灌浆材料的发展现状与展望

灌浆材料的发展现状与展望（精选9篇）

灌浆材料的发展现状与展望 篇1

摘要：结合水电工程建设，概述了50年来，我国化学灌浆材料、技术及设备，从无到有的发展及应用成果.并根据其发展现状，分析了我国化学灌浆技术近期发展的方向.即开发推广无公害、耐久性好、适应工程各种要求，且价格低廉的化学灌浆材料;改进提高化学灌浆技术;促使化学灌浆设备、仪器生产的定型化、系列化、成套化、标准化和环保化;制订化灌施工规程、规范和全国性的行业标准等.

关键词：化学灌浆无公害环氧树脂聚氨酯丙烯酸盐酸性水玻璃化学灌浆泵

灌浆材料的发展现状与展望 篇2

随着科技的进步与科研实践的深入以及浅部资源的日益减少, 煤炭向更深层挖掘;由于地下环境恶劣, 地质环境复杂多变, 地下结构的稳定性在井下安全问题中显得尤为重要。灌浆技术在地下结构的支护中占有重要的地位, 而灌浆材料则是灌浆技术的基础。在地下工程防水及预加固处理、软土地基加固、各类建筑物结构缺陷的补强、修复及纠偏等领域, 灌浆材料和灌浆技术得到了非常广泛的应用。灌浆材料中黏土类灌浆材料粘度较大, 不利于灌浆, 而且其固结强度低、稳定性差;普通硅酸盐水泥类灌浆材料由于其颗粒粒径大, 难以满足细微裂缝的灌浆要求, 而且硬化后易收缩, 因而人们转向了对化学灌浆材料的研究;但化学灌浆材料成本高、施工复杂、固化放热, 且有毒性, 给环境和人类带来危害。因此, 专家学者又开始把研究方向转移到硅酸盐类无机灌浆材料的研究上。为了解决普通水泥颗粒粒径大, 无法有效灌入微细裂缝或缝隙中, 人们开始研究超细水泥, 即减小普通水泥的粒径, 以提高其可灌性。超细水泥首先出现在20世纪中后期的日本, 这种材料的名称为MC-500超细水泥, 由于其较小的颗粒和良好的可灌性, 能够渗透到细微裂隙中, 注浆效果可以和化学灌浆材料相比拟[1]。

1 概况

超细水泥和普通水泥原材料一样, 只是采用特殊的研磨设备使颗粒细化[2]。一般情况下把平均粒径3~6μm, D95<20μm (即允许5%的颗粒粒径大于20μm) , 或者比表面积在800 m2/kg以上的水泥称水超细水泥。浙江金华华夏灌浆材料厂生产的水泥, 其最大比表面积1 600 m2/kg以上, 平均粒径小于2μm, 甚至可以1μm以下, 是广义上的纳米级材料。该产品可注入25μm以内的裂缝之中。普通水泥与超细水泥性能方面的比较见表1。

2 超细水泥的工作性能

2.1 稳定性和流动性

超细水泥在注浆过程中, 要求有反映浆液稳定性的较高的结实率;对于水灰比为1的普通水泥浆液, 其结实率为75%以下, 浆液凝固历时90 min;而超细水泥的结实率为95%以上, 浆液凝固历时120 min, 稳定性得到了大大的提升。水泥浆在自重或外力作用下发生黏塑性变形的性能反映了浆液的流动性。水泥颗粒的细化降低了灌浆材料的流动性, 而采取增加用水量来提高其流动性的措施会导致浆液流动性降低。为了确保注浆材料具有良好的可注性, 很好地填充孔洞和裂隙, 需要加入一些掺量为0.5%左右高效减水剂降低浆液黏度。

2.2 抗压及抗渗性能

超细水泥具有较高强度的原因主要是超细水泥颗粒细, 水化物多, 水化充分, 并且其具有致密、均匀的结构。由表2可见, 超细水泥灌浆料 (MFC-GM) 3d和28d的抗压强度就已经超过P.Ⅱ42.5的硅酸盐水泥强度的28.7%和25.4%, 分别达到50.5、68.2 MPa。P.Ⅱ42.5硅酸盐水泥和超细水泥灌浆料 (MFC-GM) 7 d的抗压强度分别为41.5、57 MPa;从表2中可以看出, 超细水泥内部孔隙由于多以非连通孔形式存在而具备了优异的抗渗性能。

MPa

2.3 凝结时间和浆液温度

凝结时间既要考虑灌浆操作和浆液充分地填充破碎裂隙的时间, 也要控制其灌浆量和扩散距离, 防止浆液的浪费。不同的工程对凝结时间有不同的要求, 应根据实际情况在超细水泥制备的过程中掺加0.5%~2.5%的调凝剂, 确保灌浆材料达到所需的凝结时间。超细水泥由于具有活性高这一特性, 水化初期释放大量热量, 促使浆液温度很快升高;超过40℃的温度, 不利于结构强度的增长[3]。在超细水泥制备的过程中, 加入一些如粉煤灰、硅粉等活性掺和剂能够起到降低水化热的作用。

2.4 膨胀性及可灌性

超细水泥中加入适量的膨胀剂, 能够确保水泥结构体后期不收缩, 对裂隙尤其是细微裂隙的灌浆, 可以取得良好的抗压、防渗效果[4]。可灌性是灌浆材料的重要性能指标之一, 它是通过采用室内模拟浆液灌入一定细度砂体的能力来表示。浆液的流动性和粒子粒径是判断水泥浆液可灌性优劣的两个重要因素[5]。可灌性与水泥粒子粒径的关系为NR=B/D95, 其中B为裂隙宽度;D95表示95%的水泥粒子粒径小于该值。一般认为NR≥3~5时, 浆液的可灌性好。

3 超细水泥的发展情况

表3反映了国内外生产厂家生产的各种超细水泥的型号, 平均及最大粒径和比表面积。

MC系列注浆材料应用在圆梁山隧道 (目前全世界已成功开通隧道施工中水压力最高的隧道) 中, 其穿越多条断层和多个“高压富水”的大型溶洞, 这一成功经验的取得, 为注浆材料的应用提供了非常重要的借鉴意义。

4 存在的问题及发展方向

灌浆材料向高性能方向发展, 其高性能应该表现在:多组分复合、材料组成颗粒微细化、高可灌性、高耐久性、高体积稳定性、无毒性, 在对高性能灌浆材料研究的同时, 以下三个方面是研究的主要方向[2]。

1) 水泥的超细化技术研究。只有水泥颗粒细化后才能提高其自身的渗透能力, 注入更为细微的裂缝, 达到更好的灌浆效果。粉磨设备相对落后及粉磨技术效率低导致了超细水泥生产成本高, 严重制约了超细水泥的普及应用, 因而在粉磨技术和粉磨设备方面加强创新研发。

2) 多组分复合技术研究。实现高性能水泥基灌浆材料开发的关键技术就是通过多组分的复合, 共同提高浆液的流动性、耐久性和稳定性[6]。

3) 开发多系列高性能灌浆水泥。目前这类水泥基灌浆材料主要是在硅酸盐系列的超细水泥中掺入外加剂来改善材料的特性, 产品比较单一。可以尝试在多个方面进行研究, 比如研发超细非硅酸盐类无机灌浆材料, 或者利用有机和无机材料复合开发出聚合物类水泥基灌浆材料等。

[ID:003520]

摘要：在相比普通水泥具有良好稳定性的超细水泥中掺入0.5%左右高效减水剂, 可以很好地降低浆液黏度, 提高流动度。P.Ⅱ42.5的硅酸盐水泥和超细水泥灌浆料 (MFCGM) 的抗压、抗渗强度的对比试验表明, 超细水泥灌浆料3d和28d的抗压强度就已经超过P.Ⅱ42.5的硅酸盐水泥强度的28.7%和25.4%, 分别达到50.5、68.2 MPa, 因而超细水泥具有更加优异的抗压强度。在超细水泥灌浆材料的制备过程中加入0.5%~2.5%的调凝剂, 能够确保浆液合理的凝结时间;与此同时, 可以通过掺入粉煤灰、硅粉等活性掺和剂起到降低水化热的作用。

关键词：超细水泥,灌浆材料,工作性能,发展现状

参考文献

[1]蔡胜华.长江三峡工程复合灌浆材料及施工技术研究[D].武汉:武汉理工大学, 2006.

