钙矾石表面碳化动力学及反应机理

研究钙矾石表面碳化反应动力学,提出反应机理,导出动力学方程,同实验结果一致,较满意地解释了实验现象,为防止钙矾石碳化提供理论依据。     

钙矾石碳化反应速控步骤活化能

用静态法测定钙矾石碳化率ｘ与时间ｔ的关系曲线，采用初始反应数值测定控制步骤基元反应活化能。结果表明：在通常条件下钙矾石极易被碳化，要防止碳化必须设法毒化钙矾石对水的吸附中心。     

钙矾石二氧化碳分解反应的动力学研究

研究了温度、湿度和二氧化碳分压对钙矾石被CO_2分解反应的动力学特征。测得了分解反应对二氧化碳分压是0.83级,对水分压是1级。在23℃时初始反应的速率常数为1.25×10~4mg·m~(-2)·h~(-1)·MPa~(-1)·~(83)。发现在水分压,二氧化碳分压相同的条件下,温度升高分解速率反而减小,还发现只要相对湿度很低,即使二氧化碳分压高至0.1MPa,分解速率也近于零。据此,本文对影响分解反应速率的关键因素提出了看法,对阻止钙矾石碳化的方法提出了方案。     

含钡钙矾石相的量子化学研究

钙矾石是水泥的主要水化产物之一，含钡钙矾石相是新水泥矿物含钡硫铝酸钙的主要水化产物，它们是水泥石强度的主要来源。本文利用新发展起来的量子化学ＳＣＣ—ＤＶ—Ｘａ方法对钙矾石相和含钡钙矾石相进行了研究，获得了分子结构的键级、集居数、净电行和共价键级等数据。结果表明：两矿物结构中Ａｌ—Ｏ键的化学参数变化不大，差异较大的是钙矾石中Ｃａ—Ｏ键和含钡钙矾石中Ｂａ—Ｏ键的键级和共价键级。认为Ｂａ—Ｏ键的键级和共价键级大于Ｃａ－Ｏ键是含钡硫铝酸钙水化强度大于硫铝酸钙的主要原因之一。     

钙矾石材料硬化体风机理

采用了加速化学反应法、Ｘ射线衍射法、ＳＥＭ法、ＴＧ和ＤＴ等方法对钙矾石材料硬化体的形成和风化反应过程以及钙矾石材料的各种物理化学特性进行了研究。结果发现，钙矾石风化的原因是大气中的ＣＯ２侵入到钙矾石材料内部，使它的硬化体结构分解化而失去强度，研究结果为钙钒石材料的工业化生产和应用提供了依据。     

钙矾石材料硬化体风化机理

采用了加速化学反应法、X射线衍射法、SEM法、TG和DT等方法对钙矾石材料硬化体的形成和风化反应过程以及钙矾石材料的各种物理化学特性进行了研究．结果发现,钙矾石风化的原因是大气中的CO2侵入到钙矾石材料内部,使它的硬化体结构分解粉化而失去强度．研究结果为钙矾石材料的工业化生产和应用提供了依据．     

碱对钙矾石结晶及溶解性能的影响

主要通过C3A-CaSO4·2H2O,在不同碱性溶液中钙矾石的形成、晶体形貌变化以及制备得到的纯钙矾石在不同碱性溶液中的溶解来研究碱对钙矾石结晶、溶解性能的影响,并采用XRD、SEM以及ICP等分析方法进行表征.研究结果表明,碱对钙矾石的形成有促进作用,还会影响钙矾石晶体形貌.钙矾石在不同碱性溶液中具有不一致溶特性,OH-对钙矾石中Al(OH)4-、Ca2 和SO42-溶出能力具有抑制作用.     

AFm阴离子类型对普通硅酸盐水泥水化产物钙矾石稳定性的影响

将碳酸钙、硝酸钙和氯化钠分别掺入到普通硅酸盐水泥中,采用XRD分析、热分析、净浆线性膨胀率及胶砂抗压强度测试,研究了它们对水泥水化及宏观性能的影响。结果显示,这3种组分所引入的阴离子会参与水泥水化,生成相应的AFm相,且能够增加钙矾石含量,从而提升净浆线性膨胀率,并在一定范围提升胶砂抗压强度。研究表明,CO₃^2-、NO₃^-或Cl^-都能够提高钙矾石稳定性,从而改善水泥性能,对钙矾石稳定性的提升能力顺序为Cl^->NO₃^->CO₃^2-,但Cl^-仅起早强作用,会抑制7 d之后龄期强度发展。     

反复荷载下碳化混凝土力学性能及本构关系研究

为研究碳化对反复荷载下混凝土力学性能及本构关系的影响,本文通过碳化混凝土棱柱体试件单调及反复荷载试验,得到各试件应力应变曲线及骨架曲线,考虑到碳化混凝土构件的截面尺寸效应,从混凝土碳化率的角度对比分析了单调及反复荷载下碳化对试件破坏形态、混凝土强度、弹性模量、峰值应变及极限应变的影响.试验表明:随着反复荷载下碳化混凝土内部损伤的积累,其应力应变曲线下降段比单调荷载下的更为陡峭,破坏较为突然,反复荷载碳化混凝土延性变差;反复荷载下随着碳化率的增加,混凝土碳化后的峰值应变有所降低,但变化不大;而峰值应力均有所提高,极限应变均有所降低.根据试验结果引入与碳化率相关的下降段参数修正系数建立了碳化混凝土反复荷载作用下应力-应变本构关系,通过与试验对比分析表明本文确定的本构关系与试验结果较为吻合.     

