硅酸盐学报

Journal of the Chinese Ceramic Society

综合评述

  • 水化硅酸镁胶凝材料研究进展

    宋强;胡亚茹;王倩;张军;陈延信;

    可溶性SiO_2与MgO反应可形成水化硅酸镁凝胶[(MgO)_x–SiO_2–(H_2O)_y,M-S-H]。M-S-H凝胶的组成可变,结晶度差,硅氧四面体呈层状结构,对体系抗压强度起主要作用。M-S-H凝胶形成速率依赖于反应物的活性,活性MgO和硅灰是常见的反应物,该混合物遇水放热,放热速率与MgO活性密切相关,浆体溶液呈弱碱性,被认为在建筑材料领域有潜在应用价值。系统总结了M-S-H反应机理、组成特点、孔溶液化学、水化热、工作性和强度演化规律及其影响因素,同时分析了Mg~(2+)对C-S-H和Ca~(2+)对M-S-H的作用机理,展望了水化硅酸镁胶凝材料发展前景。

    2019年11期 v.47;No.368 1642-1651页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K]
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  • 混凝土微生物自愈合技术研究进展

    王立成;邹凯;

    为了抑制混凝土裂缝扩展所造成的结构损伤及由混凝土开裂带来的高额维修费用,采用微生物诱导碳酸钙沉淀实现混凝土微裂缝(<300μm)的修复成为近年来的研究热点。本文对微生物自愈合混凝土的定义、分类、作用机理、影响因素以及愈合效果的评价指标等方面进行了文献综述,总结和评述了国内外混凝土微生物自愈合技术的最新研究进展和主要结论。研究发现,混凝土中的微裂缝主要由微生物的代谢产物—碳酸钙填充。除用于填充、修复微裂缝外,微生物代谢产生的矿物沉淀还能够改善混凝土的力学性能。此外,微生物修复后混凝土的孔隙率、吸水性、渗透性以及氯离子运输能力的降低也被认为是微生物愈合剂对混凝土结构耐久性改善的体现。因此,微生物作为混凝土愈合剂具备可持续修复裂缝的能力且可改善混凝土的力学性能和耐久性,从而达到修复和愈合混凝土的目的。最后,在分析已有研究成果的基础上,对混凝土微生物自愈合研究中存在的一些问题和未来的研究方向进行了讨论和展望。

    2019年11期 v.47;No.368 1652-1662页 [查看摘要][在线阅读][下载 1073K]
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  • 硅酸二钙的结构与活性

    张文生;张江涛;叶家元;钱觉时;沈卫国;汪智勇;

    硅酸二钙既是硅酸盐水泥熟料的主要矿物,也是硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物,并且有可能成为吸收捕集二氧化碳材料的重要矿物。发展以硅酸二钙为主要矿物组成的低钙、低碳排放胶凝材料正在成为研究热点。本文在简述硅酸二钙结构及其晶型转变的基础上,综述分析了硅酸二钙在高温合成过程中外来离子对其结构与活性的影响;硅酸二钙在水化阶段液相中外来离子对其活性发挥的影响,以及利用硅酸二钙在结构上易发生碳化反应的特点,制备可吸收二氧化碳材料的现状。在此基础上,展望了硅酸二钙结构与活性研究及其应用的发展趋势。

    2019年11期 v.47;No.368 1663-1669页 [查看摘要][在线阅读][下载 916K]
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  • 渗浆法钢纤维增强磷酸镁水泥基复合材料的力学性能

    李振;秦继辉;尤超;岳燕飞;贾兴文;钱觉时

    采用磷酸镁水泥(MPC)制备渗浆钢纤维增强材料(SIFCC),并与普通硅酸盐水泥(OPC)基体进行比较,研究钢纤维掺量对SIFCC抗压强度、抗弯强度、弯曲应力应变曲线和断裂韧性的影响,根据单根钢纤维拔出试验和断裂面微观形貌,分析MPC-SIFCC的增强机制。结果显示,MPC制备的SIFCC抗弯强度和断裂韧性提高显著,抗压强度在纤维掺量6%以上时提高明显;与同强度等级的OPC-SIFCC(28d)相比,MPC-SIFCC抗弯强度及断裂韧性提高幅度更大,钢纤维掺量10%的7d抗弯强度可达77.4 MPa。单根纤维拔出试验与微观形貌观察结果显示,与OPC相比,MPC与钢纤维有更高的粘结力。考虑MPC浆体在低水胶比下的良好流动性,可以认为MPC用于制备SIFCC具有较为明显的优势。

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  • MgO-SiO2-H2O胶凝体系研究进展

    宋强;胡亚茹;王倩;张军;陈延信

    水化硅酸镁((MgO)x-SiO2-(H2O)y, M-S-H)凝胶是MgO-SiO2-H2O胶凝体系的水化产物,具有轻质、高强、低pH值等特点,是一种可替代传统水化硅酸钙((CaO)x-SiO2-(H2O)y, C-S-H)水泥的胶凝体系,能够满足国家对节能降耗和CO2减排的需要,在墙体保温、核废料和重金属离子固封等领域具有潜在应用价值。本文系统的总结了M-S-H反应机理,组成特点,孔溶液化学,水化热,工作性和强度演化规律及其影响因素,同时分析了Mg2+对C-S-H和Ca2+对M-S-H的作用机理,展望了MgO-SiO2-H2O体系发展前景。