[2]米承勇, 王道平, 何智海.超细水泥灌浆材料的研究与发展[J].粉煤灰综合利用, 2008, 22 (5) :51-53.

[3]邹超.砂土层中超细水泥注浆机理的试验研究[D].淮南:安徽理工大学, 2006.

[4]石帅, 邓敏, 莫立武.掺Mg O超细水泥的膨胀性能及其水化程度[J].南京工业大学学报:自然科学版, 2012, 34 (2) :73-77.

[5]王道平.超细灌浆水泥性能及应用研究[D].广州:广东工业大学, 2007.

模具材料的现状及展望 篇3

关键词模具材料;冷作模具;热作模具;塑料模具;展望

中图分类号TB31文献标识码A 文章编号1673-9671-(2009)111-0076-01

0前 言

随着工业技术的迅速发展,为了提高产品质量、降低生产成本、提高生产效率和材料利用率,国内外的机械制造业广泛地采用各种模具成型工艺代替传统的切削加工工艺。模具材料是模具制造业的基础,随着模具工业生产技术的发展和新材料的不断出现,对模具材料的性能、质量、品种等方面的要求也越来越高,因此,世界各国近年来都积极地开发了具有各种特性、适应不同要求的新型模具材料。

1模具材料钢种的发展

模具材料主要是模具钢,模具钢按用途一般可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三大类,现从这三类模具钢种来论述模具材料的发展。

1.1 冷作模具材料

冷作模具材料是应用比较广泛的一类模具钢,主要用于制造冲压、辊压、冷挤压等模具,目前通用的代表性钢种有低合金冷作模具钢如:CrWMn和9Mn2V,中合金冷作模具钢如:Cr5Mo1V和高碳、高铬型冷作模具钢如:Cr12和Crl2Mo1V1三类。为了满足冷作模具的特殊要求,各国有针对性地发展了一些新型模具钢,主要有:

1.1.1 高强韧性的冷作模具钢—基体钢

基体钢是指成分与高速钢淬火后的基体成分大致相同、性能有所改善的一类钢,这类钢具有高的强韧性和良好的耐磨性,其含碳量稍高于高速钢基体的含碳量,淬火后过剩碳化物减少、分布均匀,从而提高了钢的韧性和抗冷热疲劳性,是一类冷热兼用的模具钢。

比较有代表性的钢号有65Cr4W3M02VNb(65Nb)和5Cr4M03SiMnVAl钢(012Al)等,65Cr4W3M02VNb可代替Crl2MoV、W18Cr4V和3Cr2W8V钢,用于制造强韧性要求较高的冷挤压模具及冷镦模具,5Cr4M03SiMnVAl钢是一种可代替Crl2MoV和3Cr2W8V钢的冷热模兼用钢,多用于制造冷冲头[2]。

1.1.2 低合金微变形空淬钢

这类钢的合金含量低,淬透性、淬硬性好,淬火时可用冷却速度缓和的淬火介质使工件达到达到微变形,且工艺性能良好,主要用于制造精密复杂模具。

代表性的钢号有:美国ASTM标准钢号A4、A6,日本大同公司的G04,我国自行研制的Cr2Mn2SiWMoV和CrMnMoVS。

1.1.3 高耐磨高强韧性冷作模具钢

以磨损为主要失效形式的模具,应使用高耐磨高强韧性冷作模具钢,如:LD(7Cr7Mo2V2Si)钢、GM(9Cr6W3Mo2V2)钢、ERS(Cr8MoWV3Si)钢等。这些钢中适当降低了C和Cr的含量以改善碳化物分布,增加W、Mo和V的含量,以增加二次硬化的能力和提高耐磨性,同时,碳化物偏析有所改善,提高了韧性,更适合在高速冲床和多工位冲床上使用[2]。

1.2 热作模具材料

热作模具钢主要用于制造金属材料热加工(如:锻压、热挤压等)用的模具钢。目前通用的代表性钢种有低合金热作模具钢如:5CrMnMo和5CrNiMo,中合金热作模具钢如:H13(4Cr5MoSiV1 )、H11(4Cr5MoSiV)和H10 (4Cr3Mo3SiV)和高合金热作模具钢如:3Cr2W8V三类[1]。为了适应热作模具钢的发展需要,国内外研制了具有较高的热强性、高的热疲劳性和良好的韧性的新型热作模具钢,主要包括以下几种类型:

1.2.1 中合金高热强性热作模具钢

如:3Cr3Mo3W2V(HM1)和3Cr3Mo3VNb(HM3)钢,其含碳量较低,热加工性能良好,易锻造及退火,具有较高的热强性、热疲劳性能,良好的耐磨性和耐回火性能,是综合性能优良的高强韧性热作模具钢。适于制造高速、高负荷的压力机成型模、辊锻模、小型锤锻模等热作模具。

12.2.2 沉淀硬化型热作模具钢

如:日本日立金属公司的YHD13,由于加人了V,Nb,Ni,AI等,工作中模具表面由于合金碳化物和金属间化合物的析出,工作表面的硬度可上升到45～48HRC,模具的心部仍保留原有的组织和高韧性,从而提高了模具的寿命。

1.2.3 低碳高速钢

如:我国的6WMo5Cr4V,将高速钢的碳含量降至0.3%～0.6%,在牺牲部分红硬性和耐磨性的情况下,改善其韧性和抗冷热疲劳性能。

1.2.4 奥氏体型热作模具

奥氏体型热作模具钢通常通过固溶处理使合金元素溶入奥氏体基体,为时效硬化处理做组织准备,同时也有改善切削性能的作用。这类钢具有更高的热稳定性和高温强度,如:日本大同公司的5Mnl5Ni5Cr8Mo2Vo。

1.3 塑料模具材料

目前国内塑料模具用钢尚未形成系列,近年来在引进国外塑料模具用钢的同时,我国自行研制和开发了一些新的塑料模具专用钢,国内外新型塑料模具钢的发展趋势主要有以下几个方面:

1.3.1 易切削、抛光性好的塑料模具钢

国外易切削预硬钢主要是S系,也有S-Se系、Ca系。但Se价格较贵。这类钢的杂质少、组织均匀、无纤维方向性,制模后,型面的表面质量高。

1.3.2 预硬化型塑料模具钢

这类钢的含碳量为0.3%～0.55%,常用合金元素有Cr、Ni、Mn、V等,为了改善其切削性,加入S、Ca等元素。

1.3.3 时效硬化型塑料模具钢

这类钢含碳量低、合金度较高,通过固溶处理、机械成形加工和时效处理,使模具获得使用状态的强度和硬度,有效地保证模具的最终尺寸和形状的精度,适宜于制造形状复杂、精度高、超镜面、大型塑料模具。

1.3.4 无磁性塑料模具钢

为了适用磁性塑料制品的生产,国外发展了一些无磁性塑料钢,将奥氏体型模具钢通过时效硬化处理得到要求的硬度、强度和低的导磁率。代表性的钢号有日本大同特殊钢公司的NAK301和日本日立金属公司的HPM75钢等。

2展望

为了提高模具制造业的生产效率和材料利用率,缩短模具制造周期,配合模具工业的标准化、系列化、设计和制造过程中CAD/CAM技术的应用,模具材料技术的发展应重视以下几个方面:改善冶金质量,增加品种规格、产品精品化;研制应用新钢种,挖掘老钢种性能潜力;做好模具材料的系列化工作;建立模具材料服务系统;模具钢的生产从分散化生产向集中生产发展。

参考文献

[1]康俊远.模具材料及表面处理[M].北京:北京理工大学出版社,2008.

