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锰氮共掺杂稻壳生物炭活化过二硫酸盐降解酸性橙

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复合材料学报 2023年第2期40卷 1071-1084页

作者：黄仕元林森焕董雯王国华吴兴良袁瀚钦南华大学土木工程学院衡阳421001

为了更好地处理水环境中的偶氮染料(酸性橙,AO7)污染问题,以稻壳、尿素和锰盐为原料,通过热解法制备Mn、N共掺杂生物炭复合材料(Mn-N-BC),活化过二硫酸盐(PDS)降解酸性橙(AO7)染料废水。考察了AO7初始浓度、PDS浓度、催化剂投加量、初... 详细信息

为了更好地处理水环境中的偶氮染料(酸性橙,AO7)污染问题,以稻壳、尿素和锰盐为原料,通过热解法制备Mn、N共掺杂生物炭复合材料(Mn-N-BC),活化过二硫酸盐(PDS)降解酸性橙(AO7)染料废水。考察了AO7初始浓度、PDS浓度、催化剂投加量、初始pH值等因素对AO7去除率的影响。结果显示:Mn-N-BC/PDS体系对AO7染料具有较高的去除率,在30 min内可达为98.6%,其表观速率常数k_(obs)为0.125 min^(-1);并且对水环境中的无机阴离子表现出较高的抗性。在3次循环利用后,AO7的去除率仍在75%左右,表明Mn-N-BC对有机污染物的去除具有较高的可重复利用性和稳定性。自由基淬灭研究、XPS分析表明:Mn-N-BC/PDS体系中AO7的降解机制包括自由基途径(·OH、SO_(4)^(-)·)和非自由基途径(O_(2)^(-)·、^(1)O_(2)和电子转移),其中非自由基途径为主要作用。

关键词：生物炭杂原子共掺杂过二硫酸盐降解染料

防火水泥基复合材料的制备及其与钢构件协同工作性能

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硅酸盐学报 2023年第5期51卷 1355-1362页

作者：林建辉余江滔商兴艳厦门大学嘉庚学院土木工程学院福建漳州363105 同济大学土木工程学院上海200092 山东建筑大学土木工程学院济南250101

使用国产原材料,制备轻质高延性水泥基复合材料作为防火涂料(FR-ECC),论证了FR-ECC作为防火涂料的可行性.通过轴拉试验和轴压试验研究不同配合比FR-ECC的力学性能,并利用四点弯曲梁试验研究FR-ECC与钢构件协同工作性能.结果表明:3种配方... 详细信息

使用国产原材料,制备轻质高延性水泥基复合材料作为防火涂料(FR-ECC),论证了FR-ECC作为防火涂料的可行性.通过轴拉试验和轴压试验研究不同配合比FR-ECC的力学性能,并利用四点弯曲梁试验研究FR-ECC与钢构件协同工作性能.结果表明:3种配方的FR-ECC均具有多裂缝开裂和应变强化的特征,平均抗拉强度1.30 MPa,平均极限应变1.93%.轴压试验显示:材料具有良好的受压变形能力,平均抗压强度3.99 MPa;适当增加纤维掺量可以提升其拉、压力学性能.四点弯曲梁试验表明:涂层越薄越能适应较大的弯曲变形;在涂层厚度不大于10 mm时,FR-ECC随钢梁变形会产生细小裂缝,而不会起层或剥落.FR-ECC在复杂应力下具备与钢构件协同变形的能力.