水泥石的碳化深度与孔结构参数的关系

本文采用人工快速碳化和压汞测孔的试验方法,对不同水灰比、不同减水剂的水泥砂浆试样进行碳化深度和孔结构测定;据此,对碳化深度与孔结构参数的关系进行了定性分析和数理统计分析,发现孔形参数,即管形孔含量对水泥石的碳化性能影响很大,以总孔含量和管形孔含量为自变量,碳化深度为因变量建立的回归方程具有较高的相关系数。     

氧化钙碳酸化反应动力学研究

采用单一扫描速率法(2℃/min)对氧化钙粉末在CO2气氛中的碳酸化反应进行了热分析动力学研究。结果表明,氧化钙碳酸化反应的最大转化速率在694℃,与在镁钙砂表面碳酸化改性工艺研究中得到的最佳炉温十分接近;而氧化钙的碳酸化反应可用n=2的Avrami-Erofeev随机成核、随后生长模式(机理)函数描述,相应的表观反应活化能为178kJ·mol-1,频率因子为3.4×108min-1。     

烟草导热系数与含水率的变化关系

推导出了烟草导热系数与湿基含水率的关系式，并用实验测定值检测了推算式的精度。对于烟叶堆积床，推算值与实验测定值的绝对平均偏差为1．75％，算术平均偏差为0．15％；对于烟丝堆积床，推算值与实验测度值的绝对平均偏差为2．36％，算术平均偏差为0．25％。其精度均满足工程需求。该关系式也可推广应用于其他含湿多孔介质导热系数的计算。     

大鼠皮肤模拟光辐射烧伤与光冲量率

研究光辐射造成重度、轻度烧伤时,不同光冲量率对烧伤深度的影响。应用模拟光辐射装置使大鼠皮肤烧伤。实验动物为wistar大鼠,18只分为受辐射30cal/cm2和10cal/cm2光冲量烧伤两组,各组又分为0.30cal/(cm·2s)、0.91cal/(cm·2s)和2.17cal/(cm2·s)三个光冲量率亚组,对大鼠皮肤造成不同的烧伤。伤后目视和光镜下观察比较皮肤及毛发的烧伤程度。结果:30cal/(cm·2s)的动物均造成重度烧伤,光冲量率对烧伤深度具有影响,造成的烧伤深度顺序为0.30cal/(cm2·s)深于0.91cal/(cm2·s)深严格要求2.17cal/(cm·2s);10cal/cm2组中,光冲量率0.30cal/(cm2·s)和2.17cal/(cm·2s)引起浅二度(后者较重),而0.91cal/(cm·2s)则造成了深二度烧伤。结论:造成重度烧伤时,在光冲量相同情况下,光冲量率低,烧伤重:造成轻度烧伤时,光冲量率高,烧伤重。     

暖体假人内部热损失率的试验研究

通过对暖体假人热平衡原理的阐述及散热影响因素的分析,提出产热率可作为评价暖体假人性能的一个综合指标,而由假人内部与表层温度差产生的内部热损失率是假人总体散热率中不可忽略的一部分。通过对一定条件下人体和假人散热率的计算、比较,得出内部热损失率与温度的关系式和暖体假人产热率的计算补偿方程。     

粉煤灰混凝土碳化试验研究

随着环境的恶化,空气中的CO_2浓度越来越高,混凝土碳化现象越来越严重,导致混凝土耐久性不断下降,造成巨大的经济损失。通过快速碳化试验,研究了水胶比、水泥用量和粉煤灰掺量这三个指标对粉煤灰混凝土碳化深度的影响,并采用灰关联法分析了三个因素对碳化深度的影响程度。结果表明:随着水胶比和粉煤灰掺量的增大,碳化深度增大;一般情况下,水泥用量越多,碳化深度越小;在混凝土碳化过程中,粉煤灰掺量对碳化深度的影响最大。     

基于快速碳化试验的混凝土箱梁碳化研究

为研究混凝土箱梁在不同CO₂浓度和反应时间作用下的碳化问题,制作了一组混凝土箱梁模型,将10%、20%两种浓度和14d、28d碳化时间组合出4种工况进行了快速碳化试验研究。结果表明,外角部的反应速率与一维碳化的速率比值约为1.56,略高于理论值;通过比较各工况下的碳化程度得出,当CO₂浓度从10%增大20%时,碳化深度增长倍数约为1.2;反应时间从14d增大到28d时,碳化深度增长倍数约为1.32,表明在快速碳化试验中,时间对碳化深度的影响大于浓度的影响。随着反应时间的增加,各测点碳化系数均有所下降,表明碳化速率随着反应的进行而减小;随着CO₂浓度的升高,碳化系数趋于稳定。     

萘二甲酸二烯丙酯树脂热稳定性的研究

本文用TGA研究了萘二甲酸二烯丙脂(DANP)、间苯二甲酸二烯丙脂(DAIP)和邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)树脂的热分解反应动力学。用Kissinger法处理TAG数据,求得热分解活化能分别为183、167、154kJ/mol。DANP树脂在氮气中的热分解温度T_d=393℃,而在空气中T_d=317℃。用裂解色-质分析测定了DANP树脂的热裂解逸出气的组成,推测了热裂解机理,并研究了240℃下DANP、DAIP和DAP树脂浇铸体的热老化性能,结果表明DANP树脂优于DAIP和DAP树脂。     

富硼渣冷却速率与活性的关系

以硼铁矿13 m3高炉分离生产的富硼渣为原料进行了缓冷试验.通过改变富硼渣熔体的冷却条件,在1500~1 200℃区间控制冷却速率从0.76℃/min到20℃/min,在1200~900℃区间,冷却速率应小于2℃/min.富硼渣活性可由40.05%增加到83.72%.冷却速率越高,富硼渣的活性越大.这一试验结果与实验室研究结果相符合.试验结果表明现场可以实现两段式冷却提高活性,并为今后冷却装置设计指明了方向.