- 杨阔;王里;李之建;
粘结剂喷射3D打印具有精度高、无需支撑等特点，为建筑领域智能建造提供了有效手段。针对粘结剂喷射3D打印水泥基材料强度与精度难以协同的问题，本文基于磷酸镁水泥基胶凝材料体系，研究镁磷比(M/P,摩尔比)、水灰比(W/C)及层厚对试件抗压强度、层理、打印精度及微观结构的影响规律。结果表明，试件的尺寸误差随M/P的增大先减小后增大，随W/C的增大而增大。随层厚的增加，试件的层理现象愈加明显。随M/P增大，最高强度对应的W/C降低。增大M/P,试件内部结构变得更致密，试件的抗压强度增大。试件尺寸精度及抗压强度存在明显的各向异性，铺粉轮移动方向尺寸误差最大，沿层叠方向加载时，试件的抗压强度最高。实现了强度与精度的协同优化，确定材料最优M/P为6、W/C为0.14、层厚为100μm,材料的最优尺寸误差为试件设计尺寸的2.65%,抗压强度为39.1 MPa。该3D打印材料在古建筑表皮修复工程中具有良好的应用效果，对推动粘结剂喷射3D打印技术在建筑领域的应用具有重要意义。
2025年08期 v.44;No.347 2741-2751+3127页 [查看摘要][在线阅读][下载 4404K] - 黄杰;水中和;亓习博;刘家宝;黄周龙;何静;
分别采用低醋酸乙烯(VA)含量的刚性乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)胶粉、高VA含量的柔性EVA胶粉和以月桂酸乙烯酯为基础的疏水性EVA胶粉对超高性能工程水泥基复合材料(UHPECC)进行改性，分析三种不同类型EVA对UHPECC流动度、抗压强度、抗折强度、抗拉强度、极限拉伸应变、粘结强度、界面抗渗性能、收缩特性、水化程度、孔结构特性和微观特征的影响。结果表明：单掺三种类型EVA后，UHPECC的流动度和抗压强度会降低，但抗折强度、抗拉强度、粘结强度和界面抗渗性能会提升；刚性EVA组在抗折强度、抗拉强度、粘结强度方面表现最好，柔性EVA组在流动度、极限拉伸应变和降低收缩方面表现最好，疏水性EVA在界面抗渗性能方面表现最好；EVA的掺入会降低UHPECC的水化程度，同时降低孔隙率，增强纤维与基体之间的附着力，也会增加UHPECC与普通混凝土界面缺陷处的密实度，进而改善UHPECC的性能。
2025年08期 v.44;No.347 2752-2761页 [查看摘要][在线阅读][下载 3304K] - 朱建平;曹佳楠;王祚麟;李根深;刘松辉;郑波;冯春花;
为了应对传统硅酸盐水泥生产面临的原料限制和碳排放问题，采用低钙高镁石灰石(MgO质量分数大于5%)和砂岩为原料，制备了一种新型低钙高镁水泥熟料。该熟料以白硅钙石(Ca_7MgSi_4O_(16),C_7MS_4)、斜硅钙石(β-Ca_2SiO_4,β-C_2S)、氧化镁(MgO)和镁硅钙石(Ca_3MgSi_2O_8,C_3MS_2)为主要矿物，通过原料替代减少石灰石用量，并利用镁质矿物的高反应活性，实现二氧化碳矿化养护混凝土技术。研究结果显示，该熟料体系在1 220～1 260℃下形成，经煅烧、粉磨成型后，在CO_2纯度为99.9%(体积分数)、压强为0.3 MPa的条件下碳酸化24 h,抗压强度可达90.2 MPa,固碳率高达9.22%。该技术为水泥工业提供了“源头减碳-过程固碳”的双重减排方案，不仅降低了石灰石用量，还实现了CO_2的有效封存，为水泥行业的绿色低碳转型提供了新的技术路径。
2025年08期 v.44;No.347 2762-2770页 [查看摘要][在线阅读][下载 2154K] - 孙久业;孙倩;王冬梅;杨仁和;李佳琪;荣辉;郭义兵;张鹏宇;
近些年纳米材料在水泥基材料中的研究日益增多，其中纳米CaCO_3作为在许多领域生产和使用最多的纳米材料之一，在水泥基材料中应用前景广阔。为研究液体纳米CaCO_3(LNC)对砂浆性能的影响，本文选取不同LNC掺量，研究其对砂浆工作性能、力学性能、水化行为及微观结构的影响。结果表明：掺加LNC后，砂浆流动度随LNC掺量的增加呈先增大后减小的趋势；掺加LNC可以提高砂浆的抗折与抗压强度，在3.0%(质量分数)掺量LNC时，3 d抗折与抗压强度比基准组分别提高了14.29%和32.51%;LNC通过小尺寸效应和晶核效应可以提高砂浆的密实度，促进水化反应进行，改善孔隙结构。
