净水功能型地聚合物基透水混凝土的设计与研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jasonzhong414
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着我国工业化的发展,雨水中含有的污染物质数量渐增,如果这些雨水直接渗入到地下,势必会对地下水资源造成严重污染。而透水混凝土作为“海绵城市”建设的关键材料,因其具有特殊的连通孔结构和巨大的比表面积,存在净化雨水的潜质。但透水混凝土存在净水、透水与力学性能难以协调的问题,限制了净水功能型透水混凝土的设计与应用。基于此,论文构建了净水功能型透水混凝土结构模型,并分析出影响透水混凝土力学性能、透水性能和净水性能的因素主要包括浆体特性、体积结构参数(浆集比、设计孔隙率)以及孔结构参数(孔数目、平均孔径d50、孔比表面积、曲折度等)。针对浆体特性,论文研究了高吸附性矿渣基地聚合物浆体的力学性能和吸附性能。通过正交设计,探讨了壳聚糖掺量、碱激发剂模数和碱当量对矿渣基地聚合物力学性能和吸附性能的影响规律,发现壳聚糖掺量对浆体吸附Pb2+能力的影响最显著,碱激发剂模数对浆体抗折强度与折压比影响最显著,而碱激发剂碱当量对浆体的抗压强度影响最显著;通过正交设计和回归分析,优选出最佳的浆体配合比为壳聚糖掺量、碱激发剂模数与碱当量分别是2%、0.6和10%,最终得到了力学性能显著,吸附性能优异的高吸附性矿渣基地聚合物浆体。在此基础上,研究了透水混凝土的浆集比、设计孔隙率等体积结构参数与其力学性能、透水性能和净水性能间之间的关系。发现固定浆集比,随着设计孔隙率的增大,透水混凝土力学性能和净水性能下降,透水性能增强;固定设计孔隙率,随着浆集比的增大,其力学性能及净水性能增强,透水性能下降。进一步得出了透水混凝土的净水性能与透水性能呈负相关性。通过上述性能研究,优化出的体积结构参数设计为设计孔隙率与浆集比分别是30%与0.25,该透水混凝土的28d抗压强度为19.69 MPa,透水系数为0.67 cm/s,Pb2+去除率为90.5%。最后,深入探讨了孔数目、平均孔径d50、孔比表面积、曲折度等孔结构参数与透水混凝土净水性能间的关系。通过X-CT和切片法等手段来提取孔结构参数,利用BP-神经网络工具建立了孔结构参数与净水性能的预测模型,研究发现随着孔数目和平均孔径d50的增多,其Pb2+去除率随之下降;随着孔比表面积和曲折度的增大,其Pb2+去除率也随之增大。基于此,本文制得了一种力学性能、透水性能和净水性能相协调的,对Pb2+去除率最高可达98.05%的净水功能型透水混凝土。
其他文献
吸热和储热材料是塔式太阳能热发电站稳定高效运行的关键,由于其需要服役于高低温循环的环境中,因此其对材料的抗热震性能和抗氧化性能有较高的要求。为了提高材料的抗热震性能、抗氧化性能和对光的选择吸收性能,本文创新性地选用黑刚玉等原料原位合成了堇青石,并添加SiC采用埋粉烧结的方式制备了太阳能吸储热一体化堇青石-SiC复相陶瓷材料。研究了黑刚玉含量和烧结温度对堇青石合成、显微结构以及性能的影响,揭示了以黑
学位
双马来酰亚胺树脂是一种性能十分优异的热固性树脂,尤其是在耐高温和热稳定性方面。除此以外,它还具备固化物结构致密、缺陷少、力学强度和模量较高,介电性能和耐辐射优异、吸湿率低和热膨胀系数小等优良特性。在航空航天、汽车军事、电子电器等领域都有许多的应用。然而,受自身结构因素影响,交联密度过高和分子链刚性大导致树脂固化物结构太脆,树脂抗冲击性能太差,限制了它在其他领域的发展。因此对双马来酰亚胺树脂增韧改性
学位