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  • 海洋浪溅区混凝土的多因素时变环境作用模型

    杨绿峰;陈昌;余波

    为了量化描述海洋浪溅区混凝土的环境作用,研究建立了一种考虑多因素耦合影响的海洋浪溅区混凝土表面氯离子浓度()时变模型。首先搜集遴选了372组长期自然暴露试验数据,建立了的试验数据库;然后通过对比分析,研究确定了材料因素和暴露时间对的耦合影响;进而利用两阶段回归分析法确定了胶凝材料种类对水胶比和暴露时间影响规律的修正系数,建立了能够综合考虑水胶比、胶凝材料种类和暴露时间等多因素耦合影响的时变模型;最后通过与现场暴露试验数据和现有模型的对比分析验证了该模型的有效性和适用性。

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  • 矿物掺合料对混凝土力学性能与开裂机理研究

    时宇

    为了满足国家对环保的要求,对加入粉煤灰和矿粉两种火山灰掺合料的混凝土进行研究。通过拌合物和易性、混凝土基体抗压强度和平板开裂实验,研究环保掺合料对混凝土力学与耐久性影响。结果表明:随着矿粉加量的升高,拌合物和易性逐渐变差,但是加入粉煤灰后和易性变化不大。加入火山灰掺合料混凝土早期抗压强度较纯水泥混凝土低,但后期强度明显升高。XRD实验和TGA实验表明,这是由于早期火山灰反应不够,随着养护时间的延长,加入粉煤灰的试样水化度明显升高。体积收缩实验表明,加入矿粉后开裂程度增大,与平板实验矿粉开裂增大结果一致。

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  • 钢管拱内混凝土超长距离泵送性能表征试验研究

    徐文;王睿;王勇;陈克坚;魏志强;张倩倩;刘加平

    采用一种适用于大流动性混凝土的新型“摩擦计”,试验模拟测试了藏木大桥钢管拱内C60高强自密实混凝土沿泵管壁形成的润换层屈服应力和粘度常数,分别约48 Pa和723 Pa?s/m,据此计算得到混凝土的泵送阻力。设计了混凝土超长距离泵送试验钢管拱节段选取及泵管设置方案,分别测试了试验过程中混凝土在泵管和钢管拱内的泵送阻力等参数。结果表明,约30 m3/h排量下,泵管内混凝土泵送阻力计算值与实测值分别约为0.0198 MPa/m和0.0206 MPa/m,误差不超过5%,而钢管拱内则只有0.0054 MPa/m,约为泵管内测试值的28%。本文研究成果为实桥钢管拱内混凝土顶升专项施工方案的制订提供了依据。

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  • 5~40℃下不同硫酸盐侵蚀对铝酸盐水泥水化的影响

    王中平;彭相;赵亚婷;杨浩宇;徐玲琳;刁桂芝;刘光华

    采用X射线衍射仪、联合热分析仪、压汞仪等分别研究了5℃、20℃和40℃下Na2SO4和MgSO4侵蚀对铝酸盐水泥(CAC)水化的影响。结果表明,两种硫酸盐侵蚀的机制截然不同,Na2SO4易与水化产物C2AH8反应,生成钙矾石晶体;而MgSO4易与水化产物C3AH6反应,生成钙矾石和石膏,但两种硫酸盐侵蚀程度均与养护温度密切相关。5℃低温条件下,浆体中主要生成CAH10,两种硫酸盐侵蚀的作用均较弱;20℃下,C2AH8的量上升,Na2SO4侵蚀加剧;温度升高至40℃,C3AH6的生成量大幅增加,硬化浆体的孔结构明显劣化,MgSO4侵蚀非常严重。但40℃高温条件下,两种硫酸盐侵蚀均有益于改善CAC硬化浆体的孔结构,在一定程度上补偿了收缩。

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  • 养护环境对掺有氧化镁膨胀剂的SHCC裂缝自愈合的影响

    张鹏;戴雨晴;高凯凯;王文涛;赵铁军

    用四点弯曲试验对掺有氧化镁膨胀剂的SHCC试件(SHCC-MEA)加载诱导产生裂缝,通过在不同养护时间测量其裂缝宽度以及毛细吸水量,探究了干燥(RH 50%)、水雾(RH 95%)、水(Tap water)以及饱和氢氧化钙溶液(Sat. Ca(OH)2)四种养护环境对其裂缝自愈合的影响。试验结果表明:氧化镁膨胀剂的加入有效地提高了SHCC裂缝愈合能力,在水雾环境下就有很明显效果;水分是裂缝自愈合过程中必不可少的条件,即使掺有氧化镁膨胀剂,干燥环境下的愈合效果依然很差;相比于对照组,饱和氢氧化钙溶液环境下的SHCC-MEA试验组的裂缝愈合效果不理想。

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  • 掺化学外加剂水泥净浆的气泡稳定性研究

    黄海;元强;邓德华;彭建伟;黄艳玲

    混凝土中的气泡是影响其新拌与硬化状态下性能的关键因素之一。然而一些混凝土,特别是自密实混凝土(SCC),通常具有较高的含气量,气泡稳定性对混凝土的抗冻性能和混凝土表面外观有重要影响。本文通过测定水泥净浆中气泡含量随时间的演化规律,研究水泥浆中气泡的稳定性。相应地,测定了水泥浆体流变性能的变化规律。研究了超塑化剂、消泡剂、无机和有机增粘剂(VEA)等外加剂对水泥净浆空气稳定性和流变性能的影响。结果表明,水泥浆体的流变性能影响气泡稳定性,但不是决定性因素。除了流变特性外,含气量、气泡的大小和表面特性共同影响着水泥浆体的气泡稳定性。在本研究范围内,0.03‰ 聚氧亚烷基醚型消泡剂与0.02‰ 羟丙基甲基纤维素(HPMC)在复掺作用下可以达到最高的气泡稳定性和最低的含气量。

