混凝土抗氯离子侵入性能的电量综合法

为了建立统一的混凝土抗氯离子侵入性快速试验方法,进行了通电时间和电解质溶液对混凝土电量值及氯离子渗透深度影响的研究.初步研究结果显示,可以建立一种新的试验方法,即电量综合法(RCMS),将电量法和快速电迁移法2种试验方法统一起来.建议的试验条件:试件龄期为56 d,用电量法夹具,阳极采用0.3 mol/L的氢氧化钠溶液,阴极采用3%氯化钠溶液,试验电压为60 V,通电时间为18 h.混凝土抗氯离子性能以6 h电量值、18 h电量值和通电18 h后氯离子渗透深度来评价,以18 h电量值为主要判定依据.     

缸盖鼻梁区氧化铝纳米流体沸腾换热数值模拟

利用数值模拟软件CFX建立氧化铝纳米流体沸腾换热模拟简化模型,研究氧化铝纳米流体作为冷却液以改善缸盖鼻梁区换热效果问题;选取粒径为20、40、60 nm流体,每种流体设置质量分数为3%、5%、10%和20%等4组实验,外加纯基液进行对比,共13种纳米流体,研究其在简化模型中的冷却效果,分析火力面侧的气泡分布和热流密度,同时探讨传热强化的原因以及粒径和质量分数对传热的影响。模拟结果表明,氧化铝纳米流体均能够强化该区域的沸腾换热,纳米颗粒与基液的对流换热以及纳米颗粒与壁面的接触换热均使传热得到强化,且粒径和质量分数越大,强化传热效果越好。     

铝溶胶改性杨木纤维性能的研究

采用溶胶-凝胶法以铝的无机盐为原料制备溶胶,通过真空加压法将溶胶引入杨木纤维细胞壁内,分析改性后杨木纤维的性能。结果表明,铝溶胶处理木纤维的质量增加率受其含水率的影响,木纤维含水率越高,木纤维／氧化铝纳米复合材料的质量增加率越低。在溶胶处理木纤维过程中采用超声波处理,超声波时间越长,木纤维／氧化铝纳米复合材料的质量增加率越高。红外分析表明,在处理后木纤维的内部已经形成O—Al—O键,可以推测Al2O3凝胶的存在;扫描电镜-能谱分析(SEM-EDX)可看出,溶胶粒子已经渗入到细胞壁内,并保持了木材多孔结构。以杨木纤维-氧化铝纳米复合材料压制的中密度纤维板尺寸稳定性和阻燃性明显提高。     

氯离子电迁移下饱和Ca(OH)2中钢筋的锈蚀行为

利用电迁移加速氯离子在混凝土圆盘试件中传输的方法研究了模拟混凝土孔溶液(饱和Ca(OH)2)中钢筋的锈蚀行为,比较了粉煤灰(FA)、磨细矿渣(GGBS)与硅灰(SF)等矿物掺合料抑制氯离子电迁移及钢筋锈蚀的能力.采用腐蚀电位法、线性极化法和电化学阻抗谱法测试了钢筋的锈蚀程度,并采用压汞法(MIP)与扫描电子显微镜(SEM)分析了电迁移前后混凝土试件的微结构演变规律.结果表明,矿物掺合料能有效改善混凝土孔结构,明显降低氯离子电迁移速率与钢筋的腐蚀速率,但不同掺合料抑制钢筋锈蚀的能力有明显差异,由强到弱的规律为:SF>GGBS>FA.氯离子电迁移作用下饱和Ca(OH)2溶液中钢筋的锈蚀过程可分为3个阶段:钝化阶段、破钝初锈阶段与锈蚀扩展阶段.     

