剂的缓凝机理进行了分析。对比结果表明:凝结时间相近的情况下,麦蛋白水解液对石膏的强度影响最小,而六偏磷酸钠影响最大;麦蛋白水解液对pH值环境适用范围最广,有良好的适应性,并在弱碱条件下缓凝效果最佳,而柠檬酸和六偏磷酸钠分别在酸性和中性条件下缓凝效果最佳;麦蛋白水解液对二水石膏晶体形貌基本没有影响,而六偏磷酸钠和柠檬酸使明显而完整的二水石膏针片状晶体减少。

碳酸钙晶须对碱矿渣胶凝材料的减缩增强作用

针对碱矿渣胶凝材料易收缩开裂等问题,采用一种新型微米级纤维——碳酸钙晶须对碱矿渣胶凝材料进行减缩增强,研究了碳酸钙晶须掺量对碱矿渣胶凝材料流变性能、抗压强度和干燥收缩的影响,并探究其显微增强机理.结果表明:微米级碳酸钙晶须的掺入对碱矿渣胶凝材料流动性影响较小,当碳酸钙晶须掺量为3%时,其新拌浆体塑性黏度为12.33 Pa·s,较未掺碳酸钙晶须的对照组仅增长14.48%,其硬化浆体28 d抗压强度可达105.8 MPa;碱矿渣胶凝材料的干燥收缩率随着碳酸钙晶须掺量的增加而降低,当碳酸钙晶须掺量为5%时,其28 d干燥收缩率仅有0.87%,较未掺碳酸钙晶须的对照组降低32.56%;碳酸钙晶须与基体紧密结合,在基体受力破坏时分散其所受应力,提升了碱矿渣胶凝材料的力学性能;碳酸钙晶须在体系内部的桥接作用能够有效延缓碱矿渣胶凝材料微裂纹的形成与扩展,在一定程度上遏制了宏观裂纹的发展.

缓凝剂对碱激发胶凝材料凝结时间及流变性能影响的研究进展

碱激发胶凝材料具有制备能耗低、高强和耐久性好等特点,因其利废、节能、减碳而受到全球科技界和工业界的高度重视。但碱激发胶凝材料所用原材料来源广泛,品质波动较大,导致碱激发胶凝材料的性能变化差异较为明显,稳定性控制难度较高。其中对凝结时间的调控是当下亟待解决的问题,掺入缓凝剂是调控碱激发胶凝材料凝结时间的有效途径之一。本文总结了缓凝剂对碱激发胶凝材料凝结硬化及流变性能的影响,阐明了不同类型缓凝剂对碱激发胶凝材料的调凝机理(包覆、增黏和中和),并分析了其推广应用的可行性,以期为突破碱激发胶凝材料大规模工程应用的技术瓶颈提供理论基础和技术支持。

理论计算指导水杨醛缩氨基硫脲合成实验的改进

水杨醛缩氨基硫脲的合成是应用化学专业综合实验的一部分。本研究以水杨醛和氨基硫脲为原料,在乙酸催化条件下,乙醇中加热回流3h制备,分离产率为75%~90%。为践行绿色低碳化学理念,在理论计算指导下,提出实验改进方案,并通过实验确立改进方案的可行性。改进后,实验以水为溶剂,在室温下反应,通过薄层色谱法监测反应的进程,0.5h后分离产率可达91.0%。本改进实验旨在激发学生对科学研究的探索欲望,增强学生的绿色低碳化学理念和环保意识。同时,基于理论计算指导构建实验改进方案,为其他教学及科研实验优化提供一种可借鉴的方法。

大掺量粉煤灰高水充填材料的研制

文章研究了不同水固比条件下粉煤灰掺量对高水充填材料凝结时间、悬浮性、强度和水化放热量等性能的影响,研制出大掺量粉煤灰高水充填材料,并分析了其经济成本。研究表明:在同一水固比条件下,高水充填材料的凝结时间随着粉煤灰掺量的增加会延长,其强度和反应温升会有所降低,而对析水率和结实率的影响不大。研制的粉煤灰掺量为60%的高水充填材料,在水固比为1∶1时,凝结时间为11 min、1 d和7 d抗压强度分别为2.1MPa、2.8 MPa,其反应温升较对比组(不掺粉煤灰)降低了22.9%,且成本降低了54.6%。