2025年08期 v.44;No.347 2771-2780页 [查看摘要][在线阅读][下载 3102K] - 白敏;龙勇;黄旺明;胡雄伟;郭蒙;
为研究氧化镁膨胀剂(MEA)在封闭且变温的服役环境中对钢混结构核心混凝土的影响，通过设立匹配养护机制，探讨了不同活性MEA对砂浆宏观性能和微观结构的影响。研究结果表明，掺入MEA会导致砂浆的扩展度和力学性能下降。其中，高活性MEA对砂浆扩展度的负面影响最为明显，而低活性MEA对砂浆力学性能的负面影响最为显著。同时，中高活性MEA在水化初期和中期能够生成大量的氢氧化镁(Mg(OH)_2)晶体，这些晶体通过原位生长或迁移至水泥水化产物表面，有效减小了累计孔体积，优化了孔隙结构并提高了结构密实度，从而使MEA表现出良好的补偿收缩行为。相比之下，低活性MEA的反应较慢且反应程度较低，生成的Mg(OH)_2晶体数量有限，对砂浆体积收缩的补偿效果较弱。
2025年08期 v.44;No.347 2781-2789页 [查看摘要][在线阅读][下载 3297K] - 王嘉伟;李传海;张冲;张秀芝;
为有效提升超硫酸盐水泥(SSC)的抗碳化性能，掺入2%(质量分数)实验室合成的层状双氢氧化物(LDHs)并与相同掺量的偏铝酸钠(NaAlO_2)、氢氧化钠(NaOH)及乳酸钠(C_3H_5O_3Na)三种外加剂进行对比。采用压汞法(MIP)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重测试(TG-DTG)及扫描电子显微镜(SEM)等表征手段，探讨了LDHs对SSC混凝土水化产物组成、孔隙结构特征及抗碳化性能的作用机理。结果表明，添加LDHs的SSC混凝土28 d抗压强度最高，达40.6 MPa。SSC混凝土28 d碳化深度为22.7 mm,加入LDHs后碳化深度降至14.6 mm,加入NaAlO_2、乳酸钠和NaOH的SSC混凝土碳化深度分别为21.4、17.2和24.5 mm。LDHs有利于SSC混凝土形成更多水化产物，使混凝土总孔隙率降低了6.28%。LDHs的加入有效提高了SSC混凝土的力学性能和抗碳化性能，乳酸钠和NaAlO_2的效果次于LDHs,而NaOH则无改善作用。LDHs提高了SSC混凝土水化程度，细化了孔隙结构，致密的微观结构有助于力学性能及抗碳化性能的提升。
2025年08期 v.44;No.347 2790-2800+2813页 [查看摘要][在线阅读][下载 3975K] - 李万润;姚建兵;赵文海;高浙枫;杜永峰;朱文轩;
为了研究风电叶片固废料(WTBW)对3D打印混凝土性能的影响，本研究将两种WTBW分别以不同取代率掺入3D打印混凝土，然后开展打印性能和力学性能试验。通过孔结构分析，从微观角度阐释了WTBW对3D打印混凝土性能的影响规律。结果表明，当粉末型WTBW取代率不超过10%(质量分数)、纤维绒状型WTBW取代率不超过5%(质量分数)时，3D打印混凝土的可打印性能最好。掺风电叶片固废料3D打印混凝土力学性能均存在明显的各向异性特点。与对照组相比，掺入10%粉末型WTBW的3D打印混凝土28 d抗压强度提升7.28%,抗折强度和抗劈拉强度提升不明显；掺入5%纤维绒状型WTBW的3D打印混凝土力学性能均有所降低。掺入WTBW可改善混凝土各向异性显著的问题。孔结构分析表明，粉末型WTBW在混凝土中起到填充密实作用，能有效减少混凝土孔隙率，而纤维绒状型WTBW则增大了混凝土孔隙率。
2025年08期 v.44;No.347 2801-2813页 [查看摘要][在线阅读][下载 3478K] - 孙浩浩;王一菲;刘化威;武怡文;王有强;刘超;