[2]于波.我国模具材料的发展概况及其选用[J],热处理技术与装备,[3] 牟红霞.模具材料的发展与动向[J].现代制造技术与装备,2006,4:83-84.

灌浆材料的发展现状与展望 篇4

邹建新

（攀枝花学院，攀枝花，617000）

摘要

综述了近年来国内外海绵钛和钛合金材料的生产工艺技术状况和研发状况，对海绵钛和钛合金材料的技术发展趋势进行了展望，提出了加快开展电解钛技术工业化攻关和加强残钛回收研发工作的建议。

关键词

世界，海绵钛，钛合金，技术，电解

中图分类号

TB3

文献标识码

A

文章编号

钛作为地球上并不稀缺的资源，多年来并未得到广泛应用，而其应用空间事实上又十分巨大。在富资源和大市场之间转化阻力较大[1]，原因在于应用成本较高，实际上是存在技术经济性的问题。如何优化技术、降低成本成了钛产业发展的战略性关键问题[2][3]。在钛加工流程的前段工序采矿、选矿和富钛料加工（钛渣冶炼）过程中，技术成本相对较低，比较合理。因此，本文对国内外钛材生产技术和研发状况进行了综述，提出了降低成本的建议。

海绵钛技术现状

1.1 生产工艺技术状况

世界海绵钛主要生产国按产能从大到小排列依次为：美国、独联体、日本和中国，欧洲也少量生产[4][5]。海绵钛生产技术多年来已在现有档次上趋于成熟，镁法已基本取代钠法[5][6]，目前急需再上更高一层技术平台，发生技术质变。美国采用外购富钛料[4]，沸腾氯化制取粗四氯化钛，矿物油除钒，镁法还原生产海绵钛。通过引进日本真空蒸馏分离还原产物技术，并与镁法技术结合后，美国海绵钛生产装备水平较高。沸腾氯化炉直径达3m，日产能达150t，采用镁还原—真空蒸馏法工艺技术的还蒸联合炉容量达7t~10t，生产过程实现了计算机控制。

独联体采用本国生产的钛铁矿，电炉冶炼高钛渣，熔盐氯化制取粗四氯化钛，铝粉除钒，采用镁还原—真空蒸馏法制取海绵钛。其钛渣生产采用的是5000KVA~25000KVA的半密闭式电炉，以16500KVA电炉为主[7]。熔盐氯化炉日产能为120t~140t，还蒸联合炉容量为4t，没有实现计算机控制。

日本采用外购和自产富钛料，沸腾氯化制取粗四氯化钛，矿物油除钒，镁还原---真空蒸馏制取海绵钛。引进美国大型沸腾氯化技术后，沸腾氯化炉直径为3m，倒U型还蒸联合炉容量为8t~10t，全部生产过程均实现了计算机控制，其海绵钛单位电耗小于1.5×104kw·h/t，净镁耗小于10kg/t，是世界最先进指标[4]。

我国遵义钛厂采用国内钛铁矿，电炉冶炼高钛渣，国内沸腾氯化技术制取粗四氯化钛，铜丝除钒，浮阀塔精馏除低沸点杂质，还原—真空蒸馏生产海绵钛。其钛渣生产采用的是6500KVA敞口电炉，沸腾氯化炉直径为1.2m，浮阀塔直径为0.33m，还蒸联合炉容量为5t。尽管我国近年来不断技改，但技术和装备水平仍然较低[5]。

按海绵钛生产技术和装备水平从高到低依次排列为：日本、美国、独联体和中国，其中日、美在同一水平，独联体低一个档次，中国又比独联体有质的差距[4]。1.2 研发状况

世界海绵钛研发趋势有两种：一是对现有技术装备进一步完善、提升，二是研发海绵钛电解技术。

针对第一种趋势，各国的研发思路均是设备大型化、产能规模化、质量高纯化、控制自动化和生产连续化[4][5]。

美国由于钛白工业的发达，其沸腾氯化技术全球领先，并早已成熟，其它技术目前暂无大的新动向。独联体正在进行设备大型化研发，现已完成7t~10t大型还蒸联合炉试验，还原工序实现了计算机控制，25000KVA钛渣电炉正在进一步进行顺行和达产攻关。日本整体技术比较成熟，目前主要致力于从管理和技术上优化技术经济指标。我国目前正在积极寻求包括政府在内的各界支持以期解决钛渣电炉功率小、沸腾炉直径小、还蒸联合炉容量小、矿物油除钒技术应用等问题[8] [9][10]。

海绵钛电解技术研发工作已进行了多年，但因产业化等诸多原因，一直未实现规模化生产。最近电解技术又取得了新突破[11][12][13]，该技术因其低成本性有望在不久的将来实现工业化生产。2001年，英国剑桥大学和日本京都大学分别报道了新研发的“FFC剑桥工艺”和“OS京都工艺”生产电解钛的新方法，两种方法原理基本相同。该方法是将金红石型TiO2颗粒放入950℃的CaCl2熔盐中，在几个小时内电解还原出多孔金属钛（海绵钛），钛颗粒尺寸约12μm，反应容器为钛坩埚，熔融CaCl2作电解液，石墨作阳极，TiO2颗粒中的氧在石墨电极上与碳结合生成CO2，采用该工艺，预计成本可降低50%。

钛合金技术现状

2.1 生产工艺技术状况

世界钛材主要生产国按产能从大到小排列依次为：美国、日本、独联体、欧洲和中国[3]，钛合金材料的生产技术已达到较高水平，近年在技术量变上不断地取得了一定进展。在钛合金传统的熔炼、铸造和成型工艺技术基础上开发并应用了不少新工艺、新技术[14]。

在熔炼方面，冷床炉熔炼技术已成功应用于工业化生产，能熔炼25t重的无偏析和夹杂铸锭，残钛回收率增加；凝壳—自耗电极熔炼技术也在真空自耗熔炼技术基础上增加了不少优点，使得残钛回收率提高，投资节省；冷坩埚熔炼技术进一步发展后，使得熔化能力大大提高，解决了凝壳问题。

在铸造方面，冷坩埚+离心浇铸技术、真空吸铸和压铸技术已使产品质量进一步提高。冷坩埚感应熔炼后进行离心浇铸生产钛合金铸件，可以节省原材料，降低预热成本，并提高铸件精度，消除缩孔和疏松；真空吸铸技术广泛用于高尔夫球杆头等薄壁型产品生产；真空压铸法采用金属模取代陶瓷模后，产品质量较好，成本得到降低。

在成型方面，具有代表性的两种工艺是激光成型技术和金属粉末注射成型技术。前者采用计算机模型直接用金属粉末生产零件，不需要硬模，性能在铸造与锻造状态之间，成本降低15%~30%；注射成型技术用于制造高质量、高精度复杂零件（如武器系统），但其原料球形钛粉末成本高，还不宜民用推广。