关键词：防火水泥基复合材料应变强化协同变形界面剥离

茶渣生物炭/g-C_(3)N_(4)复合材料可见光催化还原水中U(Ⅵ)的特性

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材料工程 2023年第5期51卷 165-173页

作者：何志强王悦刘金香曾涛涛向超刘迎九南华大学土木工程学院湖南衡阳421001

以茶渣为原料,三聚氰胺为前驱体,采用高温热聚合法制得茶渣生物炭/石墨相氮化碳(TBC/g-C_(3)N_(4))复合材料。采用SEM,XRD,XPS,UV-Vis DRS,PL和EIS对光催化剂的形貌、结构及光电特性进行表征,研究TBC/g-C_(3)N_(4)复合材料在可见光照射... 详细信息

以茶渣为原料,三聚氰胺为前驱体,采用高温热聚合法制得茶渣生物炭/石墨相氮化碳(TBC/g-C_(3)N_(4))复合材料。采用SEM,XRD,XPS,UV-Vis DRS,PL和EIS对光催化剂的形貌、结构及光电特性进行表征,研究TBC/g-C_(3)N_(4)复合材料在可见光照射下光催化还原U(Ⅵ)的性能,并探讨TBC/g-C_(3)N_(4)复合材料光催化还原U(Ⅵ)的机理。结果表明:当TBC的质量分数为5%,初始pH值为4,催化剂用量为1 g/L时,可见光照射30 min后TBC/g-C_(3)N_(4)复合材料对U(Ⅵ)的去除率可达99.64%,远高于g-C_(3)N_(4)(58.8%)。TBC/g-C_(3)N_(4)复合材料循环5次后对U(Ⅵ)的去除率仍在80%以上,表现出良好的稳定性。TBC的加入使得g-C_(3)N_(4)禁带宽度从2.63 eV减少为2.14 eV,拓宽可见光吸收范围,促进光生电荷的分离,降低光生电子-空穴对的复合率,从而提升TBC/g-C_(3)N_(4)复合材料的光催化活性。

关键词： g-C_(3)N_(4) 茶渣生物炭复合材料光催化还原 U(Ⅵ)

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带有两端防渗墙坝基的各向异性渗流解析解

岩土力学 2023年第8期44卷 2381-2388页

作者：余俊李东凯和振张志中中南大学土木工程学院湖南长沙410075

由于目前在坝基设计中通常需要设置两个或两个以上防渗墙,对带有两端防渗墙的坝基各向异性稳态渗流进行了解析研究,将土体分为4个规则的区域,采用坐标变换将各向异性土层转换成等效各向同性土层,利用分离变量法将4个区域内的水头分布表... 详细信息

由于目前在坝基设计中通常需要设置两个或两个以上防渗墙,对带有两端防渗墙的坝基各向异性稳态渗流进行了解析研究,将土体分为4个规则的区域,采用坐标变换将各向异性土层转换成等效各向同性土层,利用分离变量法将4个区域内的水头分布表示为级数解的形式,结合区域间的连续条件得出带有两端防渗墙的坝基各向异性渗流场显式解析解。将解析解退化到各向同性情况下的渗流量、坝底扬压力与保角变换解析解和数值计算结果进行对比,各向异性情况下的水头值与有限元软件计算结果进行对比,结果均吻合较好,验证了解析解的正确性,且相比于保角变换解析解具有更高精度。最后对坝基渗流场进行了参数分析,发现土体各向异性对坝基渗流有着不可忽略的影响,其他条件相同的情况下,竖直渗透系数与水平渗透系数比值较大土体的渗流量和出口梯度会小于竖直渗透系数与水平渗透系数比值较小的土体,竖直渗透系数与水平渗透系数比值较大的土体的最大扬压力会大于竖直渗透系数与水平渗透系数比值较小的土体。

关键词：坝基防渗墙二维稳态渗流渗透各向异性显式解析解扬压力渗流量出口梯度

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渗透各向异性圆形围堰稳态渗流场解析解

岩土力学 2023年第4期44卷 1035-1043,1088页

作者：黄娟和振余俊杨鑫歆中南大学土木工程学院湖南长沙410075

对渗透各向异性土层中的圆形围堰渗流场进行解析研究。将圆形围堰周围渗流场分为3个区域,通过坐标变换以及将边界条件齐次化后,用分离变量法分别得到柱坐标系下3个区域的水头分布级数解形式,结合区域间的连续条件,并利用贝塞尔函数正交... 详细信息

