煤气化渣资源化利用研究进展、挑战与创新

摘要:煤气化渣是煤炭气化产生的大宗固废,其资源化利用兼具环保与可持续发展价值。本文系统综述了煤气化渣的理化特性,分析了粗渣与细渣因物化性质差异而形成的差异化应用潜力。文章重点梳理了包括碳-灰分离、残炭高值化利用及金属提取在内的间接利用技术,以及建材制备、土壤改良、吸附材料、分子筛及电极材料开发等直接利用技术的研究现状,并建立了多维度评价体系对比分析不同路径的优劣势。针对组分波动、重金属迁移风险及全链条经济性不足等瓶颈,未来研究需聚焦分质利用理论构建、绿色分离技术开发及材料化应用机理揭示,通过构建“工艺-产品-环境”评估体系,推动资源化从定性经验向定量设计跨越,支撑煤化工行业绿色转型。

水泥制造业绿色低碳技术研究进展

摘要:随着中国碳达峰、碳中和目标的提出,水泥制造业的绿色低碳转型成为行业发展的主要趋势,相关节能降碳关键技术的研发部署与应用需求日益迫切。从原料替代、燃料替代、节能提效和碳捕集利用4个方面梳理了当前水泥行业已经实现商业化应用与正处于研发阶段的绿色低碳技术,综述了各类技术的碳减排潜力,分析了各种技术的协同环境效益、推广限制条件等因素。

高性能水性环氧涂层及涂层钢筋应用研究进展

摘要:氯盐环境下混凝土结构中的钢筋易被腐蚀,钢筋腐蚀后不仅导致混凝土结构服役寿命缩短,威胁结构安全,甚至造成巨大经济损失。环氧涂层被认为是防止钢筋锈蚀和提高混凝土结构耐久性的有效方法之一,本文针对目前环氧涂层特点及环氧涂层钢筋现状,结合本研究团队近年来研究工作,探讨了国内外水性环氧涂层制备技术;分析了柔性纳米粒子与刚性纳米微材对水性环氧涂层物理力学性能和耐腐蚀性能的影响及其协同增韧机理;探讨了应用改性聚氨酯对水性环氧自修复性能的影响及其调控机理;分析了应用硅烷偶联剂改善水性环氧底涂与钢材粘结性能,引入石墨烯聚苯胺提高中涂耐腐蚀性能,以及适度增加填料颗粒度改善面涂粗糙度及涂层钢筋与混凝土粘结锚固性能的作用机制;阐述了深入开展多功能、多尺度、多层级水性环氧涂层钢筋防护的必要性。结合标准编制工作介绍了水性环氧涂层钢筋研究进展及性能指标,最后简要介绍了水性涂层钢筋应用研究概况。本文对应用水性环氧涂层钢筋提升复杂环境下混凝土结构的耐久性具有理论意义和工程价值。

磷石膏制备建筑材料现状及技术路线分析

摘要:我国提出了2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标,生态环保产业相应面临着机遇与挑战。工业固体废弃物资源化利用可以有效助推“碳达峰”“碳中和”。本文分析了大宗工业固废磷石膏在建筑材料领域的应用技术及产品。指出现有磷石膏利用方式存在的问题及解决方案。提出磷石膏综合利用产品需要多元化,提高热量利用效率,降低生产成本。Ⅱ型无水石膏产品能有效降低磷石膏中磷,氟化合物和有机质的不利影响;α-半水石膏产品有较高的强度,低标准稠度用水量;这两个产品是磷石膏在建筑材料领域无害化利用的方向。流态化煅烧直接换热制备Ⅱ型无水石膏,β-半水石膏已经实现了工业化,这个技术将为磷石膏综合利用产品多元化提供技术支撑。

高强度耐候桥梁钢焊接工艺研究

摘要:针对加拿大帕特洛大桥开发的符合美标ASTM A709/A709M:2011《桥梁用结构钢》的HPS485W高强度耐候钢和国标GB/T 714—2015《桥梁用结构钢》中的Q500qENH高强度耐候钢板进行焊接试验研究,包括母材成分和性能检测、焊接性试验、典型接头焊接工艺评定试验等,评价HPS485W/Q500qENH耐候钢板的综合力学性能和焊接性,为该高强度耐候钢成功应用于加拿大帕特洛大桥提供了技术支撑。

高强高韧玻璃的研究进展

摘要:因固有的脆性特性导致的低服役安全性是制约玻璃作为透明窗口应用的瓶颈。为满足航空透明件、特种车辆视窗、高铁风挡以及压力容器观察窗等的高强高韧应用需求,提高玻璃的力学性能至关重要。高强高韧玻璃的研究主要涉及:(1)开发具有特定成分和微观结构的高性能玻璃基质,如钠钙硅玻璃、无碱铝硅玻璃、高碱高铝玻璃和透明微晶玻璃等;(2)尝试和优化各种增强增韧技术,如酸处理、钢化、微晶化、引入夹层、引入增强体等。本文基于以上两个方面综述了高强高韧玻璃的国内外研究进展。

