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硅酸盐学报
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南策文

月刊

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100831

北京海淀区三里河路11号

硅酸盐学报/Journal Journal of the Chinese Ceramic SocietyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国硅酸盐学会主办的中文双月刊,是有关无机材料领域的综合性学术刊物。《硅酸盐学报》报道水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料、人工晶体及非金属矿物等各专业的科研、教学、生产、设计等方面具有创新性的研究成果,以促进国内外学术交流,为我国四个现代化服务。《学报》是全国无机材料领域内唯一的综合性高科技期刊。
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    氧气流量对等离子体增强化学气相沉积硅氧烷涂层的防原子氧性能的影响

    王虎王兰喜周晖李学磊...
    1-9页
    查看更多>>摘要:低轨环境下的原子氧是造成聚酰亚胺薄膜被剥蚀失效的关键因素,硅氧烷涂层是对聚酰亚胺薄膜进行空间原子氧防护的重要手段。利用等离子体增强化学气相沉积的方法在聚酰亚胺薄膜基材上在不同氧气流量下制备了硅氧烷涂层,研究了氧气流量对涂层的沉积速率、断面形貌和成分的影响,对涂层样品开展了原子氧作用试验并测定了试验后的质量损失及表面形貌。研究结果表明,随着氧气流量的增加,涂层中的有机基团逐渐减少,同时SiOx结构逐渐增多。经原子氧暴露试验发现,涂层中的有机基团易与原子氧发生反应形成气态产物,造成较高的质量损失,表现出涂层的质量损失随着氧气流量的增加呈现出指数衰减趋势。然而,过高的氧气流量下制备的涂层可能会具有较高的结构应力,使其在原子氧作用时产生裂纹,表现出质量损失的急剧升高。

    氧气流量等离子体增强化学气相沉积硅氧烷涂层防原子氧

    ZnO白漆的空间环境效应及损伤机理

    姜海富郑慧奇李宇刘宇明...
    10-15页
    查看更多>>摘要:为揭示ZnO白漆空间环境作用损伤机理,优化材料性能,采用空间环境辐照实验对ZnO颜料及硅酸钾包覆的氧化锌(KSZ)白漆空间环境效应及损伤机制进行了研究。电子、质子、紫外及原子氧作用后,ZnO颜料在425 nm左右产生了吸收峰,ZnO 颜料中双电离锌空位(VZn2-)在电子、质子、紫外辐照下发生电离,生成单电离锌空位(V′Zn-)是光学性能退化的主要机制,而原子氧作用使得VZn2-极少一部分转化为V′Zn-,大部分转化为未电离锌空位(VZn0)。相对于紫外及原子氧辐照,质子和电子辐照对KSZ白漆性能影响较大。在质子剂量3。15×1016 p/cm2、电子剂量2。25×1016 e/cm2、紫外剂量5000当量太阳小时条件下,KSZ涂层太阳吸收比由0。12增加至0。27。

    氧化锌白漆空间环境损伤机理太阳吸收比

    百年服役后的混凝土宏观和微观性能

    韩建国廉慧珍郭保林
    16-26页
    查看更多>>摘要:硅酸盐水泥长龄期服役能力研究,对于水泥矿物组成控制、混凝土配合比设计、建筑结构运维均具有重要的指导价值。对 1916 年建造于南京的国内首批钢筋混凝土建筑"和记洋行"的钢筋混凝土梁进行钻芯取样。对提取的混凝土芯样进行力学性能、抗渗透性能、微观形貌、化学组成、矿物组成、热稳定性能等测试,并进行了混凝土配合比的反解析,旨在探究由硅酸盐水泥制备的混凝土经历百年服役后,其宏观和微观性能现状以及混凝土性能的演变规律。结果表明:虽然和记洋行建造时所用混凝土的水灰比较大,但经历百年的服役历程后,混凝土的力学性能和抗渗透性能良好。混凝土水化产物中,除含有常规的C-S-H凝胶、CH晶体、AFt晶体、AFm晶体之外,还含有大量的碳酸钙晶体(包括方解石、文石、球霰石3种类型),说明混凝土在服役历程中逐渐被碳化。经历百年服役历程后,混凝土中依然含有未水化的 Belite 熟料矿物(水化度为69。4%),为混凝土强度的持续提升提供了物质基础,也说明由硅酸盐水泥制备的混凝土具有超百年的服役能力。