煅烧煤矸石粉体材料活性评价方法的研究进展

煤矸石是煤炭开采和加工过程中产生的固体废弃物,将其应用于水泥基材料是煤矸石资源化的有效途径。本文综述了国内外关于煅烧煤矸石粉体材料活性的评价方法——强度评价方法、火山灰性试验方法和现代分析测试方法(XRD、IR、NMR和ICP-AES)。针对煅烧煤矸石活性材料在水泥基材料研究和应用中存在的主要问题,分析阐明了其高效应用于实际工程中的研究重点。为加快煤矸石在水泥基材料中的资源化利用,提出了一些参考性建议。

冲击荷载下含随机缺陷的梯度蜂窝材料的力学性能

蜂窝金属材料由于生产工艺而产生材料梯度及随机缺陷等是不可避免的。本工作以材料梯度和随机缺陷为基础,探究了不同梯度和随机缺陷下蜂窝材料的动态力学性能,并通过变形均匀系数Φ来定量分析不同工况下材料的变形模式。结果表明:(1)无随机缺陷时,低速(v=20 m/s)冲击下,单层蜂窝材料的变形模式呈“X”型,多层蜂窝材料呈“V”型;高速(v=60 m/s)冲击下,蜂窝材料的冲击端出现惯性坍塌带,相对密度较小处出现“V”型变形带。有随机缺陷时,蜂窝材料的坍塌变形带呈弥散分布。(2)适当的随机缺陷和蜂窝梯度有利于改善整体材料变形,使材料的变形均匀系数Φ降低。(3)低速冲击下蜂窝材料的平台应力随梯度增加而降低,高速冲击下则随梯度增加而增加。同时,蜂窝材料的平台应力随缺陷率增大而降低,当随机缺陷率超过15%时,平台应力急剧降低,此时,随机缺陷率是影响材料动力学性能的主要因素。

表面改性硅/铝质材料及其在水泥基材料中应用的研究进展

水泥基材料是工程建设中必不可少的材料,其生产带来的环境和资源消耗问题逐渐被广泛关注。同时,工业废弃物的产量逐年增加,其引起的环境污染问题也愈发严重。从环保及可持续发展角度考虑,可将硅/铝质工业废弃物用于水泥基材料中,此举可同时解决水泥熟料生产和工业废弃物排放造成的环境问题。但部分硅/铝质工业废弃物由于活性相对较低,大量使用会导致水泥基材料早期强度较低,限制了其在水泥基材料中的掺量。超细硅/铝质材料极易团聚,导致其性能不能得到充分发挥,从而影响了硅/铝质材料在水泥基材料中的高效利用。现代水泥混凝土的性能不再仅以力学性能作为评判标准,良好的工作性、耐久性和功能性也是其发展趋势。此外,功能材料如何与水泥基材料结合才能更好地发挥其功能性也是目前水泥混凝土领域研究的热点。采用表面改性技术对硅/铝质材料性能进行改善已取得了较好的效果。对一些惰性或活性较低的硅/铝质工业废弃物进行必要的改性,可在一定程度上提高其活性,缓解其作为掺合料使用带来的水泥基材料早期强度低的问题,同时还可增加其在水泥基材料中的掺量,提升工业废弃物的综合利用率。酸碱微腐蚀表面改性和增钙煅烧表面改性等技术是提升硅/铝质材料(粉煤灰、石英砂尾矿等)活性常用的方法。功能外加剂表面改性可改善超细硅/铝质材料的团聚现象,提高其在水泥基材料中的分散性。而分散性的提高使硅/铝质材料在水泥基材料中性能发挥更充分,同时改善水泥基材料的工作性能。颗粒负载表面改性是将具有环境清洁功能的材料负载在硅/铝质材料的表面,在满足掺合料基本性能的同时,还能起到治理环境的作用。硅/铝质工业废弃物的改性利用将获得“以污治污”双重环境效益。本文综述了利用表面改性技术提升硅/铝质材料活性、分散性和功能性的研究进展,提出了表面改性技术在水泥基材料应用中存在的问题,以期为硅/铝质工业废弃物的高效利用提供参考性建议。

高职高分子材料智能制造技术专业产教融合教育教学探索

近年来,高职教育越来越重视培养学生的实践能力和创新能力。高分子材料智能制造技术作为一门新兴的技术学科,其发展对产业界的需求也日益增长。产教融合教育教学是高职院校培养学生实际应用能力的有效途径。本文以高职高分子材料智能制造技术专业产教融合教育教学为课题,探讨了教育教学的意义、目标、内容和实施方法,并提出了一些对产教融合教育教学的改进建议。