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  • 硅酸二钙的结构与活性及其影响因素

    张文生;张江涛

    硅酸二钙既是硅酸盐水泥熟料的主要矿物,也是硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物,并且有可能成为吸收捕集二氧化碳材料的重要矿物。发展以硅酸二钙为主要矿物组成的低钙、低碳排放胶凝材料正在成为研究热点。本文在简述硅酸二钙结构及其晶型转变的基础上,从两个方面综述分析了(1)硅酸二钙在高温合成过程中外来离子对其结构与活性的影响和(2)硅酸二钙在水化阶段液相中外来离子对其活性发挥的影响,同时分析了利用硅酸二钙在结构上易发生碳化反应的特点制备可吸收二氧化碳材料的现状。在此基础上,展望了硅酸二钙结构与活性及其应用的发展趋势。

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  • AFm相阴离子类型对硫铝酸盐水泥水化产物钙矾石

    郝璟珂;宋远明;王志娟;王波

    钙矾石是硫铝酸盐水泥主要水化产物之一,其稳定性对硫铝酸盐水泥性能有很大影响。将碳酸钙、硝酸钙或亚硝酸钠按不同掺量加入硫铝酸盐水泥中,并研究了这三种物质对硫铝酸盐水泥水化、线性膨胀率和抗压强度等的影响。结果表明,掺入这三种物质后硫铝酸盐水泥水化系统可分别生成CO3-AFm、NO3-AFm和NO2-AFm相,且钙矾石衍射峰强度随其掺量增大而增加;含硝酸钙或亚硝酸钠净浆线性膨胀率均高于纯硫铝酸盐水泥净浆;含有这三种物质的硫铝酸盐水泥砂浆56d龄期抗压强度均高于纯硫铝酸盐水泥砂浆。研究证实,碳酸钙、硝酸钙或亚硝酸钠可提高硫铝酸盐水泥水化系统中钙矾石的稳定性,从而提升硫铝酸盐水泥性能,其中硝酸钙和亚硝酸钠效果较佳。

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  • 水泥中的碱含量对水泥与聚羧酸减水剂的相容性的影响

    黄磊;阎培渝

    通过外掺硫酸钾的方式来调整不同种类水泥中的碱含量,研究了碱含量对水泥/聚羧酸减水剂体系的流动度、屈服应力、塑性黏度及水泥凝结时间的影响,测定了水泥对聚羧酸减水剂的吸附情况,分析了水泥水化产物的物相、形貌及化学组成。结果表明:低铝低碱水泥与聚羧酸减水剂的相容性更好,碱含量的增加使水泥与聚羧酸减水剂的相容性变差,水泥对聚羧酸减水剂的饱和吸附量增大。不同种类水泥的凝结时间随着碱含量的增加均有提前,其中,碱对低铝低碱水泥的促凝效应更为明显。碱含量的增加使水化2h的水化产物中钙矾石生成量降低,同时在低铝水泥中生成了大量板状的钾石膏晶体。

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  • 新型石墨烯对碱激发矿渣复合材料力学性能及微观结构的影响

    郭思瑶;乔晓立;万小梅;赵铁军;聂蕊;谭哲;王腾腾

    利用二氧化钛的插层法制备分散性良好的二氧化钛改性石墨烯(TiO2-RGO),并将其掺入碱激发矿渣基体中制备石墨烯质量分数分别为0,0.01 %,0.02 %和0.03 %的石墨烯增强碱激发复合材料,研究其力学性能和微观结构以及石墨烯的增强增韧机理。结果表明,在掺量为0.03 %的石墨烯范围内,碱激发水泥复合材料的弯曲、抗压强度随石墨烯的质量分数的增加而增大。同时,当添加0.03 %石墨烯时,碱激发复合材料的弯曲韧性较空白试样提高了80 %以上。通过SEM、XRD对复合材料的微观结构进行表征,发现可延展的石墨烯可填充孔隙、增加与基体的接触面积,并通过裂纹偏转和分支以及石墨烯的拉出和锚固作用,有效地提高碱激发复合材料的弯曲韧性、改善脆性破坏特性,但不会改变基体的物相特征。

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  • 水泥基材料压汞前后孔隙结构变化XCT表征

    王小虎;彭宇;吉克尼都;曾强

    压汞法是表征水泥基材料孔隙结构最为常用的方法之一。但在高压作用下,水泥基材料的孔隙结构可能发生显著变化。本文利用XCT研究压汞前后水泥净浆的孔隙结构变化。结果表明:水泥净浆进汞孔隙分布曲线符合5阶段进汞特征;汞能够显著增加孔隙的X射线吸收率,导致压汞前后XCT图像灰度反转;分析显示水泥净浆压汞后孔隙尺寸增加,数量减少,表明材料压汞前后孔隙结构发生改变。本文研究结果直接证明了压汞过程对水泥基材料孔隙结构的破坏作用。

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  • 碱激发与碳化协同效应制备钢渣碳化砖及其影响因素研究

    叶家元;张文生;史迪;司政凯;陈晓飞

    以钢渣为主要原料制备获得了钢渣碳化砖,分析了其在碱激发条件下的碳化效果及其制备参数的影响。结果表明,钢渣因含有f-CaO、硅酸二钙等可碳化组分而表现为更高的CO2吸收量,是适宜原材料。Na2CO3激发能力恰当且可提升碳化效果,是适宜激发剂。掺用Na2CO3条件下,碳化强度随钢渣用量增加而逐渐变大,但钢渣高用量时CO2吸收量显著下降;强度几乎不受钢渣细度影响,CO2吸收量随钢渣细度增加而逐渐变大,但高细度时CO2吸收量增加值变得越来越小;强度随骨料用量增加而逐渐变大,但CO2吸收量变化不明显。占钢渣7%~13%的水用量可使试样具有足够好的碳化效果,但水高用量时CO2吸收量下降。7%水用量时适量Na2CO3对钢渣的激发作用协同碳化作用,可使强度再增长10.0 MPa,增长值超过30.0 MPa,且CO2吸收量增加1%以上;然而当Na2CO3用量超过1%,则增强作用变弱、CO2吸收量下降。钢渣碳化砖的适宜配比为:钢渣(比表面积440 m2/kg)1 640 kg/m3,骨料328kg/m3(占钢渣的20%,下同),水115 kg/m3(7%),Na2CO313.12 kg/m3(0.75%)。该配比制备的试样碳化后其抗压强度、CO2吸收量可分别达到39.2 MPa、9.15%。生成更多碳酸钙并沉积于孔洞,使上述试样更致密,是碱激发协同碳化增强的主要原因。

