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柠檬酸钠对碱激发粉煤灰滤液中钢筋的阻锈机制

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 603-613页

作者：周霄骋李曼施锦杰东南大学材料科学与工程学院江苏省土木工程材料重点实验室南京211189

碱激发粉煤灰是一种兼具低碳与环保优势的建筑材料,具备应用于海洋等氯盐侵蚀环境的潜力。作为一种典型的羧酸盐阻锈剂,柠檬酸钠可进一步保障碱激发粉煤灰中钢筋的耐蚀性。然而,柠檬酸钠对碱激发粉煤灰体系中钢筋的阻锈机制尚未明确。... 详细信息

碱激发粉煤灰是一种兼具低碳与环保优势的建筑材料,具备应用于海洋等氯盐侵蚀环境的潜力。作为一种典型的羧酸盐阻锈剂,柠檬酸钠可进一步保障碱激发粉煤灰中钢筋的耐蚀性。然而,柠檬酸钠对碱激发粉煤灰体系中钢筋的阻锈机制尚未明确。基于此,本研究通过电化学测试、钝化膜表征技术和腐蚀形貌及产物分析方法研究了氯盐侵蚀作用下柠檬酸钠对碱激发粉煤灰滤液中钢筋腐蚀行为的影响,并揭示了其阻锈机制。结果表明:虽然柠檬酸钠会一定程度上影响碱激发粉煤灰体系中钢筋钝化膜的稳定性,但其不仅能与氯离子产生竞争吸附效应,还能在钢筋表面形成吸附膜,从而有效提高钢筋的耐氯盐侵蚀能力。

关键词：碱激发粉煤灰钢筋柠檬酸钠钝化膜阻锈机制

混凝土环境中β-甘油磷酸钠影响钢筋阻锈行为研究

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 28-40页

作者：王潇舷刘加平穆松金鸣马麒东南大学材料科学与工程学院江苏南京211189 江苏省建筑科学研究院有限公司高性能土木工程材料国家重点试验室江苏南京210008

在混凝土高碱环境中,为了提高混凝土中钢筋抗氯离子侵蚀能力,采用新型环保型有机阻锈剂——β-甘油磷酸钠保护钢筋,达到延长钢筋混凝土结构整体寿命的目的。本文通过采用电化学方法对该种有机阻锈剂作用下,不同阳离子类型的模拟孔溶液... 详细信息

在混凝土高碱环境中,为了提高混凝土中钢筋抗氯离子侵蚀能力,采用新型环保型有机阻锈剂——β-甘油磷酸钠保护钢筋,达到延长钢筋混凝土结构整体寿命的目的。本文通过采用电化学方法对该种有机阻锈剂作用下,不同阳离子类型的模拟孔溶液中钢筋性能演变过程进行实时监测,并获取相应的关键参数,探究了钝化时期β-甘油磷酸钠与钢筋钝化膜,以及维钝时期,β-甘油磷酸钠、钢筋钝化膜与氯离子之间的作用关系,揭示了该种有机物的阻锈机制。通过OCP、LPR以及EIS电化学测试方法得到的结果表明:β-甘油磷酸钠与钝化膜中Fe氧化物/氢氧化物通过物理化学作用进行结合,使得钢筋表面形成阻锈能力更强的保护膜,从而提高了钢筋抗氯离子侵蚀能力。4种模拟孔溶液中钢筋抗氯离子侵蚀能力分别为NaOH+0.1 mol/Lβ-甘油磷酸钠>饱和澄清Ca(OH)_(2)>NaOH>饱和澄清Ca(OH)_(2)+0.1 mol/Lβ-甘油磷酸钠;其中,NaOH,NaOH+0.1 mol/Lβ-甘油磷酸钠与饱和澄清Ca(OH)_(2)溶液中钢筋相应的临界氯离子浓度(c_(crit))分别为0.02、0.07、0.04 mol/L,而饱和澄清Ca(OH)_(2)+0.1 mol/Lβ-甘油磷酸钠中钢筋未生成有效钝化膜。除此之外,β-甘油磷酸钠加入以Na^(+)为主的模拟孔溶液中,将促进钢筋表面形成更致密的钝化膜,钝化膜形成速率更快,即在72 h就可形成80%以上钝化膜,阻锈效率则高达99.80%;进一步对比分析Na^(+)与Ca^(2+)溶液自身对钢筋抗氯离子侵蚀能力的影响可知,Ca^(2+)溶液更有利于抵抗氯离子侵蚀能力,阻锈效率达到90%以上。