    硅酸盐水泥混凝土百年服役力学性能抗渗透性能微观性能

    n型筋布置方式对3D打印混凝土抗弯性能的影响

    王振地李昕泽王玲
    27-36页
    查看更多>>摘要:挤出式混凝土 3D打印技术被认为是最可能实现大型建筑建造的主流工艺,缺少有效的配筋方法是该技术实用化的主要障碍之一。n型筋垂直贯入 3D打印混凝土(3DPC)已被证明是行之有效的纵向配筋方法。为评价n型光圆钢筋布局方式对 3DPC抗弯性能的影响,定义了钢筋不搭接贯穿度Pnon和搭接贯穿度Povr,制备了Pnon和Povr不同的 8 种试件,通过三点弯曲加载试验研究了贯穿度对配筋3DPC抗弯强度、荷载位移曲线以及断面形貌的影响。结果表明:不搭接的配筋方式对抗弯强度没有增强效果且破坏模式均为脆性破坏;当n型筋搭接布置时,3DPC的抗弯强度随贯穿度增加而增大,但钢筋的贯穿度对抗弯强度的提升存在一个饱和值。搭接n型筋增强3DPC的破坏模式为韧性破坏,并出现了明显的应变硬化特性。通过讨论得到了配筋率、钢筋贯穿度、3DPC基体抗弯强度对配筋3DPC抗弯强度的影响权重,还对比分析了n型筋(不搭接和搭接)、铆钉与短切直筋等4 种纵向配筋方法对3DPC抗弯强度的提升效果,相关结果对配筋参数和方法的选择具有重要的参考价值和指导意义。

    n型筋3D打印混凝土贯穿度抗弯性能

    晶种对硫铝改性低钙硅酸盐水泥熟料烧成的影响及机理

    赵晓悦任雪红张磊张文生...
    37-46页
    查看更多>>摘要:为了设计发展新型低钙水泥熟料,采用原位高温X射线衍射、扫描电子显微镜及热分析等,以硅酸盐水泥熟料中硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)等矿物为晶种,研究了硅酸盐水泥熟料添加对硫铝改性低钙硅酸盐水泥熟料的形成、矿物组成和微观结构等的影响及其机理。结果表明:硅酸盐水泥熟料的掺入促进了液相烧结,C2S和硫铝酸钙(C4A3$)晶粒尺寸增大。在熟料晶种中C2S和铁相的诱导作用下,C2S和铁相的含量增加;由于熟料晶种中C3S在低温分解,未能起到促进C3S形成及其与C4A3$共存的作用,且当硅酸盐水泥熟料掺量为10%(质量分数)时,C4A3$含量明显降低。此外,由于化学成分固溶变化,熟料晶种促进稳定β-C2S和o-C4A3$,但不利于高活性晶型矿物α′-C2S和c-C4A3$的稳定。

    晶种低钙硅酸盐水泥熟料硫铝酸钙硅酸二钙硅酸三钙液相

    竖向毛细吸附对海洋水位变动环境混凝土氯离子传输影响

    王元战袁良智
    47-59页
    查看更多>>摘要:在海洋水位变动环境下,氯离子在混凝土中的传输主要包括2种机制:浓度梯度产生的扩散和湿度梯度产生的毛细吸附。目前针对水位变动环境混凝土氯离子传输规律的研究,主要考虑扩散和水平向毛细吸附,忽视沿重力方向的竖向毛细吸附。为了研究其影响,利用自制的海洋潮汐循环模拟装置,设计了考虑和不考虑竖向毛细吸附的2种室内自然侵蚀试验。通过测定上述2组试验中氯离子浓度分布,确定混凝土氯离子浓度最高的区域,评估竖向毛细吸附对混凝土表面氯离子浓度Cs和氯离子扩散系数Da的影响。结果表明:受竖向毛细吸附影响,混凝土中氯离子浓度最高的区域在最高水位以上0~50 mm段。竖向毛细吸附降低了水位变动区氯离子浓度,增加了最高水位以上区域的氯离子浓度。在水位变动区域,竖向毛细吸附使得混凝土表面离子浓度和氯离子扩散系数降低。在最高水位以上区域,竖向毛细吸附增大了混凝土表面氯离子浓度和氯离子扩散系数。基于Fick第二定律,建立了考虑竖向毛细吸附影响的混凝土氯离子传输经验模型,模型与试验数据吻合良好。