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  • Janus微纳米胶囊的结构表征与驱油性能

    吴景春;石芳;赵博;赵阳

    采用皮克林乳液法制备了Janus微纳米颗粒,在采用包埋组装形成Janus微纳米胶囊。采用傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、激光衍射、紫外光显微镜、悬滴张力计等手段对Janus微纳米胶囊结构和性能进行了表征与评价。结果表明,纳米级纳米胶囊聚合物在油水界面具有明显的界面活性,界面张力可降至10-4Mn/m;当Janus颗粒浓度达到饱和浓度时,两亲性纳米颗粒在界面的吸附饱和,平衡表面张力达到31mN/m。Janus微纳米胶囊体系具有较好的封堵能力,所得结果对理解Janus微纳米胶囊的组装行为和乳化性能提供了基本见解,并进一步证明了Janus微纳米胶囊作为胶体表面活性剂用于提高油气采收率的潜力。

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  • 普通硅酸盐水泥基3D打印混凝土的性能及应用

    蔺喜强;张涛;霍亮;李国友;戢文占;张楠

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  • 养护条件与聚灰比对增韧水性环氧水泥基 涂层性能影响及机理

    李世宇;王玉龙;刘志勇;侯立杰

    研究了养护条件和聚灰比对掺加水性聚氨酯增韧环氧水泥基涂层性能的影响。结果表明当聚灰比15%时经自然养护7d及80℃干养4h增韧环氧水泥基涂层钢筋电极在3.5%NaCl溶液中28d腐蚀电流密度保持在0.15μA·cm-2以下,涂层耐腐蚀效果及综合性能优异。扫描电镜(SEM)观测到环氧树脂包裹水泥水化产物形成聚合物膜,与水泥凝胶体形成三维互穿网络结构,有效改善了涂层柔韧性、抗剥离、抗冲击及耐腐蚀性能,应用电子能谱(EDS)元素变化分析了环氧交联度对水泥基材料性能影响的作用机理。

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  • 复合型钴锌纳米线的制备及其脱硫性能研究

    韩冰;王海彦;康蕾;李双林

    采用水热法合成了Co-ZnO复合纳米线,通过改变NaOH浓度来考察其对Co-ZnO复合纳米线结构和形貌的影响,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N2吸附-脱附(BET)、程序升温还原(TPR)等方法对该催化剂进行了表征;并用等体积浸渍法负载金属Ni,制备反应吸附脱硫剂。以正庚烷/噻吩为模拟油,在反应温度为320℃、压力0.6MPa、进料的体积空速6h-1及氢油体积比为100的条件下,考察了复合型钴锌纳米线负载镍脱硫剂、负载型镍钴锌纳米线脱硫剂和无钴添加负载型镍锌纳米线脱硫剂的脱硫性能。

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  • 水热法制备Al/Co共掺杂VO2(B)正极材料及其电化学性能

    杨倩;邹正光;吴星宇;张艳姣;李圣宇

    本文采用水热法,以V2O5,C12H22O11,Co(NO3)2?6H2O,Al(NO3)3?9H2O为原料,分别合成了纯相VO2(B)和Al/Co共掺杂VO2(B),其中Al:Co:V按照0.12 : 0.06 : 1和0.12 : 0.12 : 1的原子百分比掺入。XRD结果显示掺杂后样品的峰变宽,结晶性下降,SEM显示掺杂后样品形貌变化比较明显,由长棒状(纯相)变为短棒与片状均匀组合的形貌。电化学性能显示首次放电比容量和循环性能都大幅度提高,LiAl0.12Co0.06 VO2(B)首次放电容量为301 mAh?g-1,比未掺杂(216 mAh?g-1)高85 mAh?g-1;LiAl0.12Co0.12VO2(B)首次放电容量为285 mAh?g-1,比未掺杂样品高69 mAh?g-1,并且掺杂样品经过100次充放电循环后容量保存率都比未掺杂样品高。结果表明Al/Co共掺杂VO2(B)对其进一步的研发应用具有重要的意义。

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  • 采用PFC2D对水泥冷再生混合料间接抗拉强度模拟研究

    王勇生

    本文基于PFC2D对水泥冷再生混合料间接抗拉强度开展模拟试验研究,为了对数值试验中细观力学参数的调整提供依据,并分析模拟试验结果的可靠性,首先对水泥冷再生混合料间接抗拉强度开展室内试验,得出宏观力学参数值。然后确定混合料中颗粒的接触本构模型,建立数值试件。进行模拟加载,不断调整细观力学参数值,直到最终模拟试验结果与室内试验结果相吻合,得出最终细观力学参数值。利用得出的细观力学参数,对不同颗粒级配条件下的试件进行模拟试验,通过与室内试验对比,验证模拟试验的可靠性。结果表明:模拟试验与室内试验结果基本吻合;所确定的接触模型和细观力学参数值是准确的,可在相关研究中用模拟试验代替室内试验,提高研究效率;模拟试验真实地展现试件在荷载作用下内部颗粒的运移情况,揭示了材料强度形成机理和细观力学特征。