关键词：混凝土模拟孔溶液 β-甘油磷酸钠钝化膜氯离子电化学行为

ZIF-8/ZIF-67衍生钴氮共修饰碳的合成及电催化性能研究

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稀有金属 2024年第2期48卷 288-295页

作者：孙梦龙党姣娥张永伟刘卓磊云斯宁西安建筑科技大学材料科学与工程学院功能材料研究所陕西西安710055

开发并利用高效廉价的电催化剂来代替传统的贵金属铂(Pt)基催化剂,对新能源材料与器件的开发和利用意义重大。以锌/钴基沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8/ZIF-67)为前驱体,通过不同的热解方式,合成表面原位生长碳纳米管的钴氮共修饰碳十二面体(... 详细信息

开发并利用高效廉价的电催化剂来代替传统的贵金属铂(Pt)基催化剂,对新能源材料与器件的开发和利用意义重大。以锌/钴基沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8/ZIF-67)为前驱体,通过不同的热解方式,合成表面原位生长碳纳米管的钴氮共修饰碳十二面体(Co@NCD/CNT)和表面光滑的钴氮共修饰碳十二面体(Co@NCD)。采用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、场发射扫描电镜(FESEM)对合成催化剂的组份和形貌进行表征。XRD图谱显示Co@NCD和Co@NCD/CNT为无定型碳结构,并存在Co金属物种。Raman图谱显示Co@NCD/CNT比Co@NCD具有更高的石墨化程度。FESEM图像显示Co@NCD呈表面光滑的十二面体状,Co@NCD/CNT呈十二面体状且表面长有碳纳米管。电化学测试结果显示,Co@NCD/CNT和Co@NCD催化剂在碘电解液体系中的的传荷电阻分别为0.79和0.91Ω·cm^(2),还原峰值电流密度分别为-6.43和-4.46 mA·cm^(2)。由光伏测试结果可知,Co@NCD/CNT对电极催化剂组装的染料敏化太阳能电池获得了8.05%的光电能量转化效率(PCE),优于Co@NCD(7.20%)和Pt(6.95%)对电极组装电池的PCE。50次连续循环伏安测试表明Co@NCD/CNT具有较好的电化学稳定性,可作为潜在类Pt催化剂使用。

关键词：对电极染料敏化太阳能电池金属有机框架碳材料

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仿生水泥气凝胶的设计制备与性能分析

东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 346-352页

作者：杜丰音佘伟东南大学材料科学与工程学院南京211189 东南大学江苏省土木工程材料重点实验室南京211189

针对传统建筑材料高力学性能和高隔热性能难以平衡的矛盾,受到深海墨鱼层-壁结构的启发,通过可控的定向冷冻法诱导水泥水化产物在聚合物溶液中成核形成仿生微结构,制备工艺选择灵活低能耗的冷冻干燥技术,设计并创造定向多孔的新型水泥... 详细信息

针对传统建筑材料高力学性能和高隔热性能难以平衡的矛盾,受到深海墨鱼层-壁结构的启发,通过可控的定向冷冻法诱导水泥水化产物在聚合物溶液中成核形成仿生微结构,制备工艺选择灵活低能耗的冷冻干燥技术,设计并创造定向多孔的新型水泥气凝胶.结果表明,这种水泥气凝胶密度低至15.02 kg/m3,孔隙率高达90.64%,导热系数低至0.020 W/(m·K),同时具有-0.168的负泊松比,高达1 216.88 MPa/(cm-3·g)的比强度等优异的综合性能.在70%应变条件下,钙硅质量比为1.0时,所制备的水泥气凝胶抗压强度达到最大值,为33.89 MPa.此外,水泥气凝胶内部具有曲折的多孔结构,这使其具有良好的吸声性能,噪声衰减系数可达0.8.