改性和温度对织物增强混凝土界面性能的影响

为了研究界面改性和温度对织物增强混凝土（Textile Reinforced Concrete，TRC）界面性能的影响，分别采用环氧树脂、硅烷偶联剂及纳米二氧化硅（SiO2）对纤维表面进行处理，并通过电镜扫描和拔出试验测试处理后纤维微观形貌和TRC试件在25 ℃、100 ℃及200 ℃ 下的宏观力学性能 . 试验结果表明：纳米 SiO2 浸渍和环氧树脂涂层均明显改善碳纤维束在水泥基体中的界面黏结性能 . 纳米 SiO2颗粒能浸入纤维束内部，改善内部纤维丝与基体间的应力传递，同时纳米SiO2与氢氧化钙反应生成水化硅酸钙凝胶，提高其黏结性能. 硅烷偶联剂处理可以增加纤维表面粗糙程度，提高纳米 SiO2 在纤维表面的附着量，从而进一步提升纤维与基体的界面黏结强度. 在100 ℃ 和200 ℃ 下纳米 SiO2浸渍的碳纤维束界面强度显著高于环氧树脂浸渍的. 本研究将为TRC力学性能设计和热稳定性提升方法提供参考.     

电迁移型阻锈剂

迁移型阻锈剂及其实施技术是修补盐污染钢筋混凝土结构的一种新材料和新技术.它在不影响结构正常运行的条件下,从盐污染的混凝土表面透过混凝土保护层迁移到钢筋表面,使其再钝化,从而有可能经济、简便并有利于环保地实现钢筋界面的电化学修补.实验表明:所研制的醇胺类迁移型阻锈剂(BE)对于14mm厚混凝土内的活化钢筋具有显著的阻锈效果;对于盐污染轻的44 mm厚混凝土内的活化钢筋也具有阻锈作用(约优于国外一种专利产品),但均难以足够浓度自然迁移到保护层厚40mm的钢筋上.以盐污染混凝土结构电化学脱盐所采用的电流密度,进行了BE的电迁移试验,表明BE能迅速电迁移厚达10cm的混凝土内,富集到钢筋上,并可显著阻锈.初步优化了电迁移制度(电化学脱盐期有可能从30 d,缩短为5～7 d).在连云港近海的大浦东抽水站盐污染腐蚀破坏的三跨横梁现场,试用BE电迁移技术,历时3年,仍具有良好的阻锈效果.     

局部焦耳热法降低石墨烯接触电阻的试验研究

局部焦耳热法可简单、有效地降低石墨烯与金属电极的接触电阻,用于改善基于石墨烯纳米器件的性能。本文利用介电电泳方法在金属电极间隙组装石墨烯,制备石墨烯纳米器件原型。组装后石墨烯的接触电阻较高,采用局部焦耳热法降低石墨烯的接触电阻。利用正交试验设计和极差、方差分析,研究局部焦耳热试验中交变电压幅值、电压频率以及通电时间对石墨烯接触电阻的影响。通过分析得出交变电压幅值是主要影响因素,为通电产生局部焦耳热降低石墨烯接触电阻的实际应用提供指导。     

炭黑碳纤维混凝土及炭黑混凝土电热性能试验

为了研究炭黑导电混凝土和炭黑碳纤维导电混凝土的导电性能以及电热性能,将两种材料的试块分别串联进直流电路中,观察两种材料的通电发热情况,并比较两种材料发热效果和电阻率的变化情况.试验研究结果表明:相对于炭黑导电混凝土试块,炭黑碳纤维导电混凝土试块的导电性更好,其中炭黑质量分数为1%、碳纤维质量分数为2%的炭黑碳纤维导电试块电阻率低于100Ω·cm;两种材料试块通电发热均比较稳定,且升温效果较好;炭黑导电混凝土试块电阻率在通电后比较稳定,而炭黑碳纤维导电混凝土试块电阻率随通电时间延长而增大.     