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  • 混凝土微生物自愈合技术研究进展述评

    王立成;邹凯

    为了抑制混凝土裂缝扩展所造成的结构损伤及由混凝土开裂带来的高额维修费用,采用微生物诱导碳酸钙沉淀实现混凝土微裂缝(<300μm)的愈合成为近年来的研究热点。本文对微生物自愈合混凝土的定义、分类、作用机理、影响因素以及愈合效果的评价指标等方面进行了文献综述,总结和评述了国内外混凝土微生物自愈合技术的最新研究进展和主要结论。研究发现,混凝土中的微裂缝主要由微生物的代谢产物—碳酸钙填充。除用于填充、修复微裂缝外,微生物代谢产生的矿物沉淀还能够改善混凝土的力学性能。此外,微生物修复后混凝土的孔隙率、吸水性、渗透性以及氯离子运输能力的降低也被认为是微生物愈合剂对混凝土结构耐久性改善的体现。因此,微生物作为混凝土愈合剂具备可持续修复裂缝的能力且可改善混凝土的力学性能和耐久性,从而达到修复和愈合混凝土的目的。最后,在分析已有研究成果的基础上,对混凝土微生物自愈合研究中存在的一些问题和未来的研究方向进行了讨论和展望。

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  • 压汞后水泥基材料的孔隙结构变化

    王小虎;彭宇;吉克尼都;曾强;

    压汞法是表征水泥基材料孔隙结构最为常用的方法之一,但在高压作用下,水泥基材料的孔隙结构可能发生显著变化。利用XCT研究压汞前后水泥净浆的孔隙结构变化,结果表明:水泥净浆进汞孔隙分布曲线符合5阶段进汞特征;汞能够显著增加孔隙的X射线吸收率,导致压汞前后XCT图像灰度反转;分析显示水泥净浆压汞后孔隙尺寸增加,数量减少,表明材料压汞前后孔隙结构发生改变。结果直接证明了压汞过程对水泥基材料孔隙结构的破坏作用。

    2019年11期 v.47;No.368 1521-1526页 [查看摘要][在线阅读][下载 1038K]
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  • 养护环境对掺有氧化镁膨胀剂的应变硬化水泥基复合材料裂缝自愈合的影响

    张鹏;戴雨晴;高凯凯;王文涛;赵铁军;

    用四点弯曲试验对掺有氧化镁膨胀剂(MEA)的应变硬化水泥基复合材料(SHCC)试件(SHCC-MEA)加载诱导产生裂缝,通过在不同养护时间测量其裂缝宽度以及毛细吸水量,研究了干燥(RH 50%)、水雾(RH 95%)、水(Tap water)以及饱和氢氧化钙溶液(Sat. Ca(OH)_2) 4种养护环境对其裂缝自愈合的影响,并通过电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)对愈合产物进行微观分析。结果表明,氧化镁膨胀剂的加入有效提高了SHCC裂缝愈合能力,在水雾环境下有明显效果;水分是裂缝自愈合过程中必不可少的条件,即使掺有氧化镁膨胀剂,干燥环境下的愈合效果依然很差;相比于对照组,饱和氢氧化钙溶液环境下的SHCC-MEA试验组的裂缝愈合效果不理想。

    2019年11期 v.47;No.368 1527-1537页 [查看摘要][在线阅读][下载 1808K]
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  • 5~40℃不同硫酸盐侵蚀对铝酸盐水泥水化的影响

    王中平;彭相;赵亚婷;杨浩宇;徐玲琳;刁桂芝;刘光华;

    采用X射线衍射仪、热分析仪、压汞仪等分别研究了5℃、20℃和40℃Na_2SO_4和MgSO_4侵蚀对铝酸盐水泥(CAC)水化的影响。结果表明:不同温度CAC水化产物的稳定性与硫酸盐种类密切相关。在5℃和20℃,浆体中主要生成十水铝酸钙(CAH_(10))和八水铝酸二钙(C_2AH_8),两者在MgSO_4溶液侵蚀下均能稳定存在;但在Na_2SO_4溶液侵蚀下,C_2AH_8不稳定而基本消失,并有膨胀性钙矾石形成,试样强度降低。在40℃,浆体中主要生成C_2AH_8和六水铝酸三钙(C_3AH_6),其中C_3AH_6在Na_2SO_4溶液侵蚀下基本稳定,而C_2AH_8在两种硫酸盐溶液侵蚀下均基本消失,Na_2SO_4侵蚀样中形成大量钙矾石,MgSO_4侵蚀样中则形成大量石膏,试样破坏严重。但在40℃高温条件下,两种硫酸盐侵蚀均可在一定程度上起到收缩补偿作用。

    2019年11期 v.47;No.368 1538-1545页 [查看摘要][在线阅读][下载 1117K]
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  • 碱含量对新拌水泥浆体流变性能的影响

    黄磊;阎培渝;

    通过外掺硫酸钾的方式来调整不同矿物组成水泥中的碱含量,研究了碱含量对水泥/聚羧酸减水剂体系的流动度及流变性能的影响,分析了水化初期水化产物的物相、形貌及化学组成,测定了不同碱含量条件下水泥对聚羧酸减水剂的吸附量。结果表明:碱含量增加,新拌水泥浆体的流动度减小,屈服应力与塑性黏度增大。低铝酸三钙(C_3A)含量水泥的流变性能对碱含量的变化更为敏感,外掺硫酸碱对浆体流变性能的影响程度大于熟料中固溶的碱。水泥中高的碱含量抑制了水化初期钙矾石的生成,过渡性水化产物钾石膏生成量增加,尤其是低C_3A含量的水泥浆体中迅速出现大量板状钾石膏晶体,导致其流变性能急剧下降。碱含量增加,水泥对聚羧酸减水剂的饱和吸附量增加,低C_3A含量的水泥对聚羧酸减水剂的饱和吸附量增加尤为明显。