作为建筑工业化转型的重要支撑，3D打印混凝土砌体(3DPCM)结构的抗剪性能研究不足，缺乏结构设计理论，这制约了3D打印混凝土技术的规模化应用。为研究3DPCM的抗剪性能及其影响因素，设计两种斜向肋条空腔结构的3DPCM,分析3DPCM在剪切荷载作用下的破坏模式与强度。基于Cohesive黏聚力单元建立同比例有限元模型，系统探讨混凝土材料强度、空腔结构形式及层间界面黏结强度参数对3DPCM抗剪性能的影响。结果表明，两种空腔结构的3DPCM均以双剪破坏为主，斜向肋条数量增加可显著提升抗剪强度。数值模拟分析表明：层间黏结强度对抗剪性能影响显著，且呈正相关；空腔结构中的斜向肋条分布越均匀、抗剪截面面积越大，抗剪强度越高。研究结果可为3D打印混凝土结构设计提供理论依据。
2025年08期 v.44;No.347 2814-2822页 [查看摘要][在线阅读][下载 3061K] - 赵宇;王哲;朱伶俐;
超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)具有超高的强度及出色的耐久性能，然而，UHPC的低水胶比及掺加纤维等因素，使得其流动性能欠佳，进而影响3D打印超高性能混凝土(3D printing of ultra-high performance concrete, 3DP-UHPC)在打印过程中的可挤出性能和可建造性能。为了制备适用于高温环境下的3DP-UHPC,本文探究了不同长度、掺量的钢纤维和不同掺量的聚丙烯纤维对3DP-UHPC流变性能、早期力学性能、硬化后力学性能的影响，为后续高温测试提供前期理论依据。结果表明，钢纤维长度是影响可挤出性能的关键因素，钢纤维和聚丙烯纤维的掺量是影响可建造性能的关键因素。随着聚丙烯纤维掺量的增加，湿坯强度逐渐降低，和静态屈服应力发展趋势相同。3D打印工艺约束了钢纤维沿打印方向的定向排列，使打印试块抗折强度较传统浇筑试块提升较高，且孔隙分布呈现差异化特征。
2025年08期 v.44;No.347 2823-2838页 [查看摘要][在线阅读][下载 6038K] - 李杰;李顺凯;赵欢;曾秦威;
针对普通发泡剂稳定性差的问题，本文采用纳米TiO_2对其进行改性，探究纳米TiO_2掺量对发泡剂发泡倍数、沉降距和泌水率的影响，同时还分析了改性发泡剂对泡沫混凝土力学性能和微观结构的影响。结果表明：纳米TiO_2能有效改善发泡剂性能，在最佳掺量0.15%(质量分数，下同)时，发泡倍数提高了11.93%,1 h沉降距和1 h泌水率分别降低了54.29%和12.21%,泡沫液膜的平均厚度为37.86μm;掺入0.15%纳米TiO_2所制备的泡沫混凝土3 d抗压强度为1.637 MPa,相比基准组，抗压强度提升了41.98%;微观测试结果表明，纳米TiO_2可以明显改善泡沫混凝土的孔隙率，并且促使泡沫混凝土浆体养护过程中形成了更多水化硅酸钙(C-S-H)凝胶，从而使泡沫混凝土的力学性能得到明显提升。
2025年08期 v.44;No.347 2839-2848页 [查看摘要][在线阅读][下载 4194K] - 王雨铮;周浩天;谢鑫;高旭;高奎;曹鸿猷;
本文研究了车桥耦合振动振幅和频率对桥梁改扩建工程中拼宽混凝土力学性能、匀质性和微观结构的影响。通过抗压强度和计算机视觉技术评价了振动前后拼宽混凝土的分层力学性能和骨料分布情况，利用XRD和TG-DTG分析了混凝土分层微观结构的变化。结果表明，振动作用导致了拼宽混凝土的显著分层，振动对混凝土早期强度影响明显，3 d龄期抗压强度下降至未振动状态的80%,28 d龄期上下层抗压强度差异随着振幅和频率的增大进一步扩大。振幅的提高加剧下层粗骨料堆积，骨料间距减小且分布不均，导致整体匀质性显著下降。高频振动下水化硅酸钙(C-S-H)和钙矾石等水化产物偏向于在上层富集，振幅的增大则抑制了下层胶凝材料的水化，未水化的硅酸三钙(C_3S)残余量增加，水化产物生成量减少，表现出上下层混凝土的宏微观结构特征差异。
2025年08期 v.44;No.347 2849-2855页 [查看摘要][在线阅读][下载 2513K]
- 李康丽;卢晓磊;朱江;姜葱葱;张丽娜;程新;
工业固废中重金属元素存在种类多、区域特性明显、价态毒性多变、迁移转化形式多样、状态不稳定等特征。重金属离子的浸出是制约工业固废资源化利用的关键问题。本文综述了国内外主要工业固废中重金属离子的浸出方法及浸出机理，对比了优缺点，并重点介绍了修复重金属污染常用的固化/稳定化方法及作用机理，综述了影响重金属离子固化/稳定化的主要因素，最后对工业固废中重金属检测及固化/稳定化进行展望，期望为探明重金属离子浸出行为及固化/稳定化特性与作用机制提供参考，为实现工业固废高效安全资源化利用提供借鉴。