关键词：水泥气凝胶隔热轻质高强吸声

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氧化钼纳米杂化物的可控构筑及催化性能研究

稀有金属 2024年第4期48卷 498-507页

作者：张丽珊张永伟后玉芝张阳亮云斯宁西安建筑科技大学材料科学与工程学院功能材料研究所陕西西安710055

开发具有高催化活性的对电极(CE)材料对提升染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电转换效率(PCE)具有重要意义。在这项研究中,采用两步水热法,以MoCl_(5)为前驱体,去离子水为氧源,通过添加不同含量的Ni(NO_(3))2·6H_(2)O来可控制备3种不同形... 详细信息

开发具有高催化活性的对电极(CE)材料对提升染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电转换效率(PCE)具有重要意义。在这项研究中,采用两步水热法,以MoCl_(5)为前驱体,去离子水为氧源,通过添加不同含量的Ni(NO_(3))2·6H_(2)O来可控制备3种不同形貌的氧化钼纳米催化剂(MoO_(2),MoO_(3)和MoO_(2)@MoO_(3))。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和场发射扫描电镜(FESEM)对3种氧化钼纳米催化剂进行结构和形貌表征。由XRD结果可知:MoO_(2)和MoO_(3)分别为单斜相和正交晶相。由XPS结果可知:MoO_(2),MoO_(3)和MoO_(2)@MoO_(3)催化剂中都仅存在元素Mo和O的特征峰,无其余杂质存在。由FESEM结果可知:3种纳米催化剂的分别为球状MoO_(2),带状MoO_(3)以及带状上负载球状的MoO_(2)@MoO_(3)。由电化学和光伏性能测试结果可知:MoO_(2),MoO_(3)和MoO_(2)@MoO_(3)催化剂在I3-/I-电解液体系中的传荷电阻分别为85.09,16.33和3.66Ω·cm^(2)。使用MoO_(2),MoO_(3)和MoO_(2)@MoO_(3)对电极催化剂材料组装的DSSC,获得的PCE分别为7.13%,6.70%和7.28%,高于Pt电极的PCE(6.46%)。100次连续循环伏安测试结果表明:3种对电极材料具有较好的电化学稳定性可作为潜在催化剂材料使用。

关键词：氧化钼对电极(CE) 染料敏化太阳能电池(DSSC) 催化活性纳米杂化物

纳米氧化铝提升海洋环境高速铁路桥梁混凝土结构服役寿命研究

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材料导报 2024年第7期38卷 89-96页

作者：杨志强王振黄法礼易忠来蒋金洋中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所高速铁路轨道系统全国重点实验室东南大学材料科学与工程学院东南大学江苏省土木工程材料重点实验室

氯离子传输并诱导内部钢筋锈蚀是海洋环境高速铁路桥梁混凝土结构耐久性失效的主要原因之一，增大混凝土氯离子传输阻力是提升混凝土结构服役寿命的根本途径。纳米技术与纳米材料的发展为混凝土材料高性能化提供了新的可能。本工作研究... 详细信息

氯离子传输并诱导内部钢筋锈蚀是海洋环境高速铁路桥梁混凝土结构耐久性失效的主要原因之一，增大混凝土氯离子传输阻力是提升混凝土结构服役寿命的根本途径。纳米技术与纳米材料的发展为混凝土材料高性能化提供了新的可能。本工作研究了纳米氧化铝(NA)对砂浆氯离子电迁移系数(DRCM)与自然扩散系数的影响，基于氯离子等温吸附曲线，建立了考虑氯离子结合参数的氯盐传输模型，分析了NA对氯盐侵蚀环境下混凝土结构服役寿命的影响。结果表明：适宜掺量的NA可降低砂浆氯离子传输性能；承台桩基础混凝土钢筋保护层厚度为60 mm时，在C45混凝土中掺入2%(质量分数)NA后，仅考虑氯离子侵蚀时混凝土预期服役寿命由68年提升至107年。NA为提升海洋环境下高速铁路混凝土结构服役寿命提供了新的技术途径。

关键词：高速铁路混凝土氯离子纳米氧化铝服役寿命

粉煤灰掺量对轻烧氧化镁基制备3d打印用磷酸镁水泥性能的影响

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功能材料 2024年第3期55卷 3170-3177页

作者：李楠梁云钟建军李维红万德田大连大学建筑工程学院大连116622 中国建筑材料科学研究总院北京100000

以实现轻烧氧化镁为原料制备低碳磷酸镁水泥材料的3d打印为目标,采用自主研发的混搅挤功能一化建筑3d打印设备,探究了不同粉煤灰掺量对以轻烧氧化镁为基制备磷酸镁水泥材料性能与打印性能的影响规律,并结合XRD与SEM微观试验进一步分析... 详细信息