    2019年11期 v.47;No.368 1546-1553页 [查看摘要][在线阅读][下载 934K]
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  • AFm阴离子类型对硫铝酸盐水泥水化产物钙矾石稳定性的影响

    郝璟珂;宋远明;王志娟;王波;

    钙矾石是硫铝酸盐水泥主要水化产物之一,其稳定性对水泥性能影响很大。将碳酸钙、硝酸钙或亚硝酸钠按不同掺量加入硫铝酸盐水泥,并研究了它们对水泥水化、线性膨胀率和抗压强度等影响。结果表明,掺入这3种物质后可生成相应的阴离子单取代水化铝酸钙(AFm);含硝酸钙或亚硝酸钠净浆线性膨胀率均高于纯硫铝酸盐水泥净浆;含有这3种物质的水泥砂浆56 d龄期抗压强度均高于纯硫铝酸盐水泥砂浆。碳酸钙、硝酸钙或亚硝酸钠可提高硫铝酸盐水泥水化产物钙矾石的稳定性,从而提升水泥性能,其中硝酸钙和亚硝酸钠效果较佳。

    2019年11期 v.47;No.368 1554-1558页 [查看摘要][在线阅读][下载 970K]
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  • 渗浆法钢纤维增强磷酸镁水泥基复合材料的力学性能

    李振;秦继辉;尤超;岳燕飞;贾兴文;钱觉时;

    采用磷酸镁水泥(MPC)制备渗浆钢纤维增强材料(SIFCC),并与普通硅酸盐水泥(OPC)基体进行比较,研究钢纤维掺量对SIFCC抗压强度、抗弯强度、弯曲应力应变曲线和断裂韧性的影响,根据单根钢纤维拔出试验和断裂面微观形貌,分析MPC-SIFCC的增强机制。结果显示:MPC制备的SIFCC抗弯强度和断裂韧性提高显著,抗压强度在纤维掺量6%以上时提高明显;与同强度等级的OPC-SIFCC(28d)相比,MPC-SIFCC抗弯强度及断裂韧性提高幅度更大,钢纤维掺量10%的7 d抗弯强度可达77.4MPa。单根纤维拔出试验与微观形貌观察结果显示,与OPC相比,MPC与钢纤维有更高的黏结力。考虑MPC浆体在低水胶比下的良好流动性,可以认为MPC用于制备SIFCC具有较为明显的优势。

    2019年11期 v.47;No.368 1559-1565页 [查看摘要][在线阅读][下载 1169K]
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  • 海洋浪溅区混凝土的多因素时变环境作用模型

    杨绿峰;陈昌;余波;

    为了量化描述海洋浪溅区混凝土的环境作用,研究建立了一种考虑多因素耦合影响的海洋浪溅区混凝土表面氯离子浓度(C_(s,spl))时变模型。首先搜集遴选了372组长期自然暴露试验数据,建立了C_(s,spl)的试验数据库;然后通过对试验数据的分析,研究确定了材料特性和暴露时间对C_(s,spl)的耦合影响;进而利用两阶段回归分析法确定了胶凝材料因子,据此修正胶凝材料种类对水胶比和暴露时间的影响规律,建立了能够综合考虑水胶比、胶凝材料种类和暴露时间等多因素耦合影响的C_(s,spl)时变模型;最后通过与现场暴露试验数据和现有模型的对比分析验证了该模型的有效性和适用性。

    2019年11期 v.47;No.368 1566-1573页 [查看摘要][在线阅读][下载 1114K]
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  • 钢管拱内混凝土超长距离泵送性能

    徐文;王睿;王勇;陈克坚;魏志强;陈正;张倩倩;刘加平;

    采用一种适用于大流动性混凝土的新型"摩擦计",模拟测试了藏木大桥钢管拱内C60高强自密实混凝土沿泵管壁形成的润滑层屈服应力和黏度常数,分别约48 Pa和723 Pa·s·m~(–1),据此计算得到混凝土泵送阻力。设计了混凝土超长距离泵送试验钢管拱节段选取及泵管设置方案,分别测试了混凝土在泵管和钢管拱内的泵送阻力。结果表明:约30 m~3/h排量下,采用基于滑流模式的Morinaga公式的泵管内混凝土泵送阻力计算值与实测值分别约19.8kPa/m和20.6kPa/m,误差不超过5%,钢管拱内则只有5.4 kPa/m,约为泵管内值的28%。

    2019年11期 v.47;No.368 1574-1581页 [查看摘要][在线阅读][下载 997K]
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  • 钢渣碳化砖的碱激发-碳化协同效应影响因素

    叶家元;张文生;史迪;司政凯;陈晓飞;

    以钢渣为主要原料制备了钢渣碳化砖,分析了其在碱激发条件下的碳化效果影响因素。结果表明,钢渣因含有f-CaO、硅酸二钙等可碳化组分而表现为更高的CO_2吸收量,是适宜的原材料。Na_2CO_3激发能力恰当且可提升碳化效果,是适宜的激发剂。掺用Na_2CO_3时,碳化强度随钢渣用量增加而增大,但钢渣用量达到1 800 kg/m~3时CO_2吸收量显著下降;强度几乎不受钢渣细度影响,CO_2吸收量随钢渣细度增加而增加,但细度超过440 m~2/kg时CO_2吸收量增加变缓;碳化砖的强度随骨料用量增加而增大,但CO_2吸收量变化不明显。占钢渣7%~13%的水用量可使试样具有足够好的碳化效果,但水用量为11%、13%时CO_2吸收量下降。7%水用量时钢渣砖碳化后强度增长20.0 MPa以上,在0.75%Na_2CO_3对钢渣的激发作用并协同碳化作用条件下,可使强度再增长10.0 MPa、CO_2吸收量再增加1%以上;然而当Na_2CO_3用量超过1%,增强作用变弱、CO_2吸收量下降。钢渣碳化砖的适宜配比为:钢渣(比表面积440 m~2/kg)1640 kg/m~3,骨料328 kg/m~3 (占钢渣的20%,下同),水115 kg/m~3 (7%),Na_2CO_3 13.12 kg/m~3 (0.75%)。该配比制备的试样碳化后其抗压强度、CO_2吸收量可分别达到39.2 MPa、9.15%。在碳化过程中生成更多且沉积于孔洞的碳酸钙,获得更致密基体,是碱激发协同碳化增强的主要原因。