此外，生产焊管的带式生产技术、生产无缝管的斜轧穿孔制坯技术、玻璃润滑技术、锻件生产中的快锻机技术等也得到了较大发展和广泛应用[3]。

美国和日本在上述新技术的应用方面比较成熟和普及，而独联体和我国正在积极追赶，提高钛合金材料生产工艺技术水平。2.2 研发状况

相对海绵钛而言，由于航空航天技术的发展，钛合金的研发一直十分活跃。从基础研究到合金性能研究，再到应用研究都取得了较大进展[14][15]。

基础研究方面，间隙原子影响钛强度和体积模量研究，复合材料界面行为有限元模拟研究，合金有序强化研究，合金中原子与空位相互作用研究等等都取得了进展。

为了满足不同领域钛材应用性能要求，合金材料设计工作施展空间大，成效显著。应用于宇航领域的BT37合金、NIN CT20合金、NIN Ti-600合金、Ti-60合金、TT15D合金、NIN Ti-40合金、NIN Ti-26合金、和NIN TP-650合金等是近年来国内外研究的新型牌号合金材料的代表，可以满足不同构件对材料应用性能的要求，有的还能降低成本，减轻质量，高温钛合金（如Ti53311S）的研究也是一热点[16]；应用于舰船领域的Timetal 511合金、NIN Ti-B19合金和NIN Ti-91合金等在韧性、抗腐蚀性和透声性等方面都有明显提高，对大型舰船（如航母）制造和海洋工业发展具有积极推动作用。在生物领域主要采用Zr、Nb、Ta、Pd和Sn作为钛合金元素以增强力学性能和生物相容性，如Ti-35Zr-10Nb 合金和Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr 合金等。清华大学近年研发的骨骼材料是生物领域应用的典型代表。民用领域广泛应用的高尔夫球杆采用了一种叫KS-Ti19 牌号的合金，使得成本大幅下降，质量提高。

近年来由于钛的民用推广，钛在建筑、汽车、海洋工程、医疗和体育用品等方面的应用研究开始增多，特别是海水淡化领域应用研究已引起广泛关注，医用钛合金TC 20（Ti-6Al-7Nb）产品已在临床应用。

钛及钛合金材料技术展望与建议

生产系统的大型化、自动化是海绵钛工业发展的必然趋势，可以在一定程度上提高海绵钛质量、降低成本。但是，要从根本上解决阻碍钛工业（金属方向）发展的瓶颈则必须要解决作为钛材原料的海绵钛成本问题。在钛工业（化工方向）发展中，钛白工业的蓬勃发展就是得益于生产技术（特别是氯化钛白技术）的低成本化因素，才使得钛白粉取代立德粉，并且其发展与GDP增长率成比例增长。综观有色金属的发展历程[17]，可以看到电解技术生产海绵钛是一条重要的、可以最终解决成本问题的必由之路。尽管电解钛技术多年来没有实现工业化，但回顾铝电解历程，相信终究是可以找到“密钥”的。近年英国、日本开发的直接电解TiO2生产海绵钛技术是一轮新曙光，相信不久的将来电解钛技术就一定能实现工业化。我国目前如能广泛加入电解钛研究，实施并加快电解钛工业化攻关进程，与国外差距不会太大，基本处于同一起跑线，建议国家对此引起高度重视，组织攻关。

在航空航天领域，改善钛合金应用性能，细分牌号功能，扩大老牌号合金应用范围是钛材工业发展的必然趋势，钛铝金属间化合物和钛基复合材料研发是下一热点。在民用领域，低成本钛合金研究是一种趋势，特别是提高残钛回收率的研发具有重要意义，建议政府和社会各界增加投资，提供一定的研发启动资金，取得一定进展后，民间资金才会跟进。在钛材的整个应用领域，冷床炉熔炼技术、激光成型技术、注射成型技术和精密铸造技术的广泛应用也是必然趋势。

总之，要从根本上解决钛工业（金属方向）发展问题，研究电解钛工业化技术是上策，提高残钛回收率是中策，常规性技改和研发是下策。

参考文献 邹建新，王刚，王荣凯，等.全球钛原料现状与市场展望.钛工业进展[J].2003，20（1）：5~11 2 邓

炬，赵永庆，于振涛.钛及钛合金新材料的研究与开发战略.钛工业进展[J].2002，19（4）：30~32 3 颜学柏.我国钛加工业的发展战略.钛工业进展[J].2002，19（4）：21~25 4 周天华.国内外海绵钛工业现状及今后的发展趋势.钛工业进展[J].2001，18（6）：7~12 5 粱德忠.我国海绵钛生产现状及发展方向.钛工业进展[J].2002，19（1）：1~5 6 莫

畏，邓国珠，罗方承.钛冶金（第二版）[M].北京：冶金工业出版社，1998 7 С.И.杰尼索夫.钛渣电热冶炼.国外钒钛[J].1985，（3）：1~62 8 邓国珠，刘水根，郭伟，等.钛和钛白生产大型化所面临的问题.钛工业进展[J].2001，18（6）：1~6 9 高兆祖.关于发展我国钛工业的几点建议.钛工业进展[J].2002，19（4）：13~16 10 王向东，徐颜儒.关于年产5000t级海绵钛现代生产技术及装备产业化项目的推荐意见.钛工业进展[J].2001，18（4）：1~3 11 吴引江，罗建军，段庆文.钛工业的研究开发现状.钛工业进展[J].2003，20（1）：1~4 12 冯

亮.电解沉积生产钛.钛工业进展[J].2001，18（2）：11~12 13 韩明臣.钛的低成本电化学生产.钛工业进展[J].2001，18（3）：30 14 杨冠军.钛合金研究和加工技术的新进展.钛工业进展[J].2001，18（3）：1~5 15 邓

炬.我国钛科学与工程的新进展.钛工业进展[J].2002，19（5）：1~3 16 赵永庆.高温钛合金研究.钛工业进展[J].2001，18（1）：33~39 17 邱竹贤.有色金属冶金学[M].北京：冶金工业出版社，1988

The Technology Actuality, Outlook and Advice of Titanium Metal and Its

Alloy Material in the World

Zou Jianxin

(Panzhihua Institute, Panzhihua, 617000)

Abstract

Summarizes the manufacture technology, R&D actuality of titanium spongy and its alloy material in the world, expects their technology development trend, puts forward the advice which research & develop electrolyte titanium metal and recycling scrap titanium metal.Keywords

world, spongy titanium, titanium alloy, technology, electrolyte

作者简介：邹建新(1968-)，男，先后毕业于东北大学有色金属系冶金物理化学专业和清华大学材料专业，硕士，副教授，高级工程师，主要从事钛原材料领域的综合利用研究开发工作，曾在各级刊物发表论文20余篇。