非线性梯度胞元分布蜂窝材料的冲击力学响应

以自然界中蜂窝材料胞元分布规律为依据,建立四种蜂窝模型,探究梯度分布规律对蜂窝材料动态力学性能的影响。运用有限元分析方法,分析不同冲击荷载下各类型蜂窝的冲压变形模式、承载能力、应变率敏感度和冲击波传播特性。分析结果表明,非线性梯度蜂窝材料的初始密实区域呈弥散分布,而非连贯型密实带;其密实过程相较于传统蜂窝材料更为均匀。胞元非线性梯度分布使蜂窝材料具有“骨架”效应,导致蜂窝材料的密实应变和平台区应力等提升10%~30%。框架梯度分布使蜂窝材料整体的应变率效应敏感度降低约50%,显著提高材料动力学性能的稳定性。

超高强水泥基复合材料力学及收缩性能研究

选取钢纤维和玄武岩纤维进行试验,研究了两种纤维掺量以及硅灰掺量对超高强水泥基复合材料抗压抗折强度、疲劳性能以及体积收缩率的影响。结果表明,纤维和硅灰的加入能有效改善水泥基材料的力学及收缩性能,钢纤维对水泥基材料强度提升较大,但玄武岩纤维表现出与材料更好的相容性,1.5%钢纤维、0.1%玄武岩纤维改善效果最明显,抗折、抗压强度分别提高了12.6%、3.0%和21.2%、2.7%,体积收缩率降低了12.2%、5.4%,且1.5%钢纤维的疲劳寿命是不掺纤维的近4倍,最大跨中挠度曲线呈现明显的阶段性特征;8%硅灰改善效果最大,抗折、抗压强度分别提高了13.3%、10.4%,体积收缩率降低了28.8%。

酸浸处理热活化的煤矸石制备介孔材料

采用硫酸和盐酸的混合酸浸处理热活化的煤矸石制备介孔材料。研究了酸浸处理温度、酸浸时间和混酸用量等参数对孔特性的影响。结果表明,提高酸浸温度、延长酸浸时间和增加液固比均会提高样品的比表面积,但当酸浸处理温度超过80℃时,由于酸的挥发反而会降低比表面积;酸浸时间和酸用量分别超过4h和16mL以后,对增加样品比表面积无明显效果,反而使得比表面积降低。将850℃热活化的煤矸石在80℃酸浸4h,当酸用量为16mL时,所得样品的比表面积达到207.57cm2·g^(-1),孔的总体积为0.33cm3·g^(-1),平均孔径为6.34nm。

白云石粉对水泥基材料性能影响的研究进展

白云石是一种天然的碳酸盐岩矿物,具有资源丰富、分布广泛和价格低廉等特点。将白云石粉作为新型辅助性胶凝材料(SCM)掺入水泥基材料中,不仅可以满足水泥基材料的低碳和低成本需求,还可以在一定程度上改善水泥基材料的性能,具有显著的技术效益和经济效益。通过查阅当前国内外对白云石粉在水泥基材料应用研究方面的最新研究成果,从工作性能、力学性能和耐久性能三方面系统总结了白云石粉对水泥基材料各性能的影响,并分析了白云石粉在水泥基材料中的化学反应。根据研究结果可知,白云石粉作为新型SCM应用水泥基材料,可以改善水泥基材料的工作性和体积稳定性,还会与水泥水化反应生成碳铝酸钙,促进水泥基材料的强度发展。此外,通过提高养护温度,掺白云石粉水泥还会反应生成Mg-Al水滑石,进一步提高水泥基材料的强度和耐久性,促进白云石粉在水泥基材料中的应用。目前,白云石粉应用于水泥基材料的研究还存在不足,未来在白云石粉的反应机制及其对水泥基材料性能的影响机制等方面还有待进一步研究与完善。

利用工业固体废弃物制备烧胀陶粒的研究进展

工业固体废弃物是一种放错位置的资源。阐述了利用工业固体废弃物制备烧胀陶粒的可行性,综述了以煤矸石、粉煤灰、钢渣、尾矿等工业固体废弃物为原料制备烧胀陶粒的国内外研究进展,并分析了利用工业固体废弃物制备烧胀陶粒目前存在的主要问题和发展前景。

以煤矸石为硅铝质原料制备水泥熟料的试验研究

为探索以煤矸石为硅铝质原料制备水泥熟料的热工工艺和合理配方,选取不同配方配制8种水泥生料,在实验室进行不同温度下煅烧水泥熟料的试验研究。对熟料样品进行了f-CaO质量分数测定和矿物组成分析,并对水泥凝结时间、抗压强度、水化放热进行了测试,结果表明：以煤矸石为硅铝质原料制备水泥熟料时,石灰饱和系数KH=0.89~0.95、铝率IM=1.2~1.6、硅率SM=2.1~2.6的范围内配制的水泥生料易烧性较好,适宜的煅烧温度为1400~1450℃。制备的水泥72h水化放热量低于PⅡ42.5型硅酸盐水泥。当熟料理论率值KH=0.95,IM=1.55,SM=2.55时,制备的水泥净浆3d抗压强度为45.3 MPa,28d抗压强度为95.3 MPa。