    混凝土水位变动环境竖向毛细吸附氯离子回归分析

    基于卵球形集料堆积的混凝土边壁效应

    卿龙邦李万飞李明祺
    60-70页
    查看更多>>摘要:边壁效应使集料在模板附近与基体内部分布不同,造成混凝土微观结构和宏观性能的差异。为探究混凝土边壁效应对集料分布的影响,利用蒙特卡洛原理,构造了单形状-双尺寸、单形状-多尺寸卵球形集料堆积体系,研究了集料形状、尺寸和体积分数变化对边壁效应层厚度的影响。利用体视学理论和截面分析算法确定了边壁效应层厚度与粒子体积分数和平均直径的量化关系,建立了粒子分布密度的预测模型并验证了其可靠性。最后,应用边壁效应层厚度和粒子分布预测模型计算了混凝土不同位置处的弹性模量。统计分析可知,边壁效应层厚度随粒子的体积分数增加而减小,随着粒子的平均直径增大而增大,相比之下受粒子形状的影响较小。

    卵球形集料边壁效应集料体积分数集料平均直径弹性模量

    考虑材料非均质与初始微孔洞的地聚物混凝土力学性能数值模拟

    林俊华左义兵郑志善甘屹东...
    71-83页
    查看更多>>摘要:地聚物混凝土化学组成复杂,力学性能影响因素较多,为探究不同条件下其力学性能变化规律,利用数值模拟进行研究。在构建非均质细观模型上假定混凝土由骨料、砂浆、混凝土界面过渡区三相组成,材料属性服从 Weibull 分布,并采用等效单元拟合求解非均质参数;通过多尺度建模,提出采用折减系数表征初始微孔洞对材料力学性能的影响;采用模拟正交法反推求解砂浆单元的力学性能参数。为验证非均质细观模型,进行了地聚物混凝土力学性能试验。基于验证后的非均质细观模型,进一步探讨了试件尺寸、骨料体积分数、初始微孔洞率等因素对地聚物混凝土力学性能的影响。结果表明:三维细观模型能准确描述地聚物混凝土的力学性能,所提出的模型构建和参数确定方法具有可靠性,对于模拟研究地聚物混凝土力学性能具有指导意义。

    地聚物混凝土力学性能数值模拟非均质模型初始缺陷

    材料组成对3D打印水泥基材料早龄期收缩的影响

    郝鹏宇王振地王玲
    84-94页
    查看更多>>摘要:由于胶凝材料用量大、通常不使用粗骨料、缺乏模板保护且打印后立即暴露等原因,3D 打印水泥基材料(3DPC)的收缩问题值得系统研究。为掌握典型材料组成对3DPC收缩的影响规律,采用接触式收缩测试方法,研究了水胶比、砂胶比、粉煤灰及矿渣粉掺量对3DPC总收缩、自收缩及干燥收缩的影响,基于灰色关联分析计算了材料组成对3DPC收缩的影响程度,对比分析了现有砂浆体系的收缩特性。结果发现增大3DPC的水胶比降低自收缩的作用大于干燥收缩。在3 d龄期后的干燥收缩随砂掺量的增加而减小。掺入粉煤灰可同比例地降低3DPC的14 d自收缩和干燥收缩,而掺入矿渣粉会增大2 d后的自收缩和5 d前的干燥收缩。材料组成影响3DPC收缩的权重从大到小为:水胶比、砂胶比、矿渣粉掺量、粉煤灰掺量。通过综合对比给出了3DPC、超高性能混凝土和浇筑砂浆的收缩当量,建议对3DPC的收缩研究予以重视。

    3D打印水泥基材料自收缩干燥收缩灰色关联分析

    无定形二氧化钛修饰二氧化钛光子晶体电极及其光电性能

    蒋佳洁谢新媛李风煜
    95-101页
    查看更多>>摘要:随着太阳能广泛应用,寻找优良的光电转换材料一直为太阳能研究的重点。通过模板法和溶胶凝胶法在氟掺杂氧化锡上组装二氧化钛反蛋白石光子晶体,再在其晶体骨架低温沉积无定形二氧化钛形成无定型二氧化钛修饰的二氧化钛反蛋白石光子晶体电极。采用X射线衍射仪、X射线光电子能谱及扫描电子显微镜进行晶型、禁带及形貌表征;对电极进行光电流测试,并探讨了光电流增强原理。结果证明经过无定形二氧化钛修饰的二氧化钛反蛋白石光子晶体电极,不仅具有高比表面积,还降低了光生电子空穴的复合,使得电极光电流达到600 nA,比未修饰前提高了4倍。为基于非晶二氧化钛光电转换材料的应用提供了新思路。

    光子晶体二氧化钛非晶光电性能反蛋白石