对渗透各向异性土层中的圆形围堰渗流场进行解析研究。将圆形围堰周围渗流场分为3个区域,通过坐标变换以及将边界条件齐次化后,用分离变量法分别得到柱坐标系下3个区域的水头分布级数解形式,结合区域间的连续条件,并利用贝塞尔函数正交性得到渗透各向异性土层中圆形围堰稳态渗流场的显式解析解,与Plaxis2D软件的计算结果进行对比,验证了解析解的正确性。基于解析解,进一步推导出了涌水量、出逸比降公式,并与不同方法的计算结果作了对比,最后对稳态渗流情况下的水压力进行了计算分析。结果表明:相比于其他近似法,解析解求取的流量、出逸比降以及渗流情况下水压力与数值计算结果高度吻合;渗流水压力会随着围堰半径、纵横向渗透系数比值的增大而减小,而后逐渐趋近于一个稳定值。

关键词：圆形围堰渗流解析解渗透各向异性出逸比降涌水量水压力

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二次加载盐岩损伤自愈合与应变硬化试验研究

岩土力学 2023年第5期44卷 1457-1466页

作者：赵瑜杨圳华王超林毕靖贵州大学土木工程学院贵州贵阳550025

为研究损伤盐岩的应变硬化和损伤自愈合特性,通过力学试验、孔渗测试试验、核磁试验,探究损伤盐岩于常温静置和围压保压两种情况下盐岩试样的力学性质、渗透率和孔隙度以及孔径分布在应变硬化和损伤自愈合的共同作用下的变化规律,结果表... 详细信息

为研究损伤盐岩的应变硬化和损伤自愈合特性,通过力学试验、孔渗测试试验、核磁试验,探究损伤盐岩于常温静置和围压保压两种情况下盐岩试样的力学性质、渗透率和孔隙度以及孔径分布在应变硬化和损伤自愈合的共同作用下的变化规律,结果表明:(1)损伤盐岩的应变硬化使得岩样塑性减弱,二次加载峰值应变减小,弹性模量变大。常温静置或围压保压处理后盐岩发生损伤自愈合,塑性逐渐恢复,二次加载时峰值应变增大,弹性模量减小。(2)完整盐岩和损伤盐岩试件的应力-应变曲线几乎没有压实阶段,而经过长时间常温静置和围压保压处理后的试件应力-应变曲线出现了明显的压实阶段。(3)完整盐岩渗透率和孔隙度极低,损伤盐岩的渗透率均高出完整盐岩两个数量级,并随着常温静置时间的变长,渗透率和孔隙度缓慢减小。围压保压后的损伤盐岩的渗透率恢复到了与完整盐岩相同的数量级。(4)常温静置和围压保压作用后,部分中孔和大孔愈合成小孔和中孔。(5)常温静置下损伤盐岩就会产生缓慢的损伤自愈合,而围压保压作用可以大幅度提升盐岩损伤自愈合的速度。(6)盐岩的损伤自愈合可分为前期的快速阶段和后期的缓慢恢复阶段。

关键词：自愈合应变硬化孔渗核磁共振

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膨胀土增湿水平膨胀力的研究现状综述

岩土工程学报 2022年第S1期44卷 143-147页

作者：张四化原崇轩刘云龙夏妍妍郑州大学土木工程学院

膨胀土是一种富含蒙脱石、伊利石及高岭石的高塑性黏土，在增湿作用下会发生体积膨胀。若其横向膨胀变形受到约束，将会产生水平膨胀力，对岩土工程设施造成巨大危害。近年来，为减少相关损失，学者们通过大量室内试验，开发了新型理论... 详细信息

膨胀土是一种富含蒙脱石、伊利石及高岭石的高塑性黏土，在增湿作用下会发生体积膨胀。若其横向膨胀变形受到约束，将会产生水平膨胀力，对岩土工程设施造成巨大危害。近年来，为减少相关损失，学者们通过大量室内试验，开发了新型理论方法及预测模型对水平膨胀力进行了深入研究。归纳总结并分析了膨胀土膨胀特性的影响因素和各因素对膨胀特性的影响规律，并从微观结构角度分析了各因素的影响机理。最后提出了降低侧向水平膨胀力的实用措施，分析了研究裂隙膨胀土水平膨胀力的重要性，并对其未来研究方向进行了展望。

