再生混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

改变再生粗骨料掺量、粉煤灰掺量、水胶比等参数,研究不同配合比对再生混凝土抗氯离子渗透能力的影响规律。试验结果表明,降低水胶比对再生混凝土抗氯离子渗透性能有利;再生混凝土氯离子迁移系数随着再生粗骨料替代率的增大而增大,抗氯离子渗透性能下降。掺加粉煤灰可以改善再生混凝土抗氯离子渗透性能,对于早龄期再生混凝土粉煤灰掺量在10%~20%之间为宜。     

碳化和纳米SiO2改性再生粗骨料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能

分别使用加速碳化和纳米SiO₂溶液浸泡的方式,对由两种强度等级混凝土(C30和C60)获得的再生粗骨料(RCA)进行改性;制备得到不同方式改性的再生粗骨料混凝土(RAC),并进行硫酸盐侵蚀实验.运用抗压强度实验和分光光度计法,分析RAC的宏观力学性能和硫酸根侵蚀深度的变化.利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)、显微硬度和热重分析(TGA)手段,研究硫酸盐侵蚀后两种改性RAC的界面过渡区(ITZ)微观结构、化学组成和微观力学性能的变化特征.结果表明,RAC的力学性能随着硫酸盐侵蚀龄期的延长先增加后急剧降低.相比而言,纳米SiO₂的火山灰效应和填充效应使制备的RAC水泥水化更加充分,老骨料-老砂浆ITZ更加平整致密,表现出更好的抗硫酸盐侵蚀性能.     

复掺纳米SiO2对棕榈纤维加筋土抗剪强度的影响

通过直剪试验,探讨了在棕榈纤维加筋土中复掺纳米SiO_2对土体抗剪强度、黏聚力、内摩擦角的影响.试验表明,棕榈纤维可以明显提高土体的抗剪强度和黏聚力,但对土体内摩擦角的影响不大,其最佳棕榈纤维质量加筋率为1.0%~1.2%.复掺纳米SiO_2后,土体的抗剪强度再次得到增强,且其黏聚力、内摩擦角也得到进一步提高.对于相同质量加筋率的棕榈纤维土体,在复掺纳米SiO_2的质量百分比为1.0%时,土体的抗剪强度最大;而不同质量加筋率下的棕榈纤维加筋土(质量加筋率为1.0%~1.2%),其复掺纳米SiO_2质量百分比为0.7%~1.0%时,土体的抗剪强度最大.同时,分析了棕榈纤维和纳米SiO_2的作用机理,复掺纳米SiO_2后的棕榈纤维加筋土在微观结构上更加密实,土体更加稳定,抗剪强度更大.因此,纳米SiO_2可以在路基土体加固中发挥作用.     

TiO2/SiO2/GQDs双层增透膜的制备及其在太阳能板中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了SiO₂ 和TiO₂ 纳米溶胶,采用水热法制备了石墨烯量子点（graphene quantum dots,GQDs）。为进一步提高光伏太阳能板的透光率,设计了一种TiO₂/SiO₂/GQDs双层增透膜结构。探究了薄膜的结构、自清洁性能和增透性能,并进一步讨论了GQDs在增透性中的作用。结果表明,SiO₂-TiO₂/TiO₂-GQDs结构的双层薄膜厚度为120 nm时,太阳能板上的光透过率由未涂敷的85%增加至95%。接触角实验和室外耐环境性能实验测试表明,复合膜层接触角为10°,并具有良好的亲水性和耐环境性能。此外,户外实验结果表明,涂覆该薄膜的太阳能电板发电效率提高6%。由此说明双层增透膜可有效地提高太阳能电池板的光能利用率和使用寿命,可高效地利用太阳能。     

F修饰对SiO2@TiO2亲疏水性及光催化性能的影响

采用两步法制备了氟修饰疏水性F-SiO_2@TiO_2材料.以三乙氧基氟硅烷(TEFS)为硅源,采用后嫁接的方法在短孔道MCM-41小球表面引入F原子,再利用醇热法在F-MCM-41小球表面生长TiO_2纳米晶颗粒.利用透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末散射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、N_2气吸脱附等手段表征了材料的物相组成和表面结构.研究表明:所制备的氟修饰F-SiO_2@TiO_2纳米复合材料为核壳结构,具有较大的比表面积、较好的介孔结构及较佳的热稳定性.同时,TiO_2纳米颗粒在F-MCM-41小球表面分散均匀、结晶度高、颗粒尺寸小且均一、与F-SiO_2结合牢固.重量吸附实验和光催化实验进一步证实F修饰可抑制水的吸附有利于提高F-SiO_2@TiO_2材料的疏水性和对气相有机污染物的光催化性能.     

