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[硕士论文] 雷碧云
材料科学与工程;材料学 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着中国经济的高速发展,大跨径桥梁的大量修建,使得钢桥面铺装技术得到系统研究与发展。钢桥面铺装技术研究在中国已经有20年以上的发展历史,铺装技术逐渐成熟。钢桥面铺装根据桥梁情况又细分为车行道铺装、人行道铺装、中分带铺装、护栏基座周边铺装以及检修道等,根据桥梁实际情况选择合适的铺装方案。其中,人行道铺装是桥面铺装中的重要组成部分,但在使用需求、施工难易程度等方面不同于车行道铺装,因此钢桥面铺装方案不能直接应用于人行道。对于钢桥面人行通道铺装方案设计,应考虑受力条件及对铺装材料的力学指标要求,同时兼顾景观效果、经济等因素,形成适宜的铺装方案。
  本文首先通过对目前常用的人行道铺装方案进行比较,最终选定钢桥面人行道浇注式沥青混凝土撒布彩色碎石铺装方案。由于人行道与车行道的受力荷载情况不同,通过查阅大量的论文,参照行车道受力情况对人行道受力情况进行分析,再通过大量的试验论证,最终得到人行道浇注式沥青混凝土的相关技术指标,确定人行道浇注式沥青混凝土的贯入度为5mm,贯入度增量为0.07mm,为以后的钢桥面人行道工程项目提供可靠的理论依据。其次对钢桥面人行道浇注式混凝土撒布彩色碎石的施工工艺和路用性能进行评价,路面抗滑性采用摆式仪法评价,彩色陶粒与浇注式沥青混合料的粘附性通过对比改良后vialit试验、湿轮磨耗试验、标准飞散试验以及切割后的标准飞散试验,最终确定用人工扫刷试验的脱落率来表征。再对钢桥面人行道的防水粘结层进行应用研究,得出适合人行道的经济可行的防水材料。最后,由于人行道较车行道要窄很多,大型机械设备难以入场,基本是靠人工施工,人工施工效率较低且容易出现摊铺不均、作业面污染较大等情况,本文提出了对部分机械设备进行改造,使之替代人工施工,提高施工效率和施工质量。
  本论文的研究完成,为钢桥面人行道浇注式铺装提供理论指导,使钢桥面人行道铺装无损使用寿命提高的10年以上,实际使用寿命提高到15年以上。无损使用期间,几乎不需要对钢桥面人行道铺装进行处治,节省了大量的资金,体现出显著的经济效益。
[硕士论文] 荆秋叶
材料科学与工程;材料学 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:光催化技术因其环境友好、污染物降解完全、成本低等优点被应用于水污染领域。水滑石煅烧产物是一种常用的光催化剂,具有一系列优点如结构组成可调、比表面积较大、热稳定性好等。锌铝水滑石(ZnAl-LDH)的煅烧产物(ZnAl-MMO)是一种常用的光催化材料,而ZnAl-MMO中起光催化效果的主要是氧化锌(ZnO),ZnO的禁带宽度较大,仅对紫外光有响应,几乎不吸收可见光。本论文以ZnAl-LDH为前驱体,通过提高煅烧温度、引入氧化石墨烯(GO)等方式提高高水滑石煅烧产物对模拟太阳光的利用率,具体内容如下:
  1.采用共沉淀法制备ZnAl-LDH前驱体,并通过高温(900℃)煅烧ZnAl-LDH得到具有异质结结构的金属氧化物氧化锌和铝酸锌(ZnO/ZnAl2O4)光催化材料。使用水体Cr(Ⅵ)为目标污染物,对高温煅烧产物的光催化性能进行测试。研究结果表明,900℃下的煅烧产物ZnO和ZnAl2O4之间的异质结结构有助于能带间电子的转移,降低了光生电子-空穴复合率,从而有效的提高了ZnAl-MMO的光催化性能。对ZnAl-MMO做催化剂光还原Cr(Ⅵ)的反应条件进行探讨,结果表明,初始溶液的pH值对光还原Cr(Ⅵ)有着重要的的影响,在一定范围内,pH值越低,光还原Cr(Ⅵ)效果越好。柠檬酸(CA)作为空穴捕获剂不仅可以捕获空穴,也可以作为酸度调节剂,能有效提高催化剂还原Cr(Ⅵ)的效率。进行循环实验,经过6次循环后,催化剂对Cr(Ⅵ)仍有82%的降解率。