    2019年11期 v.47;No.368 1582-1592页 [查看摘要][在线阅读][下载 990K]
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  • 掺化学外加剂水泥净浆的含气量稳定性与流变性能的关系(英文)

    黄海;元强;邓德华;彭建伟;黄艳玲;

    混凝土中的含气量是影响其新拌与硬化性能的关键因素之一。然而一些混凝土,特别是自密实混凝土(SCC),通常具有较高的含气量,含气量稳定性对混凝土的抗冻性能和混凝土表面外观有重要影响。通过测定水泥净浆中含气量随时间的演化规律,研究水泥浆中含气量的稳定性。相应地,测试了水泥浆体流变性能的变化规律;研究了超塑化剂、消泡剂、无机和有机增粘剂(VEA)等外加剂对水泥净浆含气量稳定性和流变性能的影响。结果表明:含气量、气泡的大小及其表面特性共同影响着水泥浆体的含气量稳定性;3×10~(–4)聚氧亚烷基醚型消泡剂与2×10~(–4)羟丙基甲基纤维素的复掺可达到最高的含气量稳定性和最低的含气量。

    2019年11期 v.47;No.368 1593-1604页 [查看摘要][在线阅读][下载 1719K]
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  • 矿物掺合料对混凝土力学性能与开裂趋势的影响

    时宇;朱金华;和德亮;罗小东;吴涛;杜生平;

    通过拌合物和易性、混凝土基体抗压强度和平板开裂测试,研究粉煤灰和矿粉两种火山灰掺合料对混凝土力学与耐久性影响。结果表明:随着矿粉加量的升高,拌合物和易性逐渐变差,但是加入粉煤灰后和易性变化不大。加入火山灰掺合料混凝土7 d强度较纯水泥混凝土低,但28 d强度明显升高,这是由于早期火山灰反应不够,随着养护时间的延长,加入粉煤灰的试样水化度明显升高。体积收缩实验表明,加入矿粉后开裂程度增大,与平板实验矿粉开裂增大结果一致。

    2019年11期 v.47;No.368 1605-1610页 [查看摘要][在线阅读][下载 801K]
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  • 采用二维颗粒流软件对水泥冷再生混合料间接抗拉强度模拟

    王勇生;刘延金;

    采用二维颗粒流软件(PFC2D)对水泥冷再生混合料间接抗拉强度开展模拟试验研究。为了对数值试验中细观力学参数的调整提供依据,并分析模拟试验结果的可靠性,首先对水泥冷再生混合料间接抗拉强度开展室内试验,得出宏观力学参数值。然后确定混合料中颗粒的接触本构模型,建立数值试件。进行模拟加载,不断调整细观力学参数值,直到最终模拟试验结果与室内试验结果相吻合,得出最终细观力学参数值。利用得出的细观力学参数,对不同颗粒级配条件下的试件进行模拟试验,通过与室内试验对比,验证模拟试验的可靠性。结果表明:模拟试验中应力增长曲线与室内试验结果基本吻合,数值试验中3组试件的间接抗拉强度值与室内试验实测值得平均误差仅为2.14%;所确定的接触模型和细观力学参数值是准确的,可在相关研究中用模拟试验代替室内试验,提高研究效率;模拟试验真实地展现了试件在荷载作用下内部颗粒的运移情况,揭示了材料强度形成机理和细观力学特征。

    2019年11期 v.47;No.368 1611-1620页 [查看摘要][在线阅读][下载 4167K]
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  • 养护条件与聚灰比对增韧水性环氧水泥基涂层性能的影响及其机理

    李世宇;王玉龙;刘志勇;侯立杰;

    研究了养护条件和聚灰比对掺加水性聚氨酯增韧环氧水泥基涂层性能的影响。结果表明:当聚灰比为15%,经历自然养护7 d后80℃干养4 h的增韧环氧水泥基涂层钢筋电极,在3.5%NaCl溶液中浸泡28 d后腐蚀电流密度保持在0.15μA/cm~2以下,表明涂层耐腐蚀性能良好;按照标准试验方法测试涂层柔韧性、抗剥离、抗冲击及耐酸碱盐性能优异。扫描电镜结果表明环氧树脂包裹水泥水化产物形成了聚合物膜。应用电子能谱仪观察元素变化,分析了环氧交联度对水泥基材料性能影响的作用机理。

    2019年11期 v.47;No.368 1621-1628页 [查看摘要][在线阅读][下载 1244K]
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  • 普通硅酸盐水泥基3D打印砂浆的性能及应用(英文)

    张涛;蔺喜强;陈文洁;霍亮;李国友;戢文占;