微生物矿化技术赋能生物混凝土:固碳矿化机制与多维调控

摘要:生物混凝土是一种基于微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术的新型建筑材料,其通过微生物固碳矿化反应(如尿素水解与CO2 直接矿化协同路径) 主动调控材料性能,在绿色低碳建材领域具有广阔前景。本文深入分析了MICP的固碳-矿化机制,通过对比生物混凝土的研究方法和评价技术,系统评述了生物混凝土的制备方法及微生物载体材料(多孔陶瓷、水凝胶等) 的设计策略。通过整合传统表征手段与数据可视化等创新方法,总结了涵盖材料-结构-环境效应的多维度评价方法。此外,聚焦碳中和目标,总结了固碳功能菌种的优选及其效能量化方法,并最终从微生物菌种筛选、载体的性能优化、“固碳+固废”双角度以及评价方法这4 个方面展望了生物混凝土的未来发展方向,为低碳建筑材料的创新研发提供参考。

钢纤维取代部分钢筋的地坪设计及应用

摘要:随着重载地坪建造技术的更新迭代,钢纤维混凝土相较于传统钢筋混凝土在施工成本、工艺和质量方面具有显著优势。本工作提出了地坪设计中钢纤维取代部分钢筋的设计方案,通过计算验算了掺有钢纤维的混凝土的荷载承载力,并总结出钢纤维混凝土的应用优势和应用场景,可为同类施工设计及计算方式提供参考。

公轨合用钢桁架桥梁抗火研究进展

摘要:为提升公轨合用钢桁架桥梁(亦称低碳桥梁)抵抗火灾、结构与公轨车辆荷载联合作用的性能指标,延长公轨合用钢桁架桥梁的全寿命服役周期,通过调研现有文献、收集桥梁火灾资料、统计桥梁火灾数据,研究了桥梁火灾事故发展态势,剖析了钢桁架桥梁火灾事故特征,总结了国内外钢桁架桥梁火灾事故发生的各类原因;分析了公轨合用钢桁架桥梁的差异化火灾场景,归纳总结了公轨合用钢桁架桥梁的空间桁杆表面温度和截面升温特点;对比分析了火灾环境桥梁的热-力耦合非线性分析方法,阐明了公轨合用钢桁架桥梁的火灾破坏模式,以及抗火设计方法所需考虑的事项。研究结果表明:桥梁火灾呈逐年上升趋势,且钢桁架结构桥梁遭遇严重火灾时易发生快速连续垮塌事故;公轨合用钢桁架桥梁火灾场景、荷载布置、桁杆升温、破坏模式受其结构几何特征的影响显著;下层半封闭空间桁架结构呈现串并联及桁杆之间的多点热辐射路径,桁杆截面升温又具有薄壁多室空腔结构辐射的传热特征;桁杆的连接关系、构件的屈曲失效路径、结构的时变约束条件是抗火分析与设计中的难点;火灾环境公轨合用钢桁架桥梁在场景重构、快速评价、韧性提升和消防救援方面存在的关键问题,需要深入研究,以期对公轨合用钢桁架桥梁抗火研究与设计提供新的分析视角和指导依据。

纳米改性水泥基材料功能化研究进展

摘要:传统水泥基材料功能单一,无法满足现代社会快速发展的物质文明与复杂工程需求。现代建筑的智能化进程对水泥基材料的发展提出了新挑战,除了满足高强度、高耐久性等基本要求,还需要其具有多样化的附加性能(如保温、耐火、自清洁、电磁屏蔽以及离子固化等),以推动现代建筑的多功能化发展,实现建筑的智慧化转型,布局智慧城市建设。此外,为响应国家新材料新能源发展战略的要求,建筑的节能环保效应成为了水泥基材料发展与应用的又一重大难题。因此,越来越多的研究致力于纳米改性水泥基材料的多功能化发展,旨在为现代水泥基材料的绿色转型及建筑的智慧化转型提供应用基础。本文从纳米SiO2、纳米TiO2、碳纳米管(CNT)及氧化石墨烯(GO)等纳米材料对水泥基材料的功能化改性入手,比较与分析了不同纳米材料的特性、掺入方式及掺量等因素对水泥基材料功能化改性性能的影响;从材料层面分析了不同改性方式对水泥基材料功能化的主要影响机理。最后,本文以“纳米改性-功能化”对应关系的建立为前提,提出了纳米改性水泥基材料多功能协同发展的概念,为现代建筑绿色可持续发展提供依据并提出了展望。