  2.将水滑石的低温煅烧产物加入超声剥离的氧化石墨烯溶液中,利用水滑石水化过程能恢复水滑石结构的特性(即水滑石的“形状记忆效应”),制备出三明治结构即水滑石片层-氧化石墨烯-水滑石片层纳米复合材料,通过高温煅烧,得到可见光催化性能优异的热还原氧化石墨烯双金属氧化物复合材料。该复合材料能充分发挥石墨烯和水滑石两者的优异性能。基于此原理,本文将500℃下煅烧得到ZnAl-MMO,加入超声剥离均匀的氧化石墨烯(GO)溶液后,通过水化法制备出三明治结构的氧化石墨烯锌铝水滑石纳米复合材料(GO-ZnAl-LDH),在氮气保护下高温煅烧得到热还原氧化石墨烯水滑石煅烧产物(RGO-ZnAl-MMO)。通过XRD、SEM、HRTEM、XPS表征手段证明了GO成功插层到了锌铝水滑石层间,GO被成功还原为RGO;对煅烧产物采用UV-vis-DRS、PL谱等手段表征后,发现RGO-ZnAl-MMO纳米复合材料相比纯的ZnAl-MMO禁带宽度大大降低,紫外可见光区域的吸收均大大增强,RGO掺量为4.33%的RGO-ZnAl-MMO纳米复合材料的禁带宽度仅为2.45eV,电子-空穴复合率随RGO掺量先减少后增大。以甲基橙(MO)为目标污染物,对RGO-ZnAl-MMO的可见光催化性能进行测试。结果表明,RGO-ZnAl-MMO复合材料展现出优异的可见光催化性能。探讨光降解MO的不同反应条件发现,pH值对光催化的影响较大,pH值在3~7.43,光催化效果最好;经过四次循环,催化剂还原率没有大幅度的下降;加入活性捕获剂,发现羟基自由基(·OH)在催化剂光氧化MO中起主导作用。
[硕士论文] 王戈
材料科学与工程;材料学 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:改革开放以来,我国的经济发展取得了举世瞩目的成就,但经济的发展离不开交通运输,因此从改革开放之初到现今,为了促进交通运输业的发展,我国修建了大量的公路工程,到2016年年底,我国公路通车总里程达到469万公里,其中高速公路达到13.10万公里。但由于交通运输量增长过快,道路、桥梁和隧道等交通设施的损坏也日益严重,给行车质量和行车安全性造成了较大影响,并且近几年,公路养护管理资金需求年均超3000亿元,给财政也造成了相当大的压力。
  本文研究的材料主要针对于水泥混凝土路面的板角剥落、坑洞等病害局部维修的问题,修补材料以矿渣为主,加入适量的碱性激发剂配制。研究主要运用纤维和膨胀剂对碱矿渣胶凝材料进行改性,研究其对路面修补材料的工作性能、力学性能及收缩性能等的影响,并利用红外光谱、SEM等微观分析方法对修补材料的水化产物及微观结构进行分析。研究结果表明:
  试验研究了水玻璃模数、碱掺量、水胶比对碱矿渣水泥净浆性能的影响,以及胶砂比对碱矿渣水泥砂浆性能的影响,结果表明采用1.4模数的水玻璃、碱掺量11%、水胶比0.3、胶砂比1.5制备的修补材料凝结时间适中,力学性能最好。
  试验通过研究明矾及石膏2种膨胀剂对碱矿渣胶凝材料流动性、力学性能和收缩性能的影响,结合红外分析发现,在膨胀剂加入以后,材料内部有钙矾石类物质的生成,补偿了修补砂浆的收缩,修补砂浆的力学性能会有不同程度的下降,其中石膏掺量大于1%以后强度下降较多,而明矾掺量大于6%以后强度下降较多。
  试验通过研究玄武岩纤维对材料流动性、力学性能及收缩性能的影响,结合SEM分析发现,随着玄武岩纤维掺量增加,修补材料的流动性减小,抗折强度及7d以后的抗压强度先增加再减小。其中当6mm玄武岩纤维掺量为0.15%时,纤维能够被砂浆很好的包裹,对砂浆的力学性能和收缩性能改善效果最好。
  通过研究石膏、明矾及6mm玄武岩纤维复掺对修补砂浆性能的影响,结合数据的正交分析发现,多组分复掺能够进一步减小材料的收缩,且纤维也能够使得修补材料的强度损失减小。其中用掺0.5%石膏及0.15%的玄武岩纤维改性后的碱激发修补材料早期及后期力学性能最好,28d收缩性能基本满足路面修补材料的要求。
