1 1.福建工程学院 电子电气与物理学院, 福州 350108
2 2.中国科学院 福建物质结构研究所, 光电材料化学与物理重点实验室, 福州 350002
作为实现全固态激光器频率转换功能的关键材料, 紫外非线性光学晶体发挥着不可替代的作用。设计兼具大的非线性光学系数、合适的双折射和宽带隙的紫外非线性光学晶体仍然是该领域亟待攻克的一个难题。由于具有宽的带隙, 硫酸盐已成为紫外非线性光学晶体领域的一个重要研究方向。SO4四面体基团具有接近非极性的Td对称性, 使其极化率各向异性和二阶极化率较小, 因而对晶体的非线性系数和双折射贡献很小。通常引入畸变程度高的阳离子多面体可以增加晶体的非线性效应和双折射。本工作将易于形成畸变多面体的Hg2+离子引入到硫酸盐体系中, 采用高温熔体法合成出新型非线性光学晶体材料Rb3Hg2(SO4)3Cl。该晶体属于单斜晶系, 空间群为P21, 晶胞参数为a=0.78653(2) nm, b=0.97901(2) nm, c=1.00104(3) nm, β=110.95(3), Z=2。其晶体结构由[SO4]四面体、[HgO5]和[HgO4Cl]多面体以角共享的方式连接形成空间网状结构, 而Rb+填充在孔洞中。Rb3Hg2(SO4)3Cl晶体的粉末倍频效应为1.5倍KDP, 且能够在可见光区实现相位匹配。紫外漫反射光谱测试表明, 紫外截止边为251 nm, 对应光学带隙为4.94 eV。利用偏光显微镜确定该晶体在546.1 nm处的双折射为0.04。此外, 第一性原理计算表明, 晶体的非线性系数主要来源于扭曲的[HgO5]、[HgO4Cl]和[SO4]多面体。上述结果表明, Rb3Hg2(SO4)3Cl是具有潜在应用前景的紫外非线性光学晶体材料。
紫外 汞基硫酸盐 非线性光学晶体 晶体结构 ultraviolet Hg-based sulfate nonlinear optical crystal crystal structure
为研究铁尾砂泡沫混凝土抗冻融性能, 制备了5组目标密度为900 kg/m3的泡沫混凝土, 在硫酸盐环境下冻融循环后, 对比分析不同铁尾砂掺量泡沫混凝土的质量损失、强度损失、孔隙面积率和微观结构。以质量损失和强度损失为衡量指标, 评选最优配合比, 基于Wiener退化过程进行可靠度分析并预测剩余寿命。结果表明: 在硫酸盐冻融循环过程中, 泡沫混凝土表面损伤, 内部孔隙连通形成裂缝, 各试件质量呈先增加后减少的趋势; 抗压强度和孔隙面积率持续下降, 细粒径铁尾砂的掺入有效缓解了泡沫混凝土的损伤。其中, 20%(质量分数)铁尾砂掺量的泡沫混凝土抗冻融能力最强, 试件经过约300次冻融循环后失效。本研究可为泡沫混凝土在冻土地区的应用提供思路。
铁尾砂 泡沫混凝土 冻融循环 硫酸盐环境 Wiener退化过程 iron tailings sand foam concrete freeze-thaw cycle sulfate environment Wiener degradation process
为考察白云石对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响，本文采用10%、20%、30%（质量分数，下同）白云石掺入水泥净浆与水泥砂浆试件中，在低温条件下浸泡于5%硫酸镁和5%硫酸钠溶液中，并进行硫酸盐侵蚀试验。定期观察试件的宏观形貌变化，并定量分析其侵蚀产物。测定水泥砂浆试件抗折强度与抗压强度并进行宏观分析，以此得出不同种类硫酸盐对试件生成碳硫硅钙石的影响。采用热力学模拟探究白云石对水泥胶凝体系产物的影响。结果表明：当白云石掺量为10%~20%时，能抑制水泥基材料中碳硫硅钙石的生成，水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能有较大提高，水泥砂浆试件抗折强度有明显改善，这与热力学模拟结果基本一致。
白云石 水泥基材料 硫酸盐 热力学分析 定量分析 碳硫硅钙石 dolomite cement-based material sulfate thermodynamic analysis quantitative analysis thaumasite
1 北京工业大学材料与制造学部，北京 100124
2 建筑材料工业技术监督研究中心，北京 100024
3 中核国电漳州能源有限公司，漳州 363300
硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性的一个重要影响因素，为进一步提高高贝利特硫铝酸盐水泥(HB-CSA)基混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，在HB-CSA中掺入粒化高炉矿渣(GBFS)以提高HB-CSA抗硫酸盐侵蚀性能。采用抗蚀系数来评价矿渣对HB-CSA砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响，并结合X射线衍射分析法、热重分析法、压汞法、扫描电子显微镜等测试方法，从微观层次对抗硫酸盐侵蚀机理进行了研究。结果表明，矿渣可以提高HB-CSA的抗硫酸盐侵蚀性能，HB-CSA的抗蚀系数可提高至1.51。GBFS-HB-CSA体系在抗硫酸盐侵蚀过程中，矿渣颗粒对HB-CSA孔结构的填充细化起主要作用，SO2-4和Ca(OH)2共同激发矿渣中Al2O3与SiO2水化生成凝胶和钙矾石(AFt)，凝胶和AFt填充在浆体孔隙中，细化了浆体孔径，使浆体结构密实，降低了离子渗透性，从而提高HB-CSA抗硫酸盐侵蚀的能力。