纳米TiO2机械混晶体对改进混凝土光催化性能的研究

采用掺入法将自制纳米TiO_2机械混晶体等量替换水泥制备C30混凝土,研究了混晶体不同掺量(0.5%、1%、1.5%、2%)对混凝土工作性能、抗压强度、劈裂强度、抗折强度的影响。建议在利用混晶体改善混凝土力学性能时,最佳掺量应控制在1.0%~1.5%。降解苯酚试验表明,混凝土降解率为16.1%。虽然掺入法能解决催化剂固定问题,但在保证混凝土力学性能的前提下,不能通过增加掺量的方法提高混凝土的光催化性能。     

NaBH4还原改性TiO2(B)及光催化性能研究

以TiCl₄为原料,在（CH₂OH）₂溶液中通过一步水热法制备单斜相二氧化钛[TiO₂(B)]。使用不同质量含量NaBH₄对TiO₂(B)进行还原改性,调控其内含Ti³⁺的浓度,合成了含Ti³⁺的TiO₂(B)-NaBH₄X样品。采用X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）、拉曼光谱仪（Raman spectroscopy）、紫外-可见漫反射光谱仪（UV-visible diffuse reflectance spectroscopy,UV-DRS）、X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS）对材料进行表征。改性后TiO₂(B)-NaBH₄X样品保持其原有晶体结构,并未发生相变,仅有结晶度的改变。原始TiO₂(B)禁带宽度为3.15 eV,通过改性,Ti³⁺的存在改变了禁带宽度,成功地将禁带宽度降低到2.82 eV,将吸光区域扩展到可见光区域。通过可见光光催化分解水制氢与可见光降解甲基橙试验,确立了TiO₂(B)-NaBH₄3样品有最好的可见光光催化活性,产氢速率达到0.58 μmol·h^-1·g^-1,6 h降解率达到40%。     

纳米SiO2的制备及性能研究

 用溶胶—凝胶法制备了纳米SiO₂,考察了溶胶的浓度和pH值对凝胶时间的影响,并用FT-IR,XRD和TEM研究了其在热处理过程中的物相及显微结构.结果表明:溶胶浓度和溶胶pH值对凝胶时间影响较大.在温度为600℃时,经过烧结晶化,可制得纳米二氧化硅,其平均粒径20nm,外观形状呈球形,且热稳定性良好.     

一步法合成SO42-/TiO2酸位结构及酯化机理研究

 利用高酸值麻疯树油中游离脂肪酸与甲醇酯化反应作为目标反应,通过直接煅烧工业原料偏钛酸,制得高酯化活性的ST(SO₄^2-/TiO₂)固体酸.FTIR研究表明:ST固体酸具有焦硫酸结构酸位,含有高键级高共价特性S=O.S=O强烈的诱导效应提高了与之相连的配位不饱和钛原子的路易斯酸性,吸水后产生质子酸.随着硫含量增加,质子酸性增加.ST固体酸制备过程中,硫酸根与二氧化钛发生固相反应,硫酸根强键合在二氧化钛表面,同时部分硫酸根分解产生三氧化硫并原位吸附,从而形成固体酸位.ST固体酸通过质子化羧酸、甲醇亲核加成、脱水脱质子机理催化酯化反应.对于麻疯树油中游离脂肪酸与甲醇的酯化反应,酸强度H0介于-12.70与-8.2之间的酸中心具有较好的催化活性.     

超亲水-疏油材料TiO2-F/SiO2/F-PEG油水分离性能的研究

表面功能性材料广泛应用于金属防腐、油水分离、自清洁、防覆冰、除雾等领域。通过加成方法合成了TiO_2-F/SiO_2/F-PEG材料,具有超亲水-疏油性能、良好的耐温性和耐酸碱性,并采用接触角测量仪(CA)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)和X射线电子能谱分析(XPS)对涂层材料的表面物理化学性质进行表征。研究结果表明:TiO_2-F/SiO_2/F-PEG,在空气中具有超亲水性(θwater≈0°),在空气或水中具有超疏油性(θoil,in air≈146°,θoil,under water≈164°),具有良好的亲水疏油性能;在室温和重力驱动下,油水分离效率达到99%,涂层经过20次循环使用,油水分离效率不低于98%。     