  综合结论后,建议快速修补材料的配合比为:水胶比0.3,碱掺量取11%,水玻璃模数为1.4,石膏掺量为0.5%,6mm玄武岩纤维掺量为0.15%。
[硕士论文] 刘誉贵
材料科学与工程;材料学 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着石油资源的日益枯竭,可供道路建设利用的沥青材料终将面临供应危机。与石油沥青相类似,生物油也是一种由生物质资源转变而来的有机高分子物质,具有部分或完全替代石油沥青的发展潜力。本文以木质纤维素类生物质为原材料制备生物质重油,将重油按比例掺入到50#基质沥青制备生物沥青,并对比生物沥青与50#、70#基质沥青性能。
  本文选用废弃木屑作为木质纤维素类生物质液化研究的代表物,氮气为液化保护气,选用乙醇与乙二醇的混合物作为液化溶剂,采用溶剂热液化方法液化木屑,液化产物经滤布过滤、减压蒸馏得生物质重油。本文重点研究研究混合溶剂配比、液固比、催化剂用量、反应温度、停留时间五个工艺参数对生物油产率的影响,当五个工艺参数分别为1∶1、6、3%、250℃、30min时有较高的重油产率。
  本文采用热值分析重油、木屑及化石燃料的热值差异;NMR、GC-MS测试重油的组成结构与成分;FT-IR对比各液化产物及重油与70#基质沥青的官能团差异;ICP对比重油、固体残渣及70#基质沥青的元素差异;TG、GPC分别对比重油与70#基质沥青的热稳定性与分子量及其分布;利用SEM表征固体残渣的微观形貌。结果发现,重油与70#基质沥青的元素组成、分子量存在差异,但存在相同官能团,且重油有较好的热稳定性,具有用作道路胶结料的潜力。
  将重油按一定比例外掺50#基质沥青得到生物沥青,并对比生物沥青与50#、70#基质沥青的性能。通过三大指标对比各沥青试样的基本物理性能;利用布氏粘度计测试不同温度条件下各沥青试样的黏度,对比各沥青试样的拌合与压实温度;水煮法测试生物沥青与集料的黏附特性;DSC测试生物沥青与基质沥青的Tg,对比各沥青试样的低温性能;采用DSR进行温度扫描测试、频率扫描测试及MSCR测试,对比各沥青试样的高温抗永久变形能力、抗剪切性能及蠕变性能。结果表明,10%重油掺量的生物沥青与70#基质沥青有相近的三大指标与黏度,低温性能、高温抗永久变形能力、抗剪切性能及蠕变性能较70#基质沥青更为优异。
  本文以木屑生物质为原材料,制备生物质重油与生物沥青,既实现废弃生物质资源的合理利用,又可节约不可再生化石资源,符合道路建设长期发展的绿色理念。通过对重油与生物沥青的多项性能研究,为生物沥青替代石油沥青的研究提供参考。
[硕士论文] 吴启凡
材料科学与工程;材料学 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:金属离子不仅在化学反应中发挥重要作用,而且在许多生物过程中也起着重要的作用。它们在人们的日常生活中是不可或缺的。因此,寻找选择性好、灵敏度高的识别金属离子的方法是十分必要的。荧光探针的设计就能够满足上述需求。现如今,荧光探针广泛应用于医学,环境学和生物学等领域。通过荧光标记可以向科学家展示涉及金属离子变化的生物过程的分子细节。荧光探针可以使远程测量成为可能,从而避免样品损坏的危险。由于上述原因,选择性好、灵敏度高的荧光探针的发展引起了极大的关注。本文主要以罗丹明为发色团设计合成了三种荧光分子探针,考察了它们在水溶液中的识别性能、响应机理及实际应用。三种荧光分子探针均实现了可视化,高灵敏以及有选择的检测Fe3+的目的。