关键词：膨胀土侧向膨胀力膨胀特性膨胀机理

基于断裂力学的沥青混凝土抗裂性能与研究方法进展

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材料导报 2023年第16期37卷 89-99页

作者：宋卫民吴昊中南大学土木工程学院长沙410075

针对断裂力学在沥青混凝土的应用背景以及目前研究的不足,分别从沥青混凝土断裂力学基本理论和沥青断裂性能的研究进展以及沥青混凝土断裂测试方法三个方面总结了相关成果和进展。阐述了线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学及疲劳断裂力学... 详细信息

针对断裂力学在沥青混凝土的应用背景以及目前研究的不足,分别从沥青混凝土断裂力学基本理论和沥青断裂性能的研究进展以及沥青混凝土断裂测试方法三个方面总结了相关成果和进展。阐述了线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学及疲劳断裂力学在沥青混凝土中的应用条件和评价参数;从材料组成、再生和温拌工艺、路面层间黏结以及细观模拟等方面总结了沥青混凝土抗裂性能的研究现状;列举了目前评价沥青混凝土断裂性能的试验方法;指出了目前研究的不足和以后研究的建议。研究结果表明:沥青混凝土的低温和中温断裂一般分别用线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学理论来评价和分析,有必要将线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学结合,从而提出一个统一的宽温度域的评价指标;目前针对单调荷载作用下沥青混凝土断裂性能的研究较多,针对循环荷载作用下沥青混凝土断裂行为的研究还较少,有必要通过疲劳试验明确沥青混凝土的裂纹扩展规律;沥青混凝土断裂的细观模拟可以从细观角度揭示裂纹发生和扩展的机理,但破坏模型的选取和细观参数的确定是影响模拟结果准确性的重要因素,需要进一步重视。

关键词：沥青混凝土断裂力学线弹性弹塑性疲劳测试方法细观模拟

持续荷载作用下砂浆裂缝的自修复性能及其评价指标

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材料导报 2023年第5期37卷 111-119页

作者：李双捷马昆林龙广成谢友均曾晓辉中南大学土木工程学院长沙410075

以高吸水树脂为自修复剂,以表面裂缝愈合率(γ)和强度恢复率(η)为砂浆裂缝自修复性能的评价指标,对比研究了预裂龄期为7 d和28 d时,不同持续荷载作用对砂浆裂缝自修复性能的影响。结果表明:相较预裂龄期为28 d的砂浆组,预裂龄期为7 d... 详细信息

以高吸水树脂为自修复剂,以表面裂缝愈合率(γ)和强度恢复率(η)为砂浆裂缝自修复性能的评价指标,对比研究了预裂龄期为7 d和28 d时,不同持续荷载作用对砂浆裂缝自修复性能的影响。结果表明:相较预裂龄期为28 d的砂浆组,预裂龄期为7 d的砂浆组自修复效果较好;持续压荷载下,砂浆裂缝的自修复效果较好,其η比不受荷载作用的试件分别增大3.2%(7 d预裂龄期)和9.3%(28 d预裂龄期);持续弯曲荷载和持续扭荷载作用不利于砂浆的自修复,其中持续弯曲荷载的不利影响较为显著,持续弯曲荷载作用下,其η比不受荷载作用的试件分别低43.5%(7 d预裂龄期)和47.3%(28 d预裂龄期)。微观测试表明,砂浆裂缝中的自修复产物主要是碳酸钙,且主要集中在裂缝开口位置附近,因此采用γ作为自修复评价指标有可能高估自修复效果。

关键词：砂浆裂缝自修复性能表面裂缝愈合率强度恢复率持续荷载