钢筋再生混凝土梁抗裂性能试验研究*

为了推广再生混凝土在我国土木领域的工程应用,用再生粗骨料全部替代天然粗骨料,设计制作了10根钢筋再生混凝土矩形截面试验梁(再生混凝土强度等级:RC20~RC30,配筋率:0.83%~1.29%),并对其受弯抗裂性能进行试验研究。通过试验系统地研究了钢筋再生混凝土梁的静力受荷破坏过程。结果显示,钢筋再生混凝土梁的受荷破坏过程可划分为线性工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段,破坏形态均表现为延性破坏。同时分析再生混凝土强度等级、配筋率对试验梁开裂荷载与平均裂缝间距的影响。结果表明,依据GB 50010—2010《混凝土结构规范》计算的平均裂缝间距小于试验实测值,而开裂荷载计算值明显大于试验实测值。在试验结果的基础上,提出了钢筋再生混凝土受弯梁开裂荷载及平均裂缝间距的建议计算公式。     

TDI改性纳米SiO2表面

甲苯二异氰酸酯（TDI）中的-NCO基团与纳米SiO     

苯丙乳液与纳米SiO2复合改性超细水泥胶浆的力学性能

针对水泥混凝土桥梁底板易出现的微小裂缝修补,提出可灌性好、强度形成快及变形能力强等技术要求,通过苯丙乳液和纳米SiO₂对超细硅酸盐水泥和超细硫铝酸盐水泥双组分胶浆进行复合改性,系统研究了苯丙乳液掺量对超细水泥胶浆的施工性能和力学性能的影响规律,最终确定了其合理配比。试验结果表明：尽管苯丙乳液对超细水泥胶浆的抗压强度具有一定不利影响,但能显著改善超细水泥胶浆的施工性能,提高其抗折强度、拉伸变形能力和折压比,从而提升超细水泥胶浆的韧性。经苯丙乳液和纳米SiO₂复合改性的超细水泥胶浆可望在混凝土桥梁底板裂缝的修补工程中得以推广应用。     

再生混凝土抗渗性试验研究

文章通过混凝土抗渗性试验,对比不同强度、水灰比、砂率下的天然混凝土和再生混凝土抗渗性能的差异,从而分析影响再生混凝土抗渗性能的因素.研究表明,相同设计强度等级下的再生混凝土的抗渗性比天然混凝土差,水灰比对再生混凝土抗渗性的影响较砂率大.为了提高再生混凝土的抗渗性,可在适当的范围内降低水灰比,添加粉煤灰减小孔隙率增加密实度,或者限制裂缝开展.     

改性再生混凝土框架边节点抗震性能试验研究

文章对2榀再生混凝土框架边节点进行低周反复荷载试验,以粉煤灰质量取代水泥质量为变化参数,研究在不同胶凝材料下再生混凝土框架边节点在模拟地震作用下的破坏形态、承载能力、滞回性能、耗能能力和延性等问题。研究表明,掺加15%粉煤灰的改性再生混凝土节点与普通混凝土节点受力性能差别不大,延性指标略有提高,耗能能力有所下降。     

全再生骨料混凝土导热性能试验研究

采用德国HFM436/3/1E导热仪测试再生混凝土导热系数,研究再生细骨料取代率、再生细骨料粉体含量对再生混凝土导热性能的影响规律,并与普通混凝土进行对比.研究结果表明,再生粗、细骨料可明显降低混凝土导热系数,再生粗骨料取代率为100%时,其导热系数比普通混凝土降低了12.2%;再生粗骨料取代率为100%不变,其导热系数随着再生细骨料取代率的提高进一步降低,100%再生粗、细骨料的全再生混凝土,其导热系数比普通混凝土减小了23.6%;再生细骨料中粉体含量在7%以内对再生混凝土导热性能影响很小.最后进一步研究玻化微珠(GHB)对再生混凝土导热性能的影响.     

再生骨料混凝土梁抗剪性能试验研究

通过8根再生混凝土有腹筋梁和4根普通混凝土有腹筋梁的对比试验,研究了再生混凝土梁斜截面的破坏形态、斜向开裂荷载和抗剪承载力.结果表明:再生混凝土抗压强度、梁的剪跨比和配箍率等因素影响再生混凝土梁的抗剪性能,再生混凝土梁的斜向开裂荷载比普通混凝土梁低6%~20%;在配箍率相对较高的情况下,再生混凝土梁的抗剪承载力与普通混凝土梁相差不大;配箍率偏小时,抗剪承载力相差较大,幅度达23%;再生混凝土梁的抗剪承载力随着剪跨比的增大而减小.根据试验结果,拟合出再生混凝土梁斜向开裂荷载以及抗剪承载力计算表达式.