2025年08期 v.44;No.347 2856-2872页 [查看摘要][在线阅读][下载 1891K] - 周益凡;张伟业;陈安见;冉金林;王东星;
地聚合物注浆材料是一种绿色环保低碳的新型无机胶凝注浆材料，原料来源广泛，具有凝结时间短、流动性好、抗压强度高、环境适应性强等优势。本文阐述了碱性和酸性两类不同激发剂对地聚合物结构的影响及相应的反应机理模型，分析了地聚合物注浆材料在凝结时间、流变性能、力学性能和其他性能等四个方面的基本特性，总结了数学模型优化法和纤维材料增强法两种改进地聚合物注浆材料性能的方式，并且归纳了地聚合物注浆材料在不同领域的实际工程应用。最后，总结了地聚合物注浆材料性能增强和工程应用的优势及不足，并从规范标准不统一、耐久性能数据少、多尺度模拟不足，以及纤维的工程实践等角度对地聚合物注浆材料研究进行了展望。
2025年08期 v.44;No.347 2873-2890页 [查看摘要][在线阅读][下载 3682K] - 范小春;田晨露;秦月;张彪;
本文采用分离式霍普金森压杆在不同应变率下对珊瑚砂水泥胶结体(CCS)进行冲击压缩试验，研究含细颗粒CCS的冲击压缩性能及细颗粒团聚现象对CCS力学性能的影响。结果表明，宏观上随着细颗粒含量的增加，CCS动态抗压强度先增大后减小，且在3%(质量分数)时达到最大值，随着团聚现象程度加深，CCS动态抗压强度逐渐减小。通过压汞法孔隙结构测试发现，少量细颗粒的掺入降低了CCS的孔隙率及有害级孔隙，使CCS宏观上抗压强度增加。然而过多的细颗粒易出现团聚现象，导致界面过渡区黏结强度降低，易出现裂缝，从而降低了材料韧性和动态强度。通过分析CCS动态增长因子和比吸收能与应变率的关系，发现动态增长因子具有明显的应变率效应，少量的珊瑚砂细颗粒能够增强CCS的吸收能，且比吸收能与应变率存在近似线性关系。
2025年08期 v.44;No.347 2891-2899页 [查看摘要][在线阅读][下载 3400K] - 廖序;王涛;蒋传福;贺艳;崔学民;
针对赤泥大规模堆存对周边环境造成严重污染的问题，赤泥土壤化是实现赤泥规模化消纳，降低环境危害的可行方法。本研究通过使用稀硫酸对赤泥进行脱碱处理，然后掺入不同比例的地质聚合物固体废弃物和甘蔗废渣，分析混合后基质的物理性质和化学性质，探究地质聚合物固体废弃物协同甘蔗废渣对赤泥成土过程的影响。结果表明：酸洗后赤泥的pH值从11.30降至7.11,Na元素含量从10.711%降低至0.750%,脱碱率高达93%;掺入30%(质量分数)地质聚合物固体废弃物后，赤泥的pH值从7.12增加至8.21,孔隙度和非毛管孔隙度分别从43.43%和3.31%提高至61.35%和13.40%,均达到《绿色种植土壤》(CT/J 340—2016)的要求。进一步掺入40%(质量分数)的甘蔗废渣后，人工土壤的有机质含量从6.7 g/kg大幅增至28.5 g/kg,非毛管孔隙度进一步提升至20.39%,有效水含量从6.88%增加至16.16%,大团聚体比例升高，黑麦草生长状况良好。
2025年08期 v.44;No.347 2900-2911页 [查看摘要][在线阅读][下载 3402K] - 胡建林;李智林;周永祥;冷发光;杜修力;
本文通过开展无侧限抗压强度试验探究固化剂配比(生石灰、高炉矿渣、粉煤灰占比)、固化剂掺量、养护龄期对生石灰激发高炉矿渣-粉煤灰地质聚合物固化土无侧限抗压强度(UCS)及变形模量的影响，并结合SEM-EDS微观测试揭示固化机理。结果表明：随着生石灰掺量增加，地质聚合物固化土无侧限抗压强度呈先增加后减小的趋势，增加高炉矿渣掺量可以有效提高固化土的无侧限抗压强度；地质聚合物固化土早期无侧限抗压强度提升速率大于水泥固化土，养护后期地质聚合物固化土无侧限抗压强度增长速率减小，但强度仍高于水泥固化土；固化土的变形模量随着高炉矿渣掺量、养护龄期的增加而增加，无侧限抗压强度和变形模量存在良好线性关系。生石灰激发下的地质聚合物生成的水化产物(C-S-H、C-A-S-H、C-A-H)能有效黏结土颗粒，促进致密固化土骨架结构的形成。研究结果为生石灰激发高炉矿渣-粉煤灰地质聚合物固化土在实际工程中的应用提供了理论参考。