联系地址：617000，四川攀枝花市 攀枝花学院 理学系 邹建新

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灌浆材料的发展现状与展望 篇5

摘 要：磁性材料是各种 电子 产品主要的配套产品，无论是消费家电产品和 工业 类如 计算 机、通讯设备、汽车，以及国防工业均离不开磁性材料。当前，中国 各种磁性材料的产量基本上世界第一，成为磁性材料生产大国和磁性材料产业中心。中国磁性材料的中长期市场前景十分光明，中国的磁性材料产品在全球的地位必将进一步提高。必须加强 科技 创新力度、加强技术改造加强 企业 管理水平，调整产业结构和提高产品档次，使中国磁性材料从大国走向强国。本文着重从宏观角度 分析 了中国磁体产业整体情况，介绍了稀土永磁材料特别是中国钕铁硼烧结和粘结产业现状，以及中国新型的稀土永磁材料的 研究 开发情况，同时对我国磁体产业 发展 前景进行了预测和分析。1 中国磁体产业的发展历程 目前，全球的 经济 已进入了一个信息 时代，作为一种功能材料，磁性材料所占的地位越来越重要。当前主要的商品磁体共有4类：20世纪30年代开发的铝-镍-钴永磁（alnico）；50年代初期开发的铁氧体磁体；60年代末开发的钐-钴磁体（sm-co），包括第一代稀土永磁－smco5和第二代稀土永磁－sm2co17；80年代初开发的稀土永磁钕铁硼（nd-fe-b）。而稀土永磁，特别是钕铁硼是磁性材料里最重要的一部分，在永磁材料中发展最快，平均以每年10％的速度增长。中国磁体产业在中国的出现远较西方发达国家晚，起始期是1969年到1987年之间。因为当时的稀土永磁钐钴磁体的高成本、国内市场的需求量少，所以到八十年代初还没有形成自己的磁体工业。1987～1996的十年是中国磁体产业开始发展的第一阶段，其特点是起点低：由于投资小，设备简陋，生产设备基本完全是国产的，经营理念落后，仍局限于小生产的模式。1997～2002的五年是中国磁体产业发展的第二阶段，其特点是起点远高于前一阶段：投资强度大，引进一部分国外的先进技术设备，能够按先进的工艺路线组织生产，产品质量一般属中低档。2003年起，中国磁体产业的发展将进入第三阶段。企业建立的特点将是“三高”，即高起点、高投入、高回报：1）产品瞄准特定用途所需的高档磁体；投资规模巨大，引进整条先进生产线；2）按 现代 化管理的理念，组织集约式分段联营的大生产：磁体生产分为两段—母合金/粉料的生产和磁体制备，投资显著降低，效益则大为提高；3）按资本运作的 规律 运营，从而保证磁体产业较高的回报率。特别是有可能从国外引进最先进的或采用国产先进生产线，生产高档的磁体产品。进入21世纪，发达国家的磁体生产由于成本过高，已难以为继，世界磁性材料行业纷纷向中国或第三世界地区转移，中国作为首选的国家。世界一些著名的磁性材料制造企业看好中国，如日本的tdk、fdk、epson、日立金属、住友特殊等，韩国的梨树、三和、磁化等，欧洲的philips、德国的vac、epcos，美国的arnord、magnequench 已经转移到中国。世界磁性材料生产向中国转移，增强了中国磁性材料工业的整体实力，提高生产技术，加速了中国成为世界磁性材料生产基地和销售市场的建设。2.中国稀土永磁――钕铁硼的发展 某个国家或地区磁体产量约占全球总产量的一半时，即成为“全球磁体产业的中心”。二次世界大战前的欧洲，二次大战后的美国，70年代以后的日本均堪称当时“全球磁体产业的中心”。新世纪伊始，“全球磁体产业的中心”已转到中国。据统计，直到1999年，铁氧体磁体的产值始终占全球磁体总值的一半以上，堪称磁体市场的主题。2000年稀土磁体（ndfeb+smco）产值首次超过了铁氧体的，此趋势与日俱增。换言之，稀土磁体在21世纪将唱主角。代表当今磁体最高性能的ndfeb稀土永磁的80年代初问世时，正好赶上计算机产业的微型化，故该磁体立即成为制造诸如磁盘驱动器等计算机外设的关键材料。ndfeb更广泛用于各类音响/影像等消费电子器件中，90年代以来在全球迅速普及的移动通讯设备—手机也离不开ndfeb的重要贡献。钕铁硼专利[1] 钕铁硼硬磁制造 方法 分为烧结和粘结两种，专利所有者分别为住友特殊金属株式会社（日本）和麦格昆磁（mq）公司（美国）。同时mqi公司又是全球唯一的粘结钕铁硼原材料（磁粉）供应商。其在欧洲和日本的成分专利和生产制造工艺专利均已经失效，美国的专利在06年和07年分别失效。在中国制造、销售和使用钕铁硼磁体并不涉及任何专利 问题，但是其产品不能出口到专利覆盖区，否则构成侵权。中国拥有住友与mqi覆盖全球的专利许可的烧结ndfeb磁体企业共五家：三环新材料高技术公司（三环），于1993年5月取得专利许可；北京京磁公司（bjmt），于2000年3月取得专利许可；银纳金科磁技术公司（thinova），于2000年9月取得专利许可；宁波韵升磁公司（韵升），于2001年3月取得专利许可；安泰科技股份有限公司（atm）,于2003年3月继承了 台湾 海恩金属公司2000年5月取得的专利许可。这五家公司的烧结ndfeb磁体的生产能力将近10,000吨/年，五家公司中的三家是上市公司，即安泰科技、三环与韵升。烧结钕铁硼 图1是全球及中国、日本、美国、欧洲烧结ndfeb磁体的总产量，其中2004年中国生产烧结ndfeb磁体27,510吨，毛坯46,1500吨。与2003年相比产量增长49%。而产量与产值存在的巨大差距正是中国稀土磁体产业面临的主要问题。改进产品性能，提高产品档次是解决此矛盾的唯一出路，就是说，要尽快消除存在于中国磁体产业与西方国家之间的技术差距[2]。烧结ndfeb磁体在中国的用途可分为三类: 1.高技术领域的 应用 ,诸如mri,vcm,cd传感器,cd-rom,dvd-rom,手机,电池驱动工具,eb,eav,ev。2.传统用途,诸如扬声器,耳机,话筒等音响器件，磁选机/磁分离器，各类磁化器包括民用水脱垢器,油田用的脱腊器,酒厂用的陈化器等。3.低档用途,诸如慈溪等地生产的磁性纽扣。图2是2003年中国烧结ndfeb磁体的用途分布情况。中国烧结钕铁硼产地遍及11个省和京津地区（见图3）。浙江省的烧结ndfeb磁体生产发展最快，其产量占全国总量的47.1%。山西地区由于得天独厚的 自然 和低成本条件，目前已与沪杭地区、京津地区形成了中国三角鼎立的稀土永磁产业格局。山西烧结ndfeb磁体生产占全国产量的21.7%。京津地区的产量居第三位，占全国的11.7%。其余总量19.5%则散布在华东、华北、华中和西北等苏、冀、内蒙、鲁、豫、川、陕、甘、宁九省以及东北地区。众所周知，ndfeb对环境（温度、湿度）极为敏感，浙江产量虽大，但品质不高。一般而言，气候干燥的山西、甘肃、宁夏等地，用同样工艺设备生产磁体，其性能则优于南方的。当然，关键仍在于采用专门针对ndfeb的设备并按先进工艺进行磁体生产，才能稳定地批量生产高牌号磁体。濒临渤海的烟台首钢磁材公司，它引进先进设备大批量生产顶级烧结ndfeb磁体，就是一例。2004年国内烧结钕铁硼行业热情空前高涨，新增生产能力大幅提高，中科三环公司通过长期努力，第一次进入到为日本、欧洲等发达国家磁材企业所垄断的钕铁硼高端应用领域――计算机硬盘驱动器音圈电机（vcm）应用市场；在另外的一个高端应用领域――汽车应用领域方面，中科三环的钕铁硼磁体也成功应用在点火线圈、电动助力转向、气囊传感器等汽车零部件中，同时还进入了核磁共振成像仪领域。对于上述几个稀土永磁高端应用市场的进入，标志着中国的稀土永磁产品结束了大部分只局限于中低端应用市场的不利局面，真正开始与日、欧发达国家磁材巨头争夺高端应用市场。粘结钕铁硼 在激烈的市场竞争中，在粘结钕铁硼方面，美国和欧洲的生产企业基本退出了该行业，到2003年只剩下一两家生产粘结ndfeb的制造厂了，2004年美国和西欧的永磁材料产量只占全球的10％之内。因此在该行业中，全球的生产能力大部分集中在日本企业[3]。其中有代表性的两家企业，一家是精工爱普生，他们的磁材生产已经全部转到中国上海爱普生磁性器材有限公司了；另一家大的粘结磁体企业－日本大同公司。在计算机硬盘驱动器（hdd）的主轴电机应用方面，大同和上海爱普生两家企业就占据了整个市场份额的90％以上。2002年底，中科三环参股了上海爱普生磁性器件有限公司，2004年3月进一步扩大股权，目前中科三环已持有该公司的70％股权，成为其第一大股东。安泰科技2003年3月收购了海恩公司，其深圳的爱恩美格也是一个技术水平很高的粘结磁体工厂，加上国内成长起来的成都银河，粘结磁体企业除日本的大同外，其余产能基本分布在中国。