纳米高岭土改性混凝土与钢筋的黏结性能

为考察纳米高岭土对混凝土与钢筋间黏结性能的影响,利用电流加速腐蚀试验方法,研究了不同腐蚀时间下钢筋锈蚀率与纳米高岭土掺量的关系,分析了纳米高岭土改性混凝土与钢筋之间的黏结滑移关系及黏结强度的变化情况.研究结果表明:纳米高岭土改善了钢筋与混凝土间的黏结性能,降低了混凝土试件的刚度,纳米高岭土掺量为3%的混凝土试件与钢筋间的黏结强度较普通混凝土试件提高约56.55%;混凝土中内掺纳米高岭土能够延缓钢筋锈蚀,纳米高岭土掺量为5%的混凝土试件在腐蚀36 h后,钢筋锈蚀率较普通混凝土试件降低约52%;腐蚀48 h后,纳米高岭土掺量为3%的混凝土试件与钢筋间的黏结强度约为普通混凝土试件的2.16倍.     

炭黑导电混凝土和碳纤维炭黑导电混凝土电热试验

目的为开发出融雪化冰或室内升温用的新型功能混凝土材料,研究炭黑导电混凝土(Carbon Black Conductive Concrete)和复掺碳纤维炭黑导电混凝土(Carbon fiber-carbon Black Diphasic Conductive Concrete)的导电性能以及电热效应.方法通过制作两种材料插有电极的立方体混凝土试块并测量记录不同龄期下的电阻率,比较分析两种材料的导电性能,并考虑碳纤维对导电性的影响作用.将两种材料试块分别串联进直流电路中,观察其通电发热情况并比较发热效果和电阻率的变化情况.结果相对于炭黑导电混凝土,复掺碳纤维炭黑导电混凝土的导电性更好,其中炭黑掺量为1%、碳纤维掺量为2%的试块电阻率低于100Ω·cm.两种材料通电发热速率均比较稳定且升温效果较好.单掺炭黑导电混凝土试块电阻率随通电时间延长变化较稳定,而复掺碳纤维炭黑试块电阻率受极化效应影响较大.结论相对于单掺炭黑导电混凝土,复掺碳纤维炭黑导电混凝土有更好的导电性,但其电阻率稳定性还有待研究.而单掺炭黑导电混凝土在通电发热试验中,其电阻率变化较小,具有较好的电阻率稳定性.     

钢筋混凝土在重盐渍土通电环境中基于Wiener随机过程可靠性分析

为探究服役环境中腐蚀离子和电流对钢筋混凝土耐久性能的影响,以3种不同强度等级的钢筋混凝土为研究对象,将钢筋混凝土棱柱体试件置于重盐渍土中进行恒电流通电加速试验。定期利用电化学工作站和裂缝观测仪进行无损检测,通过极化曲线和交流阻抗图谱分析钢筋混凝土耐久性退化过程。选择非单调Wiener随机退化过程建模,利用极大似然法进行参数估计,根据混凝土裂缝宽度,结合裂缝破坏准则,得到腐蚀电流密度在盐渍土通电加速环境中的失效阈值,并建立通电时间与可靠度的关系曲线。研究结果表明:盐渍土通电环境下,腐蚀性离子通过扩散、渗透及电场吸附进入混凝土内部,并向钢筋表面迁移,混凝土内部pH降低,导电性增强,极化曲向负电位方向发生较大移动,腐蚀发生的概率及速率均增加,交流阻抗图谱呈现出双容抗弧;通电开始后,低频容抗弧半径锐减,并向阻抗实部收缩。混凝土裂缝宽度为0.2 mm时,C35,C40和C45钢筋混凝土腐蚀电流密度失效阈值分别为2.353,1.817和1.187μA/cm2。混凝土强度等级越高,可靠度保持在1.0时的持续时间越长,抗侵蚀能力越强。在腐蚀离子与电流耦合作用下,C35,C40和C45这3类试件分别在160,240和430 h时可靠度降低至1.0以下,通电时间越长,钢筋混凝土可靠度越低。     