高贝利特硫铝酸盐水泥 矿渣 硫酸盐侵蚀 水化产物 微观结构 填充效应 high belite sulfate-aluminate cement slag sulfate attack hydration production microstructure filling effect
1 广西交通职业技术学院,南宁 530007
2 广西道路与结构重点实验室,南宁 530007
3 长安大学建筑工程学院,西安 710061
4 广西交科集团有限公司,南宁 530007
5 广西理工职业技术学院,崇左 532200
为探究钢渣粗骨料对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,对不同钢渣粗骨料替代率(0%、30%、60%、90%,质量分数)混凝土在不同浓度(5%、10%、15%,质量分数)硫酸钠(Na2SO4)溶液中进行了侵蚀试验。基于熵权法建立了以混凝土质量、抗压强度和相对动弹性模量三个典型耐久性指标为参数的钢渣粗骨料混凝土耐久性综合评价指标D。通过D值反映钢渣粗骨料替代率和Na2SO4溶液浓度对混凝土耐久性的影响,并通过灰色理论的GM(1,1)模型对不同侵蚀条件下钢渣粗骨料混凝土的使用寿命进行预测。结果表明,整个侵蚀过程中,钢渣替代率低于60%的钢渣粗骨料混凝土的D值均高于普通混凝土,钢渣替代天然骨料配制混凝土可以提高混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。GM(1,1)模型预测结果与试验结果基本一致,60%钢渣粗骨料替代率下混凝土的使用寿命均优于其他组。
钢渣粗骨料混凝土 硫酸盐侵蚀 熵权法 灰色理论 寿命预测 steel slag coarse aggregate concrete sulfate attack entropy weight method grey theory life prediction
1 宁夏大学土木与水利工程学院,银川 750021
2 旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心,银川 750021
3 宁夏土木工程防震减灾工程技术研究中心,银川 750021
4 宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心,银川 750021
为了研究再生砂超高性能混凝土(UHPC)的抗硫酸盐侵蚀性能,对掺再生砂和超细粉煤灰的超高性能混凝土进行了硫酸盐干湿循环侵蚀试验,测试了硫酸盐溶液侵蚀前后试件的抗压强度、相对动弹性模量、质量变化。通过离子滴定测定了不同侵蚀深度下硫酸根离子的分布,分析了再生砂和超细粉煤灰对硫酸根离子传输的影响。结果表明: 经过90次硫酸盐干湿循环后,UHPC的耐侵蚀系数随着超细粉煤灰掺量的增加呈先增大后减小的趋势; 超细粉煤灰掺量为20%(质量分数,下同)时,侵蚀全过程中UHPC的耐侵蚀系数、相对动弹性模量最大,硫酸根离子含量较低; 再生砂掺量为50%时,UHPC在干湿循环45次之前的相对动弹性模量最大,相同深度下的硫酸根离子含量最低; 复掺20%超细粉煤灰和50%再生砂的UHPC抗硫酸盐侵蚀性能最优。
超高性能混凝土 再生砂 超细粉煤灰 硫酸盐侵蚀 硫酸根离子含量 ultra-high performance concrete recycled sand ultra-fine fly ash sulfate corrosion sulfate ion content
1 1.安徽理工大学 材料科学与工程学院, 淮南 232001
2 2.安徽理工大学 环境友好材料与职业健康研究院, 芜湖 241000
3 3.安徽水韵环保股份有限公司, 芜湖 241000
采用共沉淀水热法制备了CoFe2O4@Zeolite (CFZ), 并将其用于活化过一硫酸盐(PMS)降解合成染料。综合表征表明, 组成多孔壳层的CoFe2O4纳米颗粒均匀地覆盖在Na-A沸石上。CFZ的比表面积为107.06 m2/g, 是原始沸石比表面积的3倍。CFZ的饱和磁化强度为29.0 A·m2·kg-1, 可以进行有效磁分离。催化降解实验表明, CFZ/PMS体系对甲基橙(MO)的去除率远远高于单独使用CFZ或PMS。在最佳条件([MO]=50 mg/L、[PMS]=1.0 mmol/L、0.2 g/L CFZ、pH 8和T=25 ℃)下, MO去除率可达到97.1%。实验研究了pH、PMS用量、CFZ用量、MO浓度以及共存阴离子等因素对CFZ催化性能的影响。活性氧粒子淬灭实验表明, 1O2和O2•-在降解过程中起主导作用。CFZ具有良好的回收性能, 5次循环后MO去除效率仅下降2.4%。本文还详细讨论了CFZ/PMS体系的催化降解机理。