灌浆材料的发展现状与展望 篇6

水泥基灌浆材料是一种高流动性材料,浇注后即会产生较大的塑性收缩,包括沉降收缩和失水收缩,收缩率可达0.5%,甚至更大,可直接导致工程质量缺陷。即使后期的膨胀能够补偿前期的收缩,也易造成有效承载面降低。而具有塑性膨胀的灌浆料,不仅能够补偿浆体的早期收缩,而且表现出正向膨胀,使得灌浆体更加密实,这对于增大有效承载面,确保工程质量有重要意义[1]。

因此,灌浆料塑性阶段膨胀指标的好坏对灌浆料产品的性能具有重要意义,而选择一种合适的测试方法显得尤为重要。本文对比了国内外关于灌浆料塑性膨胀率的测试方法,并就测试方法的有效性和合理性进行了探讨研究。

1 塑性膨胀率的测试方法

目前,国际上广泛应用的是美国后张预应力协会(PTI)规范“Specification for Grouting of Post-Tensioned Structures”、美国佛罗里达交通局(FlaDOT)制定的管道灌浆技术规范PTGS中的量筒法试验[2,3]及美国ASTM C827非接触式测量法试验[4]。我国针对灌浆料的测试标准主要有GB/T 50448—2008《水泥基灌浆材料应用技术规范》以及铁道部行业标准TB/T 3192—2008《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》中的架百分表法。此外,国内外学者也采用Le Chatelier's Rubber Bag Method(橡胶袋法)对灌浆料的塑性膨胀进行测试[5,6,7]。

1.1 ASTM C827非接触式测量法

ASTM C827中提供了一种水泥基浆体材料收缩和膨胀的测试方法[4]。规范中采用的测试装置如图1所示,装置主要由投影光源、指示球、放大镜系统、指示图表、盛放浆体的模具以及捣棒组成。

首先将指示球放置于试样表面的中心位置,将样品放置于投影光源和放大镜系统之间,调整试样的水平位置以使半球的轮廓在指示图表上清晰显示,并位于零刻度处(上述步骤在制浆后5 min内完成)。记录时间并开始测试。前90 min内每隔5 min记录1次半球指示的位置,在接下来的1 h内每隔10 min记录1次半球指示的位置,再接下来每隔20 min记录1次半球指示的位置,直到浆体硬化。

试样高度的变化由式(1)计算得到:

式中:°H——试样高度的变化,%;

I———指示图表上的读数,mm,“+”号表示正向的变化,“-”表示负向的变化;

H———试样最初的高度,mm;

M——放大镜系数。

1.2 PTGS量筒法

PTGS(Post Tensioning Grouts Specifications)是目前针对灌浆料性能测试方法中最全面、系统的标准规范[2]。其试验方法以ASTM有关测试标准为基础,针对后张预应力孔道灌浆料性能要求的特殊性,特别对流动度、泌水和膨胀、氯离子抗渗等测试方法作了改进。

PTGS规定早期膨胀率的试验方法参照ASTM C940—98a,但作了少许修改。往1000 ml的量筒内慢慢注入(800±10)ml新拌浆体,记录浆料液面所到达的刻度(V0);把预应力索插入量筒,并用1个圆塑料薄片套在量筒口,用于对预应力索的固定,使预应力索的轴向与量筒的垂直轴线保持平行,并防止水分蒸发,同时再次记录灌浆料液面到达的刻度(V1)。开始的1 h内每15 min读取1次浆体和泌水面分别到达的刻度(分别为Vg、V2),此后每1 h记录1次,整个过程共持续3 h。

用式(2)、式(3)计算各阶段相应的体积膨胀率:

式中:Vp———浆体的体积膨胀率,%;

Vc———联合体积膨胀率,%。

1.3 GB/T 50448—2008架百分表法

本试验方法采用的仪器设备见图2。将玻璃板平放在试模中间位置,并轻轻压住玻璃板。拌合料一次性从一侧倒满试模,至另一侧溢出并高于试模边缘约2 mm。用湿棉丝覆盖玻璃板两侧的浆体。把百分表测量头垂直放在玻璃板中央,并安装牢固。在30 s内读取百分表初始读数h0;成型过程应在搅拌结束后3 min内完成。自加水拌合时起于t时间读取百分表的读数ht。整个测量过程中应保持棉丝湿润,装置不得受震动。成型养护温度均为(20±2)℃。

竖向膨胀率按式(4)进行计算:

式中:εt———竖向膨胀率,%;

h0———试件高度的初始读数,mm;

ht———龄期为t时的高度读数,mm;

h——试件基准高度,取100 mm。

1.4 橡胶袋法[5]

Le Chatelier的橡胶袋法所采用的仪器设备如图3所示。将加水拌合好的灌浆料灌入橡胶袋内,排气,并扎紧袋口,称量,然后放入250 ml的广口瓶中,瓶内空余部分用水填充,再将1个中心嵌有刻度试管的上盖旋紧,密封,管内注上一定高度的水,上端用液体石蜡密封。自加水开始后0.5 h读取初始液面高度,然后每隔0.5 h观察液面高度的变化。

由于水在水泥水化过程中温度会发生变化,进而产生一定的温度体积变形,故本试验中采用恒温水浴法进行。体积膨胀率按式(5)进行计算:

式中:εt———t时刻的体积膨胀率,%;

V0———初始的体积读数,ml;

Vt———t时刻的体积读数,ml。

2 不同测试方法的对比

本研究中测试的灌浆料采用具备塑性膨胀和硬化期膨胀的复合膨胀剂配制,膨胀剂掺量为胶凝材料总量的8%,减水剂掺量为0.2%,水胶比为0.27。浆体采用2000 r/min的高速搅拌机搅拌。

2.1 测试方法比较

灌浆料塑性膨胀的4种测试方法对比见表1。

2.2 不同方法测试数据的分析

采用非接触式测量法、架百分表法和橡胶袋法的测试结果如图4～图6所示。采用量筒法测试时,在测试的12 h内虽然能够观察到量筒中浆体横截面中心处的凸起现象,但对应的体积变化并不明显,或可以认为体积变化量很小,无法清晰准确地记录。笔者认为将量筒法应用于测试膨胀率较大的灌浆料更为合适,若用于测试膨胀率较小的灌浆料时,试验者的主观性将对试验结果产生较大影响。

从图4可以看出,试验配制的灌浆料在入模后1 h内出现了最大值为0.012%的负向变形。这主要是由于水泥基材料在浇注后迅速发生水化反应,同时伴随着自收缩、塑性沉降现象的发生[8],产生的体积减缩量较塑性膨胀量显著,故而膨胀率为负值。随着灌浆料中的塑性膨胀组分逐渐充分发生反应,在补偿收缩变形后体积膨胀量迅速增大,当反应进行到8 h时,浆体发生初凝,并逐渐失去塑性变形的能力,体积变形趋缓并保持平稳,12 h膨胀率约为1.10%。

从图5可以看出,试验配制的灌浆料在入模后约1 h内,浆体的体积没有发生变化,即零膨胀。这主要是因为当浆体发生收缩时,玻璃盖板的下降受到了模具的约束,故百分表数据未发生变化。当灌浆料中的塑性膨胀组分发生反应并发挥作用,浆体的体积迅速开始增大,并逐渐补偿早期的收缩并开始出现正向的位移。同样,当反应进行到8 h时,浆体发生初凝,并逐渐失去塑性变形的能力,体积变形趋缓并保持平稳,12 h膨胀率约为1.02%。对比图4可以看出,架百分表法相应龄期的膨胀率值较非接触式测量法小,笔者认为主要是由于玻璃板自重产生的压力一定程度上抑制了膨胀能的发挥。