保护层胀裂前钢筋通电锈蚀特性影响因素研究

研究了保护层锈胀开裂前通电方式、氯盐浓度和负极布置方式对钢筋锈蚀特性的影响规律.基于通电锈蚀试验和微观测试,对比分析了不同锈蚀方式下钢筋锈蚀效率、锈蚀形态以及锈蚀物形貌和成分的异同.结果表明:保护层锈胀开裂前,不同通电锈蚀方法的理论锈蚀率均远高于试验锈蚀率,且二者相关性不强,钢筋沿纵向和环向均为非均匀锈蚀;在相同条件下,全浸泡通电方式下钢筋的锈蚀效率最高,其次是半浸泡通电方式,电迁移通电方式锈蚀效率最低;相同电流密度下,不同通电锈蚀方式所得锈蚀物的成分相似,主要为β-FeO(OH),γ-FeO(OH)和Fe2O3,但微观形貌结构组成、膨胀率有所差异,电迁移锈蚀物结构最为松散且膨胀率最大;保护层湿润状态下,氯盐浓度对钢筋的通电锈蚀效率和锈蚀产物组分的相对含量并无明显影响;钢筋的锈蚀形态受负极位置、形状及其浸入电介质溶液的高度等因素影响显著.     

高压脉冲电絮凝处理含六价铬废水

为解决电镀废水的处理问题,采用高压脉冲电絮凝技术对含六价铬废水进行处理,研究了电流、通电时间、脉冲频率和六价铬的质量浓度对处理效果和能耗的影响.实验结果表明,高压脉冲电絮凝法对废水中的六价铬离子具有很高的去除率,最高可达100%.六价铬的去除率随着电流、通电时间、脉冲频率的增加而增加.该方法具有能耗低的优点,适当地提高脉冲频率、降低电流可以降低能耗,提高能量效率.     

微纳米砖混凝土垃圾改性沥青及其混合料路用性能研究

针对逐年提高的路面质量要求和大量的废旧沥青材料浪费的现象,提出将建筑垃圾中的砖、混凝土类细料部分进行碾压、研磨并加工成微纳米级别,并将其作为改性剂加入到基质沥青中,达到改善沥青并减少沥青用量的作用.采用针入度、延度、软化点、黏度和动态剪切流变等试验测试并验证改性沥青的高、低温性能;采用车辙试验、低温弯曲蠕变试验、冻融劈裂试验以及浸水马歇尔试验分别验证改性沥青混合料的高、低温性能和水稳定性.试验结果表明:改性沥青中,微纳米砖混凝土垃圾材料能够改善其高温性能,且在10%掺配比时效果最佳;混合料中,微纳米砖混凝土垃圾材料能显著提高其高温稳定性和水稳定性,其中动稳定度提高60.2%,残留稳定度与劈裂强度比分别提高13.8%和24%.由此可见,微纳米砖混凝土垃圾能够有效提高沥青及其混合料的路用性能.     

霍林河水库渗漏检测与防渗效果分析

高密度电法检测方法对大坝不需要进行开挖破坏、成本低时间短、能够揭示大坝内部信息.为此采用高密度电法结合现场检查资料,于2013年对霍林河水库土石坝的渗漏情况进行了检测.在防渗加固工程后,2014年对防渗处理后的渗流情况进行了再次检测,通过对比防渗处理后的大坝渗流检测结果,表明防渗处理工程起到了有效的防渗效果.     

混合型纳米氧化铝的爆轰合成研究

 利用700 g硝酸铝、199 g尿素和300 g黑索金为原料制成高密度的水胶炸药,该炸药在爆炸罐中爆轰合成出了纳米氧化铝.利用高分辨率透射电镜和X光衍射仪器对实验得到的粉体进行了分析.透射结果表明该法所得到的氧化铝颗粒尺寸都是纳米级的,而且颗粒的形状呈球形,最小的颗粒约8 nm,颗粒尺寸为15nm左右的居多.衍射结果表明大部分的纳米氧化铝为α型,有少部分的θ型.另外把纳米氧化铝在不同温度下进行烧结.根据烧结后的衍射曲线简单分析了氧化铝的烧结过程.同时指出大部分θ(型氧化铝的转化温度为900℃左右.     