    以普通硅酸盐水泥(OPC)为胶凝材料制备具有快硬早强性能的3D打印砂浆。研究了OPC-3D打印砂浆的工作性、力学性能、层间粘结强度和收缩性能。结果表明:制备的OPC-3D打印砂浆初始状态的贯入强度约为0.05MPa,在35min时它的贯入强度达到0.7 MPa,之后强度快速增长。减水剂和触变剂能够使OPC-3D打印砂浆具有适合于3D打印施工的工作性,3D打印试件的28 d抗压强度能达到C40;3D打印的砂浆试件的抗压强度和钢筋握裹强度比标准模具成型的试件强度分别降低了10.65%和8.84%;3D打印试件的层间粘结强度为2.53 MPa;硫铝酸盐水泥早强组分水化生成钙矾石不仅促进了OPC-3D打印砂浆凝结,而且使其在标准养护条件下具有一定微膨胀性能。并利用普通硅酸盐水泥3D打印砂浆打印了小型房屋和构件。

    2019年11期 v.47;No.368 1629-1634页 [查看摘要][在线阅读][下载 1020K]
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  • 二氧化钛改性石墨烯对碱激发矿渣复合材料力学性能及微观结构的影响

    郭思瑶;乔晓立;万小梅;赵铁军;聂蕊;谭哲;王腾腾;

    为改善石墨烯的疏水性,利用二氧化钛的插层法制备分散性良好的二氧化钛改性石墨烯(TiO_2-RGO),并将其掺入碱激发矿渣基体中制备石墨烯质量分数分别为0,0.01%,0.02%和0.03%的石墨烯增强碱激发复合材料,研究其力学性能和微观结构以及石墨烯的增强增韧机理。结果表明:在石墨烯掺量为0.03%范围内时,碱激发水泥复合材料的弯曲、抗压强度随石墨烯的质量分数的增加而增大。同时,当添加0.03%石墨烯时,碱激发复合材料的弯曲韧性较空白试样提高了80%以上。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪对复合材料的微观结构进行表征,发现可延展的石墨烯可填充孔隙、增加与基体的接触面积,并通过裂纹偏转和分支以及石墨烯的拉出和锚固作用,有效地提高碱激发复合材料的弯曲韧性、改善脆性破坏特性,但不会改变基体的物相特征。

    2019年11期 v.47;No.368 1635-1641页 [查看摘要][在线阅读][下载 1236K]
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  • 水热法制备Al/Co共掺杂VO_2(B)正极材料及其电化学性能

    杨倩;邹正光;吴星宇;张艳娇;李圣宇;

    采用水热法,以V_2O_5、C_(12)H_(22)O_(11)、Co(NO_3)_2·6H_2O、Al(NO_3)_3·9H_2O为原料,分别合成了纯相VO_2(B)和Al/Co共掺杂VO_2(B)。X射线衍射分析结果显示,掺杂后样品的衍射峰强度变低、峰形变宽、结晶性下降。扫描电子显微镜照片显示,掺杂后样品的形貌发生明显变化,由长棒状(纯相)变为短棒状与片状均匀混合的形貌。电化学性能测试结果显示首次放电比容量和循环性能都大幅度提高。样品A1(摩尔比n(Al):n(Co):n(V)=12:6:100)首次放电比容量为301 mA·h/g,比未掺杂样品(216 mA·h/g)高85 mA·h/g;样品A2(摩尔比n(Al):n(Co):n(V)=12:12:100)首次放电比容量为285 mA·h/g,比未掺杂样品高69 mA·h/g,并且掺杂样品经过100次充放电循环后容量保持率都比未掺杂样品高。

    2019年11期 v.47;No.368 1670-1676页 [查看摘要][在线阅读][下载 1281K]
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  • Janus微纳米胶囊的结构表征与驱油性能

    石芳;吴景春;赵博;赵阳;余学磊;

    采用皮克林乳液法制备了Janus微纳米颗粒(具有两个不同表面性质的微纳米级的颗粒),通过包埋组装形成Janus微纳米胶囊。采用Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、激光衍射、紫外光显微镜、悬滴张力计等手段对Janus微纳米胶囊结构和性能进行表征。结果表明:纳米级胶囊型聚合物在油水界面具有明显的界面活性,界面张力可降至10~(–4) mN/m;当Janus颗粒浓度达到饱和浓度时,两亲性纳米颗粒在界面吸附饱和,平衡表面张力达到31mN/m。Janus微纳米胶囊体系具有较好的封堵能力,并进一步证明Janus微纳米胶囊作为胶体表面活性剂可用于提高油气采收率的潜力。

    2019年11期 v.47;No.368 1677-1682页 [查看摘要][在线阅读][下载 927K]
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  • 复合型钴锌纳米线的制备及其脱硫性能

    韩冰;王海彦;康蕾;李双林;

    采用水热法合成了Co–ZnO复合纳米线,通过改变Na OH浓度考察其对Co–ZnO复合纳米线结构和形貌的影响,并用等体积浸渍法负载金属Ni,制备反应吸附脱硫剂。以正庚烷/噻吩为模拟油,在反应温度为320℃、压力0.6 MPa、进料的体积空速为6 h–1及氢油体积比为100:1的条件下,考察了复合型钴锌纳米线负载镍脱硫剂、负载型镍钴锌脱硫剂和无钴添加负载型镍锌脱硫剂的脱硫性能。结果表明:Na OH浓度为1 mol/L时制备的Co–ZnO复合纳米线有良好的纳米形貌,负载活性组分Ni后脱硫效果最好;复合型钴锌纳米线负载镍脱硫剂中Co掺杂比负载型脱硫剂更均匀,Co掺杂使氧化态的Ni变得容易还原,相同条件下可以得到更多的活性位,进而有利于脱硫剂脱硫,其脱硫性能明显高于负载型镍钴锌脱硫剂和无钴添加负载型镍锌脱硫剂,达到93%(质量分数)以上。

    2019年11期 v.47;No.368 1683-1690页 [查看摘要][在线阅读][下载 1038K]
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