納米SiO2激發(fā)再生骨料潛在活性的機理研究項目摘要

再生混凝土骨料中由于含有大量水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2 而具有潛在的活性。本研究首次提出利用納米SiO2 激發(fā)再生骨料潛在活性的概念，利用XRD， SEM，DSC 和MIP 等先進的測試技術(shù)，通過研究不同濃度nano-Silica浸泡再生混凝土骨料后的力學性能和微觀結(jié)構(gòu)以及由nano-silica處理后的再生混凝土骨料制造的混凝土的力學性能和微觀結(jié)構(gòu)，提出了Nano-silica增強再生混凝土骨料及其配制的混凝土性能的機理。為再生混凝土骨料的資源化產(chǎn)業(yè)化利用提供理論基礎(chǔ)。

隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加速，建筑工業(yè)每年排放的建筑廢棄物迅猛增加。據(jù)不完全統(tǒng)計，2016年我國拆除廢舊建筑物產(chǎn)生的廢棄物達15億噸以上。這些建筑廢棄物的主要成分為：廢舊混凝土、粘土磚、瓷磚、木屑、等。上述廢棄物可通過分選，破碎，篩分等工序制備成再生骨料。再生骨料空隙大導致其吸水率高，壓碎指標高等缺陷。一般地用再生骨料制備的混凝土其力學性能下降20-50%，耐久性能也明顯下降。 再生混凝土骨料中由于含有水泥水化生產(chǎn)的產(chǎn)物氫氧化鈣可與納米二氧化硅反應生成水化硅酸鈣降低再生骨料的孔隙率，從而降低再生骨料的吸水率和壓碎指標。本研究首次提出利用納米SiO2 激發(fā)再生骨料潛在活性的概念，利用 SEM，DSC 和MIP 等先進的測試技術(shù)，通過研究不同濃度nano-Silica浸泡再生混凝土骨料后的力學性能和微觀結(jié)構(gòu)以及由nano-silica處理后的再生混凝土骨料制造的混凝土的力學性能和微觀結(jié)構(gòu)，提出了Nano-silica增強再生混凝土骨料及其配制的混凝土性能的機理。結(jié)果表明：納米-SiO2改善再生混凝土骨料的最佳濃度為2%，時間為24小時，當采用真空灌入法時，時間為12小時。利用納米-SiO2處理過的再生骨料制備的混凝土90天抗壓強度接近天然骨料混凝土，90天劈裂強度超過天然骨料混凝土10%，抗碳化能力提高25%，抗氯離子滲透能力提高35%。項目取得的成果將為再生混凝土骨料的資源化產(chǎn)業(yè)化利用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。 2100433B

納米流體是一種新型傳熱介質(zhì)，因其具有顯著節(jié)能效益而成為近年來研究熱點。水基納米流體是非常有前景的冷卻介質(zhì)，在國外已進入小范圍應用階段。過去對納米流體的研究多集中在制備與傳熱性能研究方面，有關(guān)納米流體對熱交換金屬腐蝕行為的研究較少。本項目通過電化學測試、表面分析和溶液分析等技術(shù)重點研究了Al2O3、TiO2、SiO2、碳納米流體中黃銅腐蝕行為和腐蝕機理、納米顆粒對緩蝕劑性能的影響；研究了不同納米顆粒對水中碳酸鈣垢形成和抑制行為的影響及機制，以及納米顆粒對化學阻垢劑性能影響。 模擬冷卻水（SCW）中Al2O3納米顆粒和表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）對黃銅腐蝕行為的研究表明，黃銅在SCW-Al2O3納米流體中發(fā)生較嚴重的脫鋅腐蝕，主要腐蝕產(chǎn)物為Zn5(OH)6(CO3)2，Al2O3納米顆粒同時促進了黃銅的陽極和陰極過程，這與納米顆粒促進介質(zhì)中氧和腐蝕產(chǎn)物的傳質(zhì)過程有關(guān)。模擬水中SDBS可在黃銅表面吸附成膜，對黃銅具有一定保護作用；在SCW-SDBS-Al2O3納米流體中SDBS在黃銅表面的吸附作用更強，這與納米顆粒提高了SDBS的臨界膠束濃度、以及正電性的Al2O3納米顆粒與SDBS陰離子之間存在靜電吸附有關(guān)。Al2O3納米顆粒降低了BTA對黃銅的緩蝕性能。 黃銅在TiO2納米流體中的腐蝕行為研究表明，TiO2納米顆粒促進了黃銅的腐蝕，降低了SDBS對黃銅的緩蝕作用；在SCW和SCW-TiO2納米流體中黃銅表面由Cu2O內(nèi)層和Zn5(CO3)2(OH)6外層組成；在SCW-SDBS-TiO2納米流體中，黃銅表面主要存在Cu2O層，未見明顯的SDBS吸附膜和鋅腐蝕產(chǎn)物，腐蝕產(chǎn)物主要以離子形式進入溶液。TiO2納米顆粒抑制了SDBS在黃銅表面的吸附，可能與帶負電的TiO2納米顆粒與SDBS陰離子在黃銅表面的競爭吸附有關(guān)。 研究了Al2O3納米流體中阻垢劑PBTCA（2-膦酰丁烷-1,2,4-三羧酸）對CaCO3的阻垢性能及阻垢機理，結(jié)果顯示，PBTCA具有較好的溶液阻垢和表面阻垢性能；在Al2O3納米流體中，PBTCA的溶液阻垢性能下降。Al2O3納米顆粒顯著縮短了含PBTCA的成垢溶液中CaCO3的成核誘導期，減弱了PBTCA對成垢離子的絡合增溶作用，使PBTCA的溶液阻垢性能下降；但Al2O3納米顆粒促進了文石碳酸鈣的生成，具有一定的表面阻垢性能。