2025年08期 v.44;No.347 2912-2923页 [查看摘要][在线阅读][下载 4013K] - 王萧萧;张浩东;朝鲁门;刘曙光;陈琦;
对煤矸石和粉煤灰再利用可减少其对生态环境带来的负面影响。本研究以煤矸石和粉煤灰为原材料，通过田口方法以预热温度、预热时间、煅烧温度、煅烧时间为试验参数，以压碎指标和导热系数为评价指标，优化制备细骨料工艺。借助X射线衍射、扫描电子显微镜和压汞仪从物相组成、微观形貌和孔隙结构方面分析了细骨料的保温机理。研究结果发现，在预热温度400℃、预热时间25 min、煅烧温度1 250℃和煅烧时间25 min条件下，可以制备出压碎指标为29.1%、导热系数为0.138 W/(m·K)的煤矸石-粉煤灰细骨料。煅烧温度的升高有助于增加莫来石晶体的含量和孔隙的密实度，并且，高温可重构多孔骨料的孔结构，孔径r>10 000 nm的孔隙数量大大提高，有助于提高细骨料强度和保温性能。
2025年08期 v.44;No.347 2924-2932页 [查看摘要][在线阅读][下载 2863K] - 郑颖悟;马泓健;侯宁;申恒明;黄峰;
为解决传统动水注浆材料胶凝时间长、动水留存率低、成本高等缺点及“煤电一体化”经营模式下电厂工业固废粉煤灰无法得到有效利用的问题。基于煤矿富水砂层堵水治理需求，以水灰比、粉煤灰掺量、膨润土掺量、缓凝剂掺量为试验因素，以浆液表观黏度、析水率、胶凝时间、动水留存率为指标开展了水泥-粉煤灰-水玻璃注浆材料正交试验，通过极差分析法及综合平衡分析法优选出了满足工程需求的浆液配比。基于最优浆液配比，开展了动水注浆堵水效果模拟试验，分析了注浆压力、注浆量对浆液堵水性能及扩散能力的影响规律，验证了优选浆液在动水条件下的堵水效果。结果表明：最优浆液配比为水灰比1.2、粉煤灰掺量30%(质量分数)、膨润土掺量6%(质量分数)、缓凝剂掺量1.75%(质量分数)、水玻璃掺量5%(质量分数);优选浆液有效扩散距离与注浆量呈正相关关系，随着注浆量增加，浆液的扩散能力逐渐增加，浆液损耗量逐渐减少；当注浆压力不小于40 kPa、注浆量不小于800 mL时，最优浆液配比下注浆材料的平均堵水率超过90%,堵水效果优秀。
2025年08期 v.44;No.347 2933-2943页 [查看摘要][在线阅读][下载 2128K] - 李义胜;吕伟;吴赤球;余正康;何静;水中和;
为制备高强的高掺量磷石膏胶凝材料，本文研究了成型压力、钙硅铝比及碱激发剂掺量等工艺参数对高掺量磷石膏胶凝材料硬化体性能的影响规律，并基于响应面法中的Box-Behnken设计，分析了各影响因子对抗压强度的交互作用机制。此外，采用X射线衍射、扫描电子显微镜对硬化体进行微观结构分析。结果表明：磷石膏胶凝材料硬化体的长期性能随成型压力、钙硅铝比和碱激发剂掺量的增大均呈先增大后减小的趋势；通过响应面模型分析，影响因子对强度发展的交互作用从强到弱依次是成型压力、钙硅铝比、碱激发剂掺量；当成型压力为60 MPa、钙硅铝比为1.1(摩尔比)、碱激发剂掺量为0.5‰(质量分数)时，可制备出抗压强度超过65 MPa的高掺量磷石膏胶凝材料硬化体，此时结晶良好的针棒状钙矾石填充磷石膏颗粒之间的空隙，水化硅酸钙(C-S-H)凝胶包裹胶结磷石膏颗粒和钙矾石晶体，形成致密结构。
2025年08期 v.44;No.347 2944-2954页 [查看摘要][在线阅读][下载 2957K] - 颜婉滢;王东星;聂利文;
本文利用磷石膏、赤泥、铝灰、电石渣和煤矸石为原料制备全固废高贝利特硫铝酸盐水泥(HBSAC)。通过热重分析、XRD、SEM、抗压强度测试研究了制备HBSAC熟料的煅烧工艺，分析了熟料矿物反应过程和形成机理，并探究了HBSAC的力学性能。结果表明，HBSAC的最佳煅烧制度是以10℃/min升温至1 300℃,保温煅烧45 min。在该煅烧工艺下，HBSAC强度性能优越，1、3、7、28 d抗压强度分别可以达到29.1、40.1、42.1和54.0 MPa。通过控制矿物相发育状况调节HBSAC强度性能，当煅烧温度低于1 225℃时，大量无水硬性的过渡矿物残留，且硫铝酸四钙(■)、硅酸二钙(C_2S)发育不完整，降低了HBSAC抗压强度；当煅烧温度为1 225～1 350℃时，铁相(C_4AF)的形成显著增加了液相含量，促进了离子扩散迁移，加速了目标矿物■和C_2S形成。