  1)以罗丹明B,乙二胺,吡啶-2-甲醛为原料设计合成的新型罗丹明类荧光探针FP1。Fe3+能够诱导探针FP1的螺环结构开环,从而发出荧光。与其它金属离子相比,此荧光探针对Fe3+有高度的选择性。采用Job's Plot方法测定FP1与Fe3+的络合比为1∶1。UV-vis和荧光分光光度法得到的结果表明,本探针FP1对Fe3+线性的检测范围和检测限(LOD)分别为40-200和0.17μM。本论文成功地将该荧光探针应用到实际水样中的Fe3+离子检测中。通过实验,可以得出结论:此荧光探针可作为实际水样中Fe3+离子检测的荧光探针。
  2)以罗丹明6G,二乙烯三胺,间苯二甲醛为原料设计合成的新型罗丹明类荧光探针FP2。Fe3+能够诱导探针FP2的螺环结构开环,从而发出荧光。与其它金属离子相比,此荧光探针对Fe3+有高度的选择性。采用Job's Plot方法测定FP2与Fe3+的络合比为1∶2。UV-vis和荧光分光光度法得到的结果表明,本探针FP2对Fe3+线性的检测范围和检测限(LOD)分别为30-150和0.31μM。本论文成功地将该荧光探针应用到钢铁腐蚀的检测中。通过模拟钢铁腐蚀实验,可以得出结论:此罗丹明衍生物可作为钢铁腐蚀检测的荧光探针。
  3)以罗丹明B,氯化亚砜,乙二胺,丙烯酸甲酯为原料设计合成的新型具有多个探头的罗丹明类荧光探针FP3。Fe3+能够诱导探针FP3的螺环结构开环,从而发出荧光。与其它金属离子相比,此荧光探针对Fe3+有高度的选择性。采用Job's Plot方法测定FP3与Fe3+的络合比为1∶4。UV-vis和荧光分光光度法得到的结果表明,本探针FP3对Fe3+线性的检测范围和检测限(LOD)分别为100-500和0.39μM。
[硕士论文] 杨帆
材料科学与工程;材料学 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:针对乳化沥青混合料初期强度低、成型时间长、高温稳定性较差等问题,本文基于水性环氧树脂具有高强度、耐候性和超强黏附能力,以自制水性环氧树脂为改性剂,制备水性环氧树脂改性乳化沥青,改善了乳化沥青黏附性差、高温稳定性差等缺点,研制了一种适用于沥青路面快速修补的新型冷补料。
  本文以E51环氧树脂与聚乙二醇4000(PEG4000)为原料,采用化学接枝法合成非离子型乳化剂,通过相反转法制备了水性环氧树脂并对乳液粒径、贮存稳定性、离心稳定性进行表征,确定了最佳乳化剂掺量;采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TG)分别对水性环氧树脂固化反应时间、固化物结构和热稳定性进行表征,确定了固化时间,水性环氧树脂固化物结构致密、高温稳定性好。
  采用一次冷混合方法制备水性环氧乳化沥青胶结料,通过拉拔试验确定了最佳制备工艺,储存稳定性试验、水煮法试验表明水性环氧乳化沥青相容性、与集料的黏附性良好;通过动态剪切流变仪(DSR)对胶结料高温流变性能进行表征,确定了其线性粘弹性范围,水性环氧树脂能够显著提高乳化沥青高温稳定性;利用热分析仪(DSC)、SEM和荧光显微镜分别对胶结料玻璃化温度(Tg)、微观结构进行表征,随着水性环氧树脂掺量的增加,胶结料Tg逐渐升高,最终形成环氧树脂为骨架、沥青穿插于骨架中的两相结构。
  以水性环氧乳化沥青为胶结料,选择AC-13级配进行冷补料配合比设计,根据马歇尔试验和失水率指标,确定了水性环氧乳化沥青冷补料最佳胶结料用量、总用水量、养生工艺和容留时间;对冷补料路用性能进行分析表明,随着水性环氧树脂掺量的增加,冷补料抗弯拉强度、弯曲应变在水性环氧树脂掺量为20%时取得最大值,高温性能、水稳定性显著提高。
  在最佳配合比条件下,以水泥为改性剂制各早强型冷补料,通过马歇尔试验确定了成型工艺。水泥的掺入能够加快乳化沥青破乳、冷补料内部水分挥发,减小容留时间,在室温养护条件下,早强型冷补料依然具有良好的水稳定性;室外修补试验表明,早强型冷补料强度形成较快,能够满足沥青路面快速修补要求。
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