序 电池材料与资源循环利用

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随着新能源汽车产业的快速发展,动力电池的产量逐年增长.《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》指出,2025年新能源汽车新车销量占20%,2035年新能源汽车将成为主流(如2021年新能源汽车有望突破300万辆).随着新能源汽车退役大潮的到来,新能源汽车退役动力电池的梯次利用、智能拆解与精准归集及清洁再生利用已成为国内外极为关注的热点,“十三·五”期间国家科技部已安排四个国家重点研发计划项目.废旧锂电池中的镍、钴、锰、锂和铜等有价金属含量远超原生矿,具有巨大的回收价值;电解质、黏结剂和隔膜主要是一些有机成分,这些高危物质如果释放到环境中,会污染水环境、大气和土壤等,造成污染,最终威胁人类的健康生存.针对废旧锂电池的环境污染性和资源性双重特点,开展废旧锂离子电池资源化回收利用研究具有重要实际意义.
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以煤矸石为原料,利用机械球磨法粉碎煤矸石,并将其与不同的化学激发剂混合,制得了活性不一的煤矸石粉.通过正交试验,研究了煤矸石粉掺量、化学激发剂种类和掺量对煤矸石胶砂抗压强度的影响,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了煤矸石粉的矿物组成和微观形貌.结果表明:机械球磨破坏了煤矸石的层状结构,提高了其表面活性;以10%掺量的煤矸石粉等质量替代水泥,并掺入2%的Ca(OH)2激发剂,可加快煤矸石粉的二次水化,对应胶砂试件的抗压强度达到最大.
传统内隔墙通过块材砌筑,以加气条板、空心板、轻钢龙骨为主,多采用人工安装,施工效率较低,且后期存在裂缝等质量问题.结合具体工程案例,以建筑工业化为方向,采用新型立模、轻质混凝土技术,进行了整体轻质内隔墙的研制和应用,实现了产品尺寸定制化和流水线生产,同时,在工厂内预埋管线,实现了现场机械化安装、与梁板柱同步施工,不仅提高了施工效率,而且有效解决了传统内隔墙存在的裂缝等质量问题,且研制的装配式整体轻质内隔墙的隔声性能优于传统内隔墙.
对矩形肋叠合板构件和T形肋叠合板构件进行了均布加载试验,研究了各构件在受力过程中刚度、跨中挠度和裂缝的变化规律,对比分析了各部件的荷载-应变曲线,并得到了构件的开裂荷载和极限承载力.结果表明:叠合板件的力学性能受底板肋部形式的影响较大;相同跨度下,T形肋叠合板件的受力性能优于矩形肋叠合板件;两种肋形式的叠合板件均为受弯破坏,延性良好.T形肋预制底板的有限元分析结果表明,增加T形肋的腹板高度可明显提高构件的抗弯承载力;构件肋孔间的混凝土出现水平方向的贯通裂缝,表明肋孔间混凝土的破坏形式主要为剪切型破坏.
研究了水胶比和矿物掺合料掺量对超高性能混凝土(UHPC)工作性的影响,分析了砂种类对UHPC力学性能的影响.结果表明:增大水胶比、矿渣粉掺量、粉煤灰掺量均可改善UHPC的工作性,而增大硅灰掺量会降低UHPC的工作性;掺入1%的钢纤维可显著提高UHPC的力学性能;海砂、江砂取代石英砂会使UHPC的抗压强度和抗折强度均有不同程度的降低,机制砂取代石英砂会使UHPC的抗压强度增加、抗折强度降低.
为了分析中空夹层钢管混凝土在压-扭复合受力下的破坏机理,对24根中空夹层钢管混凝土进行了压-扭静力试验,分析了受力全过程中中截面应变的开展规律及轴力对扭转刚度的影响,并通过扭转变形各阶段中截面横向应变与剪应变的开展,分析了轴力对外钢管约束效应的影响.结果表明:轴压比较大时,扭矩-转角(T-θ)曲线在弹性范围内出现明显的拐点,轴力提高了初始抗扭刚度;圆中空夹层钢管混凝土中截面不同位置处的扭矩-应变(T-ε)曲线重合度较高,相较于方形截面,其对内部结构的约束更均匀;扭矩加载初期,方形截面外钢管角部与中部的环向
采用两种再生粗骨料(RAⅠ、RAⅡ)分别替代30%、50%、70%、100%的天然粗骨料,以及将两种再生粗骨料以不同质量比(mRAⅠ:mRAⅡ=1:3、1:1、3:1)混合后替代30%、50%、70%、100%的天然粗骨料制备了再生混凝土,研究了不同再生粗骨料的品质和掺量对再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和轴心抗压强度的影响.结果表明:再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和轴心抗压强度均随着再生粗骨料掺量的增加而降低;当再生粗骨料掺量一定时,再生混凝土的力学强度随着mRAⅠ:mRAⅡ的增大而增大;参考GB
采用固定砂石体积法和改进的全计算法,设计了C40机制砂自密实轻骨料混凝土的配合比,并通过正交试验分析了机制砂自密实轻骨料混凝土的抗压强度和工作性.结果表明:当水胶比为0.37、体积砂率为51%、Ⅰ级粉煤灰替代率为20%、硅灰替代率为4%、聚羧酸高性能减水剂掺量为1%时,能够满足C40机制砂自密实轻骨料混凝土的相关性能要求.
以夹砂层地质为研究背景,结合工程实例,采用规范计算、现场载荷试验及ANSYS有限元分析方法,对预制混凝土劲性复合桩(PPRC劲性复合桩)地基进行了设计计算,并将结果进行了分析比较.结果表明,PPRC劲性复合桩单桩抗压承载力试验值与有限元分析结果较相近,且大于承载力设计值,PPRC劲性复合桩承载力特征值满足设计要求;通过与水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)对比可知,PPRC劲性复合桩经济优势明显,具有较好的推广前景.
以磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、生石灰为主要原料制备了磷石膏基复合材料,研究了磷石膏基复合材料性能的影响因素,并通过多变量数值分析得到了最优配合比.结果表明:当磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、生石灰的质量比为1:0.4:0.06:0.03时,制备的磷石膏基复合材料的抗压、抗折强度均较高;掺入6‰防水剂对磷石膏基复合材料的抗压强度提升较大,复掺3‰减水剂+3‰防水剂对抗折强度提升较大;当水胶比为0.38~0.40时,磷石膏基复合材料的强度较高;21℃蒸汽养护14 d可使磷石膏基复合材料的强度达到最佳,但蒸汽养护会导致
华容护城垸地处藕池河系和东洞庭湖区,保护华容县主城区,经济地位重要.在洞庭湖一期、二期治理的基础上,该垸仍然存在防洪圈不闭合、局部堤段存在堤身宽度不够或高程不够、堤身质量差、堤基地质条件差、部分堤段堤岸冲刷严重、部分穿堤建筑物年久失修等问题.文章在分析研究全垸堤防现状及存在问题的基础上,提出华容护城垸堤防工程的主要对策措施包括新建北隔堤、堤防加培、堤防护坡、护脚、堤身防渗、堤基防渗、穿堤建筑物除险加固及附属工程等.提出的措施对加快华容护城垸的堤防工程建设、提高防洪抗灾能力具有一定的指导意义.