以实现轻烧氧化镁为原料制备低碳磷酸镁水泥材料的3d打印为目标,采用自主研发的混搅挤功能一化建筑3d打印设备,探究了不同粉煤灰掺量对以轻烧氧化镁为基制备磷酸镁水泥材料性能与打印性能的影响规律,并结合XRD与SEM微观试验进一步分析粉煤灰对其水化产物及晶体样貌的影响。结果表明:与重烧氧化镁相比,由轻烧氧化镁制备磷酸镁水泥的凝结时间大幅缩短;粉煤灰的加入对材料凝结时间影响较小,均在2~3 min左右,但对抗压强度与界面粘结强度有负面影响,当粉煤灰掺量为磷酸镁水泥质量的30%时,抗压强度及界面粘结强度分别下降约34.24%、48.94%;粉煤灰掺量在20%以内时,可有效改善轻烧氧化镁基磷酸镁水泥材料的干缩率,提高体积稳定性;粉煤灰中的活性物质参与水化反应,生成的水化产物与磷酸镁水泥展现出良好的化学相容性,使结构内部更为密实;当粉煤灰掺量为20%~25%时,制备的3d打印用轻烧氧化镁基磷酸镁水泥具有良好的工作性能、体积稳定性能、挤出性能以及建造性能,且满足3d打印对水泥基材料的力学要求。

关键词：轻烧氧化镁粉煤灰掺量磷酸镁水泥 3d打印打印性能

超低温作用下UHPC受弯力学行为及其本构关系

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建筑材料学报 2024年第1期27卷 23-29页

作者：艾金华何倍张翼张红恩蒋正武同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804 同济大学材料科学与工程学院上海201804

研究了不同温度下超高性能混凝土(UHPC)的受弯力学行为,并利用吸能效率、声发射能量释放率和振铃计数表征了UHPC脆性失效的演变机制,构建了3种UHPC受弯本构模型.结果表明:当温度为-170℃时,UHPC的初裂抗弯强度和峰值抗弯强度分别从20℃... 详细信息

研究了不同温度下超高性能混凝土(UHPC)的受弯力学行为,并利用吸能效率、声发射能量释放率和振铃计数表征了UHPC脆性失效的演变机制,构建了3种UHPC受弯本构模型.结果表明:当温度为-170℃时,UHPC的初裂抗弯强度和峰值抗弯强度分别从20℃的10.6、20.9 MPa增至21.1、42.5 MPa;在20~-170℃范围内,UHPC的脆性随温度降低先减小后增大,并在-80℃时达到最小值、-170℃时达到最大值;相较于过镇海教授和吴泽媚博士的本构模型,线性-非线性本构模型的预测精度最高、数据离散性最低.

关键词：超高性能混凝土抗弯强度超低温脆性本构关系

纤维素醚结构对CSA水泥砂浆拉伸黏结强度的影响

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建筑材料学报 2024年第2期27卷 146-152,160页

作者：许钰李建王茹同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804 同济大学材料科学与工程学院上海201804

研究了固定水灰比条件下具有不同取代度和取代基团的5种纤维素醚在0.3%和0.6%掺量时对硫铝酸盐(CSA)水泥砂浆拉伸黏结强度的影响,并结合保水率测试及压汞法对砂浆孔结构进行分析,探讨了纤维素醚结构对其拉伸黏结强度的影响机制.结果表明... 详细信息

研究了固定水灰比条件下具有不同取代度和取代基团的5种纤维素醚在0.3%和0.6%掺量时对硫铝酸盐(CSA)水泥砂浆拉伸黏结强度的影响,并结合保水率测试及压汞法对砂浆孔结构进行分析,探讨了纤维素醚结构对其拉伸黏结强度的影响机制.结果表明:对于同类纤维素醚,高取代度的引气多,改性砂浆孔隙率大、拉伸黏结强度低;对于不同类纤维素醚,羟乙基甲基纤维素醚改性砂浆的孔隙率较羟丙基甲基纤维素醚改性砂浆的要小,拉伸黏结强度更高.基于测试结果提出了CSA水泥砂浆拉伸黏结强度影响因子模型.

关键词：硫铝酸盐水泥纤维素醚取代度取代基拉伸黏结强度孔隙率