纳米材料在二氧化碳地质封存固井水泥中的研究与应用进展

摘要:纳米技术的发展促进了纳米材料在固井水泥中的应用。纳米材料具有高比表面积和高反应活性等特点,即使用量少,也能有效改善固井水泥的性能,从而突破封存条件下传统水泥基材料的使用局限。综述了纳米材料对固井水泥的改性作用,分析了应用于固井水泥的纳米氧化物材料、碳纳米材料和纳米矿粉三类纳米材料,重点阐述了纳米材料在固井水泥中的作用机理、改性效果和应用进展。最后对纳米增强水泥基复合材料在CO2 地质封存中的应用进行了展望。

当代建筑与科学技术

摘要:建筑与科学技术的发展是相互平行的. 现代建筑理论表达出对科学和工业革命将为人类生活作出贡献的绝对信心. 各个时代的建筑师都在探索未来的建筑形式, 科学技术革命不会直接影响建筑的发展, 其间需要一个转化的过程. 现代科学技术塑造了现代建筑的形式及理论, 科学技术的发展直接或间接地参与了新建筑的生成.本文论述建筑学与数学、混沌理论、拓扑学、复杂性理论以及生态学的关系, 同时也论述建筑与技术、高技术建筑、建筑与数字化以及材料科学的关系.

毛细管嵌管墙热工特性与节能性研究

摘要:热激活建筑系统是一项创新的节能技术,其常用的形式是嵌管墙。为提高嵌管墙的热屏障能力并更有效地利用低品位能源,提出一种毛细管嵌管墙,采用4.3mm×0.8mm 的PPR 毛细管组成间隔20mm 的网栅,替代传统的PB 管嵌管墙。建立毛细管嵌管墙的传热模型,通过实验数据验证了模型的准确性,研究在夏热冬冷地区不同水温条件下毛细管嵌管墙的冬夏季工况热工特性和节能性,并与PB 管嵌管墙进行对比分析。结果表明,毛细管嵌管墙具有较大的热惯性,其内表面温度峰值比室外空气温度峰值出现时间滞后5h,可有效蓄存冷热量并转移峰值负荷。在夏季工况下,当进口水温相同时,毛细管嵌管墙的内表面温度比PB 管嵌管墙低约2℃,表明毛细管嵌管墙的换热性能以及对室内热环境的调控效果更好。此外,无论是在冬季还是夏季工况下,毛细管嵌管墙的水温要求均更低,特别是在夏季工况时,毛细管嵌管墙的有效热屏障水温范围更宽。更低的水温要求以及更宽的水温范围,意味着毛细管嵌管墙可更加容易地利用自然环境中的低品位能源,来实现热屏障功能以及供热/供冷功能,节能潜力明显。

新型建筑节能镀膜玻璃研究进展

摘要:“双碳”目标对绿色建筑和节能玻璃提出了更高的要求. 我国是浮法玻璃制造大国, 平板玻璃年产量占全球总产量的60%以上. 普通浮法玻璃不导电、不节能, 通过玻璃门窗散失的热量约占整个建筑物散热量的50%. 玻璃表面改性是实现玻璃功能化的有效途径, 通过镀膜赋予普通浮法玻璃节能功能, 对减少碳排放和能源发展战略的实施至关重要. 本文围绕课题组在建筑节能镀膜玻璃基础理论、关键技术和工程化应用研究中取得的主要研究成果, 系统总结了近年来低辐射镀膜玻璃、阳光控制镀膜玻璃和电致变色智能玻璃的研究进展. 低成本、大面积、高效稳定制备技术是建筑节能镀膜玻璃的发展需求, 智能化、定制化、系统化是建筑节能镀膜玻璃未来发展趋势.

新型免涂装建筑用耐候钢的耐蚀性

摘要:添加微量Cr、Cu、Ni和Mo元素开发了免涂装建筑用耐候钢,通过周期浸润加速腐蚀试验和电化学腐蚀试验,对比分析了普通碳素钢和耐候钢在模拟工业大气和海洋大气环境中的耐腐蚀性能。结果表明:耐候钢的抗拉强度、屈服强度和-40℃冲击功均明显高于普通碳素钢的,具有较好的强度和低温冲击性能;在模拟工业大气和海洋大气中,耐候钢的腐蚀速率明显小于碳素钢的;随着腐蚀时间延长,碳素钢和耐候钢锈层中Fe3O4含量逐渐增加,碳素钢中β-FeOOH含量先减小而后增大,α-FeOOH相与γ-FeOOH相的体积比(α/γ)值先增大而后减小,而耐候钢中β-FeOOH含量不断减小,α/γ值逐渐增大,表明β-FeOOH和γ-FeOOH有朝着更加稳定的α-FeOOH转变的趋势;周期浸润加速腐蚀试验和电化学腐蚀试验结果相吻合,即耐候钢的耐腐蚀性能优于碳素钢的。