纳米CaCO3增强混凝土抗压强度分析及细观数值模拟研究

为了探究纳米CaCO3对混凝土力学性能的影响规律,试验取掺量分别为0%、1. 5%、2. 0%、2. 5%、3. 0%、3. 5%的纳米CaCO3,分析不同掺量的纳米CaCO3对不同龄期混凝土抗压强度的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)对纳米CaCO3增强混凝土的微观结构进行分析,然后基于随机骨料模型结合内聚力本构关系,在细观层次上分析纳米CaCO3对混凝土力学性能的影响,将试验与模拟结果进行对比,验证模型的正确性与适用性。结果表明:纳米CaCO3的掺入可以提高混凝土的抗压强度,但并非掺量越高越好,最优掺量为2. 0%,3、7、14、28 d龄期抗压强度增长率分别为3. 93%、5. 21%、4. 99%、7. 84%;采用SEM分析表明,纳米CaCO3的掺入可以减少混凝土内部的裂缝和孔隙,改善混凝土的微观结构。试验与数值模拟结果具有良好的一致性,各组工况相对误差均在10%以内。     

草酸溶液中Al~(3+)对AAO模板有序性影响

采用不同Al~(3+)浓度的草酸溶液,在恒压条件下制备了阳极氧化铝(AAO)模板.通过分析其表面形貌和Al~(3+)浓度的关系,得出Al~(3+)浓度增大时电迁移电流与浓度扩散电流反向相抑制,结合伯努利方程分析出孔洞内产生的Al~(3+)进入溶液中的速度变慢,与反向运动的氧离子在孔洞口形成氧化物.尤其当Al~(3+)趋于饱和时,形成大量氧化物,导致纳米孔被封闭.而孔洞中的Al~(3+)在电压驱动下的迁移导致孔壁受到挤压,从而产生孔洞的破裂.     

纳米SiO2改性再生混凝土抗氯离子的渗透性能实验

为了得到纳米SiO₂溶液改性再生骨料的最佳处理方式及改性处理后再生混凝土的抗氯离子渗透性能,采用3组不同浓度（2%、4%、6%）纳米SiO₂溶液、浸渍时间不同（24、36、48、60和72h）的方式对再生骨料进行改性处理. 通过NEL法研究SiO₂溶液改性后再生骨料不同取代率（50%、70%、100%）的再生混凝土氯离子扩散系数,并与未经改性处理的取代率为100%的再生混凝土比较. 结果表明： 通过纳米SiO₂溶液改性处理后的再生混凝土强度和抗氯离子渗透性能比未经改性处理的再生混凝土有较大提升,质量浓度4%浸渍36h时处理效果最为显著.     

纳米SiO_2-超细粉煤灰混凝土力学性能的试验研究

为研究混凝土的绿色化和高性能化,进行了不同纳米SiO_2掺量下超细粉煤灰混凝土的静态压拉试验,分析了纳米SiO_2掺量对超细粉煤灰混凝土压拉强度的影响和最优掺量下对超细粉煤灰混凝土的破坏形态影响。试验结果表明:普通混凝土和超细粉煤灰混凝土试件的抗压和劈裂抗拉强度均随纳米SiO_2加入量的增大显示先上升后下降的趋势,当纳米SiO_2加入量为0.8%时,普通混凝土试件的抗压和劈裂抗拉强度增幅效果最好;当纳米SiO_2加入量为1.0%时,超细粉煤灰混凝土试件的抗压和劈裂抗拉强度增幅效果最好;试件的抗压和劈裂抗拉破坏形态均为脆性破坏,但超细粉煤灰混凝土掺入1.0%纳米SiO_2后抗压和劈裂抗拉破坏程度明显得到改善。