混凝土用煤矸石骨料的研究进展

煤矸石作为我国最大的工业固体废弃物之一,将其作为混凝土骨料既可解决环境污染,还可弥补天然砂石资源短缺的现状,是煤矸石最经济、最环保的资源化利用方式,符合绿色可持续发展的战略要求。综述了混凝土用煤矸石骨料的研究进展,分析了煤矸石骨料对混凝土性能的影响,提出了煤矸石骨料利用仍存在的主要问题,以期为实现煤矸石的低能耗大宗化利用提供参考性建议。

珊瑚骨料混凝土性能及微结构的研究进展

海洋工程混凝土是发展海洋经济的重要基础支撑,远洋岛礁工程"就地取材",即采用珊瑚等物料进行建设,是海洋土木工程研究的必然追求。珊瑚骨料与普通砂石骨料、轻集料在组成、结构及性能等方面存在明显差异。本文阐述了珊瑚骨料特性对混凝土工作性能、力学性能、体积稳定性能、耐久性能及微结构的影响,指出了珊瑚骨料混凝土存在强度不足、脆性大和抗蚀差等问题,并针对适合海洋环境的高强度、高韧性和高耐久的珊瑚骨料混凝土的研究开发进行了展望。

碱式硫酸镁水泥的研究进展及性能提升技术

碱式硫酸镁水泥(Basic magnesium sulfate cement,BMSC)是一种以外加剂技术为核心的新型镁质胶凝材料,主要由轻烧氧化镁、不同结晶水的硫酸镁、矿物掺合料与化学外加剂一起混磨而成,使用时与普通硅酸盐水泥一样加水拌和即可。碱式硫酸镁水泥具有氯氧镁水泥轻质、快凝、高强、耐磨的优点,且不易吸潮反卤。BMSC的主要水化产物5Mg(OH)2·MgSO 4·7H 2O相(5·1·7相)的溶解度仅为0.034 g/100 g水,与硅酸盐水泥基本处于同一量级,远低于氯氧镁水泥,在建筑保温材料等领域可以广泛取代氯氧镁水泥。碱式硫酸镁水泥的抗折强度约为同强度等级硅酸盐水泥抗折强度的2~3倍,且其耐久性能、护筋性能与普通硅酸盐水泥相当。同时,BMSC混凝土具有较大的刚度和良好的抗震性能,其抗弯拉及抗冲击荷载性能均优于同等级普通硅酸盐水泥混凝土,尤其是开裂荷载比同强度、同配筋的普通混凝土大10%,因此其在结构工程领域也有良好的应用前景。更重要的是,用于制备碱式硫酸镁水泥的轻烧氧化镁的煅烧温度较低,使BMSC满足了建筑节能和环境保护的要求,有望成为未来核心高性能生态友好型水泥,具有巨大的发展潜力。本文概述了碱式硫酸镁水泥的性能特点,综述了其制备方法及水化过程,对比分析了碱式硫酸镁水泥、氯氧镁水泥和硫氧镁水泥的微观结构与性能的差异,阐明了镁质原料中α-MgO的含量和活性、α-MgO/MgSO 4及H 2O/MgSO 4的配料物质的量比、化学外加剂种类及掺量对碱式硫酸镁水泥微观结构及性能的影响。在此基础上,从原料及制备工艺等方面提出了进一步提升碱式硫酸镁水泥性能的措施,并展望了碱式硫酸镁水泥未来的研究方向。

高炉重矿渣作为细骨料对水泥砂浆性能的影响

测试了高炉重矿渣和重矿渣砂的组成、结构和性能,对比研究了重矿渣砂和天然河砂对水泥砂浆工作性能和力学性能的影响,从界面结构和孔结构角度分析了重矿渣砂提高水泥砂浆力学性能的作用机理。结果表明:重矿渣砂主要是由许多表面粗糙的颗粒和一些重矿渣微粉所组成,其粗糙的表面改善了骨料颗粒与基体之间的界面结构;重矿渣砂中重矿渣微粉降低了骨料的空隙率,改善了新拌砂浆的粘聚性和流动性,提高了硬化砂浆的致密性。利用重矿渣砂替代天然河砂可以配制出力学性能更好的砂浆,但会降低砂浆的工作性能。