现代织物类膜材料力学性能研究进展

摘要:织物膜材因其轻质、高强、耐候性及加工运输便捷等优势,广泛应用于公共建筑、应急救援、航空航天、工业及军事等领域。近年来,为精确分析织物膜结构并推动其在不同领域应用,织物膜材的力学性能成为研究焦点。为此采用CiteSpace对国内外20 余年的相关文献进行深入分析,通过可视化知识图谱阐述了织物膜结构研究热点的演化进程,并系统分析了织物膜材测试方法、力学性能及宏–细观本构模型等方面的研究进展。梳理发现国内膜结构的早期研究主要集中在结构找形和静力分析,随着膜结构在我国不同领域的深入运用,相关研究逐渐扩展到材料的本构模型、强度准则、结构风致灾变等方面:1) 织物膜材的拉伸性能与其细观结构、基布编织工艺、涂层工艺及纤维类型等多种因素相关,呈现典型的各向异性,其抗拉强度随偏轴角度的增加呈现“U”型和“W”型两种变化特征。2) 双轴剪切测试法可使得试件核心区域的剪应力呈均匀分布,目前被广泛应用于膜材剪切性能测试。3) 膜材撕裂强度受测试方法的影响显著,现有研究多集中在材料撕裂性能上,初始缺陷对膜结构的静、动力学性能的影响机理需进一步明确。4) 目前关于膜结构连接部位的研究多集中在膜片与膜片热合连接试件的面内拉伸性能上,忽略了面外荷载下连接部位易出现的剥离破坏。5) 织物膜材本构模型分为细观机理模型与宏观唯象模型,现有的宏观模型基本实现了膜材非线性、非弹性、黏弹性等力学特征的描述,细观模型多注重拉伸刚度预测,缺乏对抗拉强度预测的相关研究。织物膜材的研究目前已取得长足发展,但一些方面仍需进一步研究:1) 现阶段织物膜材分类依据单调,未考虑预定用途和特性差异,有必要对其分类依据进一步细化和完善。2) 撕裂破坏是膜结构的主要破坏模式,但现行设计规范中并没有得到充分的体现。3) 面内拉伸试验难以反映膜材热合区域真实的应力状态、力学性能和失效模式,热合焊接工艺对拼接膜材性能的影响机理有待研究。4) 目前关于织物膜材以及连接部位的疲劳性能研究极少,膜材的疲劳损伤机理尚未明确。

向海土木工程的内涵与发展前沿

摘要:推进我国海洋强国、交通强国以及绿色低碳发展战略, 需要加快构建以多学科交叉为特色的新型土木工程体系, 以服务向海经济和新质生产力发展需求. 基于由陆向海基础设施的特点, 本文提出了向海土木工程的概念,剖析了向海土木工程的内涵及其技术支撑. 从经济社会发展需求出发, 分析了向海土木工程相关科学研究进展, 总结了向海土木工程发展中的基本难题与挑战; 基于未来开放型经济发展和向海图强的重大需求, 提出了向海土木工程建设的基本架构, 展望了向海土木工程未来需要关注的重要科学问题. 向海土木工程应以低碳材料、长寿命结构、绿色建造和智慧防灾为主要研究方向, 通过构建多层次、多尺度、多功能的向海土木工程理论与技术体系,助力实现我国高质量可持续发展.

水泥基电磁波吸波材料的研究进展

摘要: 随着科技的发展,大量电子设备的应用使电磁辐射风险骤增,对信息安全、军事安全、生态安全带来威胁。建筑吸波材料能够有效降低电磁辐射危害,对生态文明可持续发展具有重要意义。以水泥基吸波材料为例,从吸波剂对电磁波的损耗机理(电阻型、电介质型、磁损耗型)及水泥基体结构(层状、周期、多孔)方面归纳总结了水泥基吸波材料的发展现状与研究中存在的不足,并对该类材料未来的发展方向进行了展望,为研发理想吸波器提供参考。

磷渣在水泥基材料领域的研究现状和进展

摘要:磷渣是冶炼黄磷过程中产生的固体废弃物,因含有可溶性磷和氟元素,磷渣大量堆积会导致环境污染和生态受损等危害。将磷渣作为补充胶凝材料应用在水泥基材料领域是实现磷渣规模化利用的一条最佳途径,不仅可以提高磷渣的利用率,还能够降低磷渣对生态环境的影响,有利于可持续发展。本文总结了磷渣在水泥、普通混凝土和超高性能混凝土等相关水泥基材料领域的研究现状。同时,针对磷渣当前存在的问题,进一步给出了未来磷渣在水泥基材料领域的相关研究方向。

海工混凝土环氧涂层的改性设计与防护机制研究进展

摘要:海洋环境中的海浪导致物理条件的变化、气候的多变、化学成分的复杂性、生物等多种外界因素耦合,尤其在海洋工程方面,混凝土的服役环境更恶劣。在海洋防腐蚀领域,环氧树脂(EP) 材料具有耐海洋环境下氯离子的腐蚀、经济效益好等优点,在海工混凝土中被广泛应用。目前,针对海工环氧涂层的改性研究不断更新和深入,以混凝土为基体的环氧涂层改性也成为研究热点,但在海工混凝土服役的海洋环境多因素耦合作用下,应建立的防护体系仍需系统的开展相关研究。基于此,从海工混凝土环氧涂层研究背景及意义、失效形式及机制、多维助剂改性和防护机制4个角度展开,对海工混凝土环氧涂层的改性设计与防护机制调控研究进展进行分析与论述。综述了海工混凝土环氧涂层的多尺度结构设计与防护机制研究进展,总结了目前海工混凝土环氧涂层的环境、结构、工艺、机制4 个维度的研究现状、前景,对未来的海工混凝土环氧涂层的超长寿命防护研究、仿生设计、机制研究具有指导意义。