过量消耗的化石能源造成的环境恶化和资源枯竭等问题严重影响着人类赖以生存的环境。氢气作为一种热值高、原料来源广和燃烧清洁的能源载体一直备受瞩目。相较于化石能源制氢,电解水制氢得到的氢气品质更高而且能摆脱对化石能源的依赖。电解水制氢包括两个电化学反应,分别是涉及二电子转移的析氢反应(HER)和四电子转移的析氧反应(OER)。涉及电子转移数越多意味着反应需要在更大的过电位下进行,也意味着OER比HER的
学位
超分子凝胶因其独特的性质而受到人们的广泛关注。用小分子自组装构筑超分子凝胶可通过改变凝胶因子的浓度、各个组分的比例、凝胶形成的环境等因素灵活的对其结构与性能进行调控。研究超分子凝胶的微观结构与性能之间的关系以及其对外界环境(光照、p H、温度等)的响应性,有助于拓展超分子凝胶材料在智能材料、生物和环保材料等领域的应用。本文直接选用结构简单的有机小分子异烟碱(I)、没食子酸(G)、均苯四甲酸(P)、
学位
随着化石能源的枯竭和环境污染问题的日益加重,对清洁可再生能源的开发以及能源的存储和利用提出了更高的要求。超级电容器,是能够储存和容纳一定能量的电子器件,充放电速度快,循环稳定性好,且对环境友好。纤维素作为一种天然高分子,来源广泛、成本低,通过2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)氧化法制备纳米纤维素进行碳化可以获得具有三维网状结构的碳气凝胶。但由于其比电容较低,限制了其进一步应用,因此
学位
锂离子电池具有容量高、体积小、环境友好等优点,是应用最广泛的储能器件之一。随着便携式电子设备的高速发展,锂离子电池也向着轻量化、灵活化发展。集流体是锂离子电池中与活性物质直接接触的部件,起着联通内部化学反应和外部电路的重要作用,对锂离子电池的倍率性能、功率密度和循环稳定性都有很大的影响。石墨烯材料具有高导电性、高化学稳定性和较小密度,是一种很有前途的集流体材料。然而,如何制备适用于集流体的高导电、
学位
随着科技的不断进步,未来燃气轮机将承受更加极端的高温工作环境。采用耐高温性能更好、质量更轻、比强度更高的碳化硅复合材料(Si C、Cf/Si C、Si Cf/Si C)是解决目前传统高温合金材料温度应用限制的一个重要突破点。针对碳化硅复合材料在高温下易与燃料燃烧产生的水蒸气发生化学反应而损伤基体性能的问题,本论文探索了适用于碳化硅表面的热/环境障陶瓷涂层(T/EBCs),通过掺入负热膨胀材料的方法
学位
混凝土具有原料来源丰富、强度高、成型方便、耐久性好等优点而得到极为广泛的应用。然而,混凝土在服役期间易因应力作用而出现损伤和开裂,导致其力学性能和抗渗性降低,严重降低其使用寿命。离子络合剂可促进混凝土中的钙离子与硅酸根、碳酸根反应,形成硅酸钙和碳酸钙,从而赋予混凝土损伤和裂缝自修复能力。为进一步提高混凝土的自修复能力,本文将离子络合剂分别与含硅酸根、碳酸根的无机化合物复合后用于混凝土,以延长混凝土
学位
高性能聚合物基介电材料因质轻、柔韧性好、击穿场强高、成本低等优点在储能领域一直受到极大关注。然而,其中的聚合物基体大部分来源于传统的化石能源衍生物,不可再生,不可生物降解,而且非碳中性,这不利于环保和社会的可持续发展。因此,在资源短缺和环境污染的现状下,开发新型可生物降解、可再生的生物质基复合介电材料具有重要的发展意义。甲壳素在地球上的储量仅次于纤维素,其在多个领域都有巨大的应用潜能,而在介电储能
学位
随着工业发展和社会进步,日益严重的能源短缺问题已经成为亟待解决的重大问题。能源发展的核心是催化技术,而催化技术的核心是催化剂,因此开发高效新型催化剂材料是实现能源可持续发展的关键。负载型贵金属催化剂是催化剂材料的重要一员,其中Pd基催化剂因其高催化性能和高化学稳定性等优点,已经成为应用最为广泛的负载型贵金属催化剂。载体材料直接决定了催化剂的催化性能。多孔载体材料是使用最为广泛的一类载体,但工业上常
学位