2025年08期 v.44;No.347 2955-2964页 [查看摘要][在线阅读][下载 2818K]
- 叶文康;齐正;叶艳丽;何子君;梅书霞;谢峻林;
六方氮化硼(h-BN)陶瓷因层状结构和优异的定向导热性能，在航空航天等领域具有重要应用价值。本研究通过离散元方法(DEM)分析了颗粒尺寸、径厚比和外加轴向压力对片状颗粒堆积结构的影响。结果表明，大尺寸颗粒、大径厚比和外加轴向压力均能促进颗粒有序排列，优化取向。外加轴向压力和大尺寸颗粒有助于颗粒间的接触，增加配位数，降低孔隙率，而增大径厚比则会使孔隙率上升。颗粒厚度从5μm增加到20μm,整体堆积孔隙率从0.65降至0.57,平均配位数从2.56升至4.43,平均取向角从45.30°降至10.70°。径厚比从20增至100时，孔隙率从0.65升至0.76,平均颗粒取向角从45.30°变为12.74°。当外加7 MPa轴向压力时，整体堆积孔隙率下降0.15～0.16,平均配位数增加1.57～2.40,平均颗粒取向角下降7.19°～12.03°。本研究为h-BN陶瓷热压烧结的堆积工艺优化提供了理论参考。
2025年08期 v.44;No.347 2965-2976页 [查看摘要][在线阅读][下载 3217K] - 祝佳豪;陈盛贵;梁嘉华;覃家塔;李楠;周柱坤;
彩色氧化锆陶瓷因具有可调控的色彩、较好的机械加工性和较强的稳定性，可广泛应用于手机背板、高端装饰材料等高科技领域。本研究制备了三种不同Co_3O_4含量，总固含量为55%(体积分数)的蓝色氧化锆陶瓷膏料，并成功将其用于立体光刻(SLA)光聚合打印。结果表明，与未着色的陶瓷样品相比，添加少量Co_3O_4会使陶瓷样品的抗弯强度略微提升。烧结后的平均晶粒尺寸随着Co_3O_4含量的增加而增大，陶瓷样品中的单斜相结构逐渐增多。并且对蓝色氧化锆陶瓷样品的致色机理进行了研究，随着Co_3O_4含量的增加，陶瓷样品在可蓝光范围(435～490 nm)内的反射率出现明显下降，当Co_3O_4含量为1.0%(质量分数)时，所获陶瓷样品的机械性能和光学性能最佳。陶瓷样品的抗弯强度和维氏硬度，明显优于同类研究的结果。本研究实现了使用蓝色陶瓷材料打印整体式可移动部件，该部件具有高精度和优越性能，为高端装饰材料领域打印高强度结构提供了可能。
2025年08期 v.44;No.347 2977-2987页 [查看摘要][在线阅读][下载 3808K] - 阮佳豪;张雷;李宇佳;
为满足精密加工对陶瓷结合剂金刚石砂轮的性能需求，本文通过改变烧结温度和保温时间，研究烧结制度对砂轮性能的影响。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计、阿基米德排水法、三点弯曲法等方式对砂轮试样进行表征，确定最佳的烧结温度和保温时间。结果表明，在烧结温度(670～750℃)和保温时间(60～180 min)的实验参数范围内，随着烧结制度的变化，砂轮试样的物相组成未发生改变，仍然为金刚石和Li_xAl_xSi_(3-x)O_6。烧结温度对砂轮性能的影响强于保温时间，最佳的烧结温度为710℃,此时砂轮试样的抗折强度为106.92 MPa,洛氏硬度为90.6 HRB,试样体积收缩率达到10.48%,气孔率为9.36%。最佳的保温时间范围为90～150 min,此时砂轮试样的气孔率和体积收缩率均保持在10%左右，试样的抗折强度约为107 MPa,洛氏硬度约为90.5 HRB。
2025年08期 v.44;No.347 2988-2995页 [查看摘要][在线阅读][下载 2310K] - 柴倩;陈柳霖;张恬恬;程丰梅;汪永鑫;肖文轩;张会;贺攀阳;