从图6可以看出,试验配制的灌浆料在入模开始测量时即出现正向的膨胀变形量,由于配制的浆体被完全密封于橡胶袋并悬浮于水中,沉降收缩、干燥收缩现象得到抑制,早期产生的膨胀并未用于抵消收缩变形,故膨胀率持续发生增长,12 h膨胀率约为2.79%。对比图4、图5可以看出,橡胶袋法测得的膨胀率较上述2种方法要大很多,一方面是因为该法测得的膨胀率反映出的是浆体产生的体积变形,是三维方向上的总变形量,而前两者试验中浆体的四周和底部都受到了束缚,相当于一维方向上的膨胀变化。此外,由于早期的膨胀并未用于抵消收缩变形,膨胀能更为有效地得到发挥。

2.3 不同方法测试结果的相关性

架百分表法、橡胶袋法和非接触式测量法的相关性分析如图7～图9所示。

从图7可以看出,架百分表法与橡胶袋法的各龄期膨胀率测试值存在非线性的相关关系,R2=0.9888。此函数为:

从图8可以看出,非接触式测量法与橡胶袋法的各龄期膨胀率测试值存在非线性的相关关系,R2=0.9907。此函数为:

从图9可以看出,架百分表法与非接触式测量法的各龄期膨胀率测试值存在线性相关关系,R2=0.9982,线性相关性很好。此函数为:

3 结语

(1)非接触式测量法和橡胶袋法能够准确全面地反映出浆体塑性阶段的膨胀变化;架百分表法由于受到模具的约束,无法反映出浆体入模后1 h内的膨胀变化;量筒法由于受到断面尺寸的影响,对于膨胀率在1.2%内的膨胀变形难以定量评定,且易受到观察者主观性的影响。

(2)非接触式测量法和架百分表法测试的是浆体塑性阶段在一维(即竖向)方向上的膨胀率,非接触式测量法相应龄期的膨胀率较架百分表法大,二者12 h的膨胀率分别为1.09%、1.02%。

橡胶袋法测试的是浆体塑性阶段在三维上的体积变形,故12 h的膨胀率较大,约为2.79%。

(3)架百分表法与橡胶袋法的各龄期膨胀率测试值存在非线性的相关关系;非接触式测量法与橡胶袋法的各龄期膨胀率测试值存在非线性的相关性关系;架百分表法与非接触式测量法的各龄期膨胀率测试值存在线性相关关系。且上述相关性很高,因素相互间存在很好的相关性。

(4)橡胶袋法中用于标示体积膨胀的水随水泥水化温度会发生变化,进而会产生一定的温度体积变形,故橡胶袋法试验宜采用恒温水浴法进行,以提高试验结果的准确性。

参考文献

[1]邵正明,王强,邹新,等.国标《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T 50448技术要求解析[J].交通建设与管理,2009(7):89-93.

[2]Grouting specifications committee.Post Tensioning Grouts Specifi-cations[R].America,2002.

[3]谷坤鹏.后张预应力高性能灌浆料的配制试验研究及性能分析[J].水运工程,2008(3):21-26.

[4]ASTM C827—2010,Standard Test Method for Change in Heightat Early Ages of Cylindrical Specimens of Cementitious Mix-tures[S].

[5]Ei-ichi Tazawa,Shingo Miyazawa,Tetsurou Kasai.Chemical shrin-kage and autogenous shrinkage of hydrating cement paste[J].Ce-ment and Concrete Research,1995,25(2):22-23.

[6]何锦华,田倩,费治华.一种无收缩预应力混凝土高性能灌浆材料的研究与应用[J].混凝土与水泥制品,2004(6):13-15.

[7]吴士金,朱少钱.后张法有粘结预应力混凝土灌浆用膨胀剂的试验研究[J].公路交通技术,2009(3):39-41.

花鸟瓷画的现状与展望 篇7

到了近代，“珠山八友”对传统粉彩实施大胆改革，创造了文人瓷画新粉彩。其中，专事花鸟草虫鱼藻的有邓碧珊、毕伯涛、程意亭、刘雨岑、徐仲南等，他们在继承传统工艺的同时多有创新。如刘雨岑的“水点桃花”，毕伯涛的“没骨花卉”等等，他们的瓷上花鸟画，构图新颖，用笔秀丽，水墨淡彩，清润明丽，深为世人喜爱。

新中国成立后，花鸟瓷画更是人才辈出。这个时期的花鸟瓷画家既有陶瓷美术家刘雨岑、余瀚清、汪以俊、章仕保、张景寿、刘仲卿、邓肖禹等老一辈花鸟画家，还有张松茂、刘平、辛青山、陆如、向巧云、黄卖九等瓷苑花鸟创作新秀，画家们通过花鸟画传达着对新生活的热爱，创作了许多传世的花乌瓷画的艺术品。如：张松茂的《牡丹富贵》瓷板画，汪以俊的《六鹤同春》瓷板画，张景寿的《百鸟朝凤》四条屏，邓肖禹的《鸡——新生活》花瓶等，以新颖的构思，俊秀的笔墨，丰富的设色，综合的装饰，体现了整体超高水平，把花鸟瓷画推向新的高峰。

新的历史时期到来，瓷都花鸟画在多元化艺术的影响下，呈现出勇于探索的新面貌。瓷画家们越来越多自觉地以当代意识去贴近生活，走向自然，在主观感受和内心世界的表达上，在艺术语汇形式技巧的完善和艺术个性的发挥上进行了积极的富有成效的探索，并得以突破，从而拓宽了题材意蕴、语汇技巧、材质更新的新领域，显示出多姿多态，生机勃勃，百家争鸣的景象。

当前，有不少艺术工作者为继承和发扬花鸟瓷画传统风格而努力。这些人认为，瓷上花鸟画应发扬传统，强化景德镇的传统风格，保护这笔优秀的文化遗产，也就是保持了艺术的民族性。他们不为市场所惑，兢兢业业地以传统工艺为拿手，绘制传统的题材，其中不乏优秀的精品。如：余永达和程海珍夫妇，原是艺术瓷厂的彩绘高手，他们夫妇画填配合，绘制的工笔花鸟《百鸟争春》3.6尺四条屏获得上海工艺品博览会金奖。画中百鸟和花卉布局工整，构思巧妙，刚柔相济的线条，阴阳层次的渲染，丰富协调的施色，使作品闪烁着传统的精湛与辉煌。

也有不少人思变求新，继续走“外为中用”的道路。他们认为在改革开放的今天，中西文化的交流是必须的，花鸟瓷画只有吸收外来画风的养份，与之交融，才能有生命力，所以他们努力学习外画理论、风格、技巧，把传统与创新结合起来，在花鸟艺术语汇和形式表现的深入探讨与交汇的过程中产生创作的思想火花，给花鸟瓷画带来新的风貌。如陶瓷学院设计艺术院院长宁钢教授，把西方审美观和艺术风格融入花鸟瓷画创作中，采用了“泼墨斗彩”和“浅刻浮雕”的工艺，创作了《荷鹤》系列作品，画面以细腻的工笔荷花造型、贴金的仙鹤构成，具有浓郁的装饰性，恰似波斯金色彩画的风格，给人美的视觉享受。