高级氧化技术 过一硫酸盐活化 磁性催化剂 CoFe2O4@Zeolite 活性氧粒子 降解 advanced oxidation processe peroxymonosulfate activation magnetic catalyst CoFe2O4@Zeolite reactive oxygen species degradation
1 西安理工大学, 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室, 西安 710048
2 上海勘测设计研究院有限公司, 上海 200434
3 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司, 西安 710065
以纳子峡水利枢纽工程为背景, 进行了粉煤灰、纤维素纤维双掺混凝土硫酸盐干湿循环试验。基于熵权法建立了可以综合反映混凝土质量、抗压强度和抗劈拉强度的耐久性指标耐久性值(D), 分析了硫酸钠溶液质量分数和粉煤灰掺量对D值的影响, 并构建了Grey Models-Back Propagation(GM-BP)神经网络, 用以揭示混凝土D值的时变规律, 得到了不同条件下混凝土的预期寿命。结果表明: D值可以反映出硫酸钠溶液质量分数和粉煤灰掺量对混凝土耐久性的影响。180 d时, 混凝土D值损失在10%(质量分数)内与硫酸钠溶液质量分数成正比; 粉煤灰最佳掺量在10%掺量梯度下为20%; 在数据量较小时, GM-BP神经网络相比于GM模型可以更加精确地预测混凝土在盐侵-干湿循环下D值的时变规律。
混凝土 硫酸盐侵蚀 耐久性 熵权法 寿命预测 concrete sulphate attack durability entropy weight method life prediction
1 武汉理工大学材料科学与工程学院, 武汉 430070
2 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
3 武汉船舶职业技术学院, 武汉 430070
本文研究了不同种类的含硫酸盐固废对硅酸盐水泥水化的影响, 测试了含硫酸盐固废水泥力学性能、凝结时间、线性膨胀率随SO3含量变化的规律, 采用化学结合水、XRD和SEM等测试手段揭示了不同含硫酸盐固废对硅酸盐水泥水化的影响机理。结果表明, 随SO3含量增加, 含硫酸盐固废水泥胶砂抗折强度和抗压强度均先增大后减小, 初凝时间和终凝时间均呈增加趋势并在SO3含量达到一定值后增加速度放缓, 线性膨胀率均不断增大。由于不同的含硫酸盐固废的硫酸盐存在形式不同, 硫酸盐溶出的速率也有差别, 与水泥中铝酸三钙反应生成钙矾石(或单硫型水化硫铝酸钙)的速率和数量也不同, 相同龄期下的水化程度也不同, 因此不同的含硫酸盐固废对水泥力学性能、凝结时间和线性膨胀率等性能的影响存在一定差异。
含硫酸盐固废 钙矾石 单硫型水化硫铝酸钙 力学性能 凝结时间 线性膨胀率 水化机理 sulfate-containing solid waste ettringite monosulfoaluminate hydrate mechanical property setting time linear expansion rate hydration mechanism
西安科技大学建筑与土木工程学院, 西安 710054
采用快冻法, 将再生骨料取代率为30%的混凝土分别置于3%Na2SO4、5%Na2SO4、10%Na2SO4(均为质量分数)溶液以及水中进行冻融循环试验, 测试再生混凝土质量损失率、相对动弹性模量变化、抗压强度损失率, 并利用电子显微镜、能谱仪和X射线衍射等方法分析再生混凝土损伤层的微观结构, 以超声波平测法确定损伤层厚度, 引入侵蚀系数对以损伤层厚度为评价指标的损伤度进行优化。结果表明, 当冻融循环为0~200次、Na2SO4溶液浓度大于5%时, 抗压强度侵蚀系数始终小于1, 即Na2SO4溶液对再生混凝土宏观力学性能损伤的促进作用明显, 而对微观结构损伤的抑制作用明显。在再生混凝土冻融循环初期, 以冻融侵蚀为主; 冻融循环后期, 以硫酸盐化学侵蚀为主, 再生混凝土经化学侵蚀后生成钙矾石和石膏等膨胀产物, 并出现膨胀裂缝, 在冻融循环作用下裂缝迅速扩展, 损伤层厚度增加。以损伤层厚度为评价指标的损伤度经优化后准确性至少提高了26.33%。
再生混凝土 冻融循环 硫酸盐侵蚀 微观结构 损伤度 recycled aggregate concrete freeze-thaw cycle sulfate attack microstructure damage degree