将堆存量大的铁尾矿回收利用作为陶粒生产的主要原料，可有效缓解环境污染问题、实现资源的可持续发展。为优化升温制度以实现节能减排、降本增效，本文基于热重分析原料的热力学行为确定预热温度为700℃,最高烧成温度为1 125℃,采用两段式升温烧制陶粒，探究了不同升温制度对铁尾矿基陶粒性能的影响。结果表明：在700℃之前采用20℃/min的快速升温；在700～1 125℃,采用5℃/min慢速升温时，制备的铁尾矿基陶粒性能及烧成热耗的综合能效达到最佳，单颗粒抗压强度为11.50 MPa,显气孔率为20.77%,表观密度为1 903 kg/m~3,比强度为6 040 N·m/kg, 1 h吸水率为9.81%,24 h吸水率为10.93%;中低温烧成阶段快速升温在外观及强度保持较好状态时可加速气体释放，提高显气孔率，高温烧成区间降低升温速率可促进液相的生成、固相反应的发生，有助于强度的提高。XRD结果表明，原料经高温煅烧生成了辉石、透长石、钙硅石等新的矿物相，高温阶段慢速升温可提高生成矿物相的含量。
2025年08期 v.44;No.347 2996-3004页 [查看摘要][在线阅读][下载 2052K] - 何梦真;李月明;张小娜;王宇晖;李恺;黄圆圆;
本文以海南紫金陶泥、锂辉石、锂白石、煅烧滑石、高岭土为原料，通过改变煅烧滑石与高岭土的含量优化配方组成，调节样品的热膨胀系数，制备低膨胀耐热紫砂陶，并通过热膨胀系数和抗折强度表征其抗热震性的变化。结果表明，当紫金陶泥含量为32.8%(质量分数)、锂辉石含量为32.8%(质量分数)、锂白石含量为9.4%(质量分数)、煅烧滑石含量为10.0%(质量分数)、高岭土含量为15.0%(质量分数)时，原料经过9 h的球磨并在1 150℃下保温60 min所制得的紫砂陶样品热膨胀系数最低(1.32×10~(-6)℃~(-1)),吸水率为0.25%,抗折强度为83.89 MPa。
2025年08期 v.44;No.347 3005-3013页 [查看摘要][在线阅读][下载 3130K] - 蓝琳;邱柏欣;吴怡恩;林少敏;
废瓷和牡蛎壳是我国沿海地区主要的固体废弃污染物，如何实现二者的高价值利用是急需解决的问题。本研究分析不同种类废瓷和牡蛎壳的成分特点，在单一日用废瓷基础上，探究加入多元废瓷和还原气氛对釉的熔融特性、光学性能和硬度的影响，并利用XRD、SEM、EDS和热分析技术分析釉的物相、形貌和高温行为。结果表明，镁质废瓷中的原顽辉石起到助熔剂作用，有利于降低釉的熔融温度，釉的球形温度、半球形温度和流动温度分别由1 248、1 255和1 268℃降低至1 213、1 222和1 231℃。骨质废瓷引入的P_2O_5在硅酸盐网络中起“补网”作用，拓宽了成釉温度范围。另外，还原剂的加入导致更多蓝色Fe~(2+)的形成，使釉面颜色由黄色向蓝绿色变化。同时，Fe~(2+)作为玻璃网络修饰体降低了釉熔体的黏度，促进了釉的扩散传质和钙长石的析晶，致使釉面的光泽度降低和硬度提高。
2025年08期 v.44;No.347 3014-3021页 [查看摘要][在线阅读][下载 2422K]
- 刘有;路润麟;胡嘉乐;陈俊明;
钙钛矿太阳能电池因优异的光电性能而备受关注，但光电转换效率(PCE)和稳定性不足限制了其商业化应用。本研究引入3-吡啶基硫脲(3-PTU)作为添加剂，制备了正置平面结构钙钛矿太阳能电池，以探究3-PTU对钙钛矿薄膜质量和光伏性能的影响。采用一步旋涂法制备钙钛矿薄膜，利用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见吸收光谱、光致发光光谱和电流密度-电压曲线等方法对薄膜和器件进行表征。结果表明：经3-PTU添加剂处理的钙钛矿薄膜结晶度提高，晶粒尺寸增大，同时疏水性增强，非辐射复合缺陷态减少；相应光伏器件PCE从22.46%提升至23.75%,开路电压从1.17 V提高到1.21 V,迟滞效应可忽略不计。
2025年08期 v.44;No.347 3061-3068页 [查看摘要][在线阅读][下载 1916K] - 王华涛;苗艳晖;赵云良;匡博文;蒋熊睿;高仁波;张婷婷;
随着我国新能源产业的快速发展，盐湖原卤提锂技术尤为重要，而锂离子与钾离子、镁离子共存增加了分离的难度。二维纳米通道薄膜因具有纳米级的通道结构而在离子分离中展现出良好前景，但通道高度的不稳定性会影响分离性能并降低效率。本研究利用羧甲基纤维素钠(CMC)修饰蒙脱石纳米片构筑二维蒙脱石通道薄膜。结果表明，CMC与纳米片边缘相互作用促进小纳米片组装成大纳米片，增强了纳米片表面负电性，有助于阳离子的传输。同时，CMC的添加可以调控薄膜亲水性并抑制通道膨胀，实现通道高度控制。在盐湖卤水多元离子分离试验中，该薄膜表现出优异的离子分离性能，对Li~+/Mg~(2+)的分离选择性为15.10,对K~+/Mg~(2+)的分离选择性高达60.30,且在单价离子分离试验中显示出一定的K~+/Li~+分离选择性，为高性能二维蒙脱石薄膜在盐湖原卤提锂中的应用提供了技术支撑。
2025年08期 v.44;No.347 3069-3078页 [查看摘要][在线阅读][下载 2390K] - 刘佳鑫;刘莉;王爽;张诗晟;朱庆霞;
有机膜的无机纳米粒子改性一直是研究的热点。聚多巴胺(PDA)可被用来增加二氧化钛(TiO_2)在醋酸纤维素/羟基磷灰石(CA/HA)复合膜上的黏附力。本文探讨了PDA聚合时间和TiO_2浓度对膜结构、亲水性、渗透性能、力学性能，以及复合膜的抗污染性能和光催化性能的影响。结果表明，PDA和TiO_2的引入提高了膜表面亲水性，并显著提高了膜的截留率。随着PDA聚合时间的增加，复合膜的拉伸强度先增大后减小。TiO_2赋予了膜光催化性能，提升了有机膜的膜再生性能。当PDA聚合时间为6 h、TiO_2浓度为0.1%(质量分数)时，复合膜展现出较高的通量恢复率和良好的抗污染性能。
2025年08期 v.44;No.347 3079-3087页 [查看摘要][在线阅读][下载 2816K] - 朱聪聪;黄世谋;王旭杰;刘胜胜;崔昇;
呼吸系统疾病可通过多种呼吸参数进行早期监测和预警，而作为呼吸状态监测的核心元件，湿度传感器存在高成本、刚性基底及低便携性等固有缺陷。本文提出了一种基于BaTiO_3和激光诱导石墨烯(LIG)叉指电极的新型可穿戴湿度传感器，通过激光直写技术实现了LIG叉指电极的“一步法”高效制备。结果表明：LIG呈独特的蜂窝状三维多孔结构，这种结构有效增大了湿敏层的比表面积，为水分子提供了更多吸附位点。在相对湿度范围为11%～97%时，BaTiO_3/LIG湿度传感器展现出优异的电容响应/恢复性能、循环稳定性及机械性能。将该器件应用于人体呼吸状态监测中，可实时感知记录呼吸信号，通过分析电容曲线的峰形、强度、半峰宽度、波动情况及呼吸周期时间可识别不同呼吸器官、呼吸频率及呼吸距离，这对智能医疗诊断具有重要价值。
2025年08期 v.44;No.347 3088-3095页 [查看摘要][在线阅读][下载 3013K] - 张朝阳;薛建勋;高鹏;梅文政;武肖剑;周明凯;
高比表面积Ca(OH)_2凭借低成本、高脱硫性能、脱硫产物可二次利用等优点被广泛应用于烟气脱硫领域，但是目前国内高比表面积Ca(OH)_2的制备工艺尚未成熟，大部分依靠进口。本研究以工业级石灰为原料，以高温蒸压釜作为消化装置，在干法制备Ca(OH)_2的过程中优化消化工艺参数，探究改性剂种类及掺量、压力等条件对Ca(OH)_2性能的影响。采用比表面积及孔隙度分析仪、粒度分析仪、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行了表征。结果表明，在水灰质量比0.45、原料粒径小于1.250 mm、搅拌速度200 r/min、消化压力0.5 MPa、添加3%(相对于石灰的质量分数)二乙醇单异丙醇胺(DEIPA)的条件下，所制备的Ca(OH)_2质量分数为92.1%,比表面积(BET)为32.878 7 m~2/g,孔体积为0.166 2 cm~3/g,颗粒粒径主要集中在10μm以下。压力可以在一定程度上缓解DEIPA对样品Ca(OH)_2质量分数的降低作用。本研究为干法制备高比表面积Ca(OH)_2提供理论依据，对于酸性气体污染处理、含硫烟气净化及相关应用具有重要的意义。
2025年08期 v.44;No.347 3096-3104+3126页 [查看摘要][在线阅读][下载 2640K]