当前，随着科技化时代的到来，艺术信息空前的繁荣，为我们广开思路提供了有效便捷的途径。通过艺术多元化的交流，花鸟瓷画正在发生着变化。

1、当今社会，艺术的主观性得到发挥。在大的文化艺术环境的影响下，陶艺工作者放开了思想，开辟了视野，开拓了创作空间，他们充分发挥主观能动性，以新的审美方式和风格去思考和创作花鸟瓷画。江西省工艺美术大师胡光震，以花鸟瓷画为专长。在几十年的传承与创新的实践中，把西方画风渗透到瓷画之中，以没骨之笔法，自然之境意，严谨之构思，与自己的人格情感融为一体，瓷上花鸟画令人耳目一新，形成主观个性化的表达方式。

2、各种风格艺术的交流影响，对景德镇釉上和釉下传统艺术绘画也产生了一种冲击。艺术家们在创新中探求突破，他们以抽象、印象的新思维，大胆地创作，获取花鸟大写意的新意；那种“简笔意绘”的文人水墨语言也在新思维中充实与演化，在变革中获得新生。中国工艺美术大师熊钢如老师，近十年来，以“鸡”为题材，凭造型准确的功底，用言简意赅的笔意，创作了富有变化的“鸡”系列瓷画。他的作品《铁骨铮铮》、《雄风》、《其乐融融》、《春风无悔花满枝》等，都传递了作者勤奋、向上、热情、尚善的情感。

智能建筑的发展与展望 篇8

摘要：智能建筑作为计算机和信息处理技术与建筑艺术相结合的产物，是当代建筑的主要特征。本文介绍了智能建筑的基本内涵，国内外的发展和未来的发展。

关键词：智能建筑发展

1智能建筑的基本内涵

1981年美国Hartford市的City Place Building(都市大厦)首次将各种管理系统综合，成功地建成了世界上第一个智能建筑(Intelli-gent Building)。智能建筑是现代建筑技术与现代通讯技术、计算机技术、控制技术相结合的产物，具有十分鲜明的信息社会的时代特征。概括来说，智能建筑是以建筑为平台，利用系统集成方法，将智能型计算机、通信及信息技术与建筑艺术相结合，通过对设备的自动监控，对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合，所获得的投资合理，适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活及更具人性化的建筑物。智能建筑的“智能化”主要是在一座建筑物内进行信息管理和对信息综合利用的能力。这个能力涵盖了信息的采集和综合、信息的分析和处理以及信息的交换和共享。也可以理解为智能建筑就是具备了综合信息应用和设备监控与管理自动化能力的建筑，它依托4C(即Computer计算机技术、Con-trol自动控制技术、Communication通信技术、CRI图形显示技术)技术，构建楼宇设备自控系统、通信网络系统、物业管理自动化系统，并把现有分离的设备、功能、信息等综合集成一个相互关联、统一、协调的系统，用以提供高技术的智能化服务与管理。

2智能建筑的发展现状

智能化建筑是为了适应信息时代，信息技术的快速发展和人们对建筑物的高效化、多功能化的要求应运而生的。自1984年美国哈特福特市建成了世界上第一座智能化大厦——“都市大厦”以来，如今美国新建和改建的办公大楼已有70％以上为智能建筑。日本从1985年始建智能化大厦，并制定了从智能设备、智能家庭到智能建筑、智能城市的发展计划，目前已有65％以上的建筑实现智能化。新加坡政府计划将新加坡建成“智能城市花园”，韩国计划将其半岛建成“智能岛”，印度于1995年起在加尔各答的盐湖开始建设“智能城”，英、法、德等国也相继在这一时期发展各具特色的智能化建筑。我国对于智能建筑的研究始于20世纪90年代。1990年的北京发展大厦为我国的智能建筑的发展奠定了基础。经过几年的研究，到1997年我国建成了上海博物馆和天津的今晚大厦，其中今晚大厦被称为是中国化的准智能建筑。中国政府有关部门对智能建筑的发展比较重视，并采取了相应的部署和措施。目前国内智能小区和智能住宅正以不可阻挡的迅猛势头在全国普遍展开，各种档次智能小区与智能住宅正如雨后春笋般兴建在中国国内，其数量之多、发展速度之快，位居全球之首。中国加入WTO以及北京2008年举办奥运会，对世界、对中国都是一件大事，对中国建筑业，对中国智能建筑行业更是一件大事，中国智能建筑市场充满无限商机，也充满着挑战。国内智能建筑市场广阔，据不完全统计，目前国内智能建筑的投资约占建筑总面积的5％～8％，有的地区可达10％。根据国家统计局的数据，过去五年内全国各地共完成房地产开发建设投资22042.22亿元，若其中四分之一建筑实施智能化系统工程，并且以6％计算智能化系统工程投资，那么在过去五年内建筑智能化系统工程投资已达330亿元。中国加入WTO后，经济发展的国际化对办公建筑的智能化水平提出了更高要求，不仅对新建办公楼，而且对量大而面广的已有办公建筑的改造都提出了智能化需求。2008年北京为举办奥运会，同时提出了“数字奥运”的口号，北京为实现这个目标将要建设众多数字化设施，这包括：2008年奥运会的技术指挥中心、数据中心、信息资源中心和网络管理中心、安全监测中心及22个现代化的体育场馆。提高场馆设施的智能化水平，这些本身就会增加对建筑智能化系统的需求，更为重要的是这些智能化系统的建设将会起到示范和推广作用，必将极大地推动智能建筑的进一步发展。

3智能建筑的未来发展趋势

第一，智能数字化社区。近年来智能住宅小区发展迅速，随着计算机的普及以及网络的开通，住户更多着眼在网络所提供的现实功能，也就是说智能小区的建设绝不仅是其硬件的设置，如社区布线、接入网、节点建设等等，还要注意到网络接通后的信息资源建设和提供的服务功能建设，网上购物、网上医疗，保健咨询、网上教育、生活顾问等。实际上，从发展远景上看，网络建设的前途无限光明，智能住宅小区建设方兴未艾，充满着无限生机。第二，绿色智能建筑。绿色与智能建筑作为实施可持续发展战略的任务之一，已被世界许多国家所接受，建筑环境的持续性与自然化是绿化的大方向。未来城市的生活环境都要全面绿化与智能，这将是一个无污染、无辐射的世界。第三，节能智能化建筑。如何采用高科技的手段，节约能源和降低污染应成为智能建筑永恒的话题。智能建筑的能耗是评价智能化系统与运营管理水平的重要指标，目前我国经济高速发展时期，能源高度紧张，建筑物节能改造更是智能建筑后续发展的重要内容。

4结束语

灌浆材料的发展现状与展望 篇9

土地的沙漠化引起了一系列严重的生态环境与社会问题,对人类生存构成了巨大的威胁。我国则是沙漠化现象十分严重的国家之一,沙漠化对我国的经济发展和社会进步造成了十分严重的影响[1]。因此,沙漠化治理作为一项重要国策,受到高度重视。

沙漠化治理的关键是防沙固沙。1949年以来,我国科研工作者已摸索出了100多种沙漠化治理技术和防治模式[2],其中比较成熟的固沙方式是工程固沙和生物固沙。但是由于这些防治技术均存在成本高、收效低、劳动强度大、施工进度慢等问题,没有得到普遍推广和有效实施。近年来,化学固沙技术和新型化学固沙材料因其高效、廉价、快速、方便而日益受到关注。

化学固沙是指利用化学材料与工艺,在易于发生沙害的沙丘或沙质土地表面形成固沙、保水的固结层,从而达到控制沙害、提高沙地生产力的目的[3]。国外化学固沙的研究始于20世纪30年代,到50年代有了较大发展。迄今为止,世界上已有40多个国家研制出了150多种化学固沙材料,部分材料已投入到沙漠化治理实践当中。我国在20世纪60年代出现了化学固沙的研究与试验,并取得了一定的效果[4]。

传统的化学固沙材料可分为:水泥浆类、水玻璃类、石油产品类和高分子聚合物高吸水树脂类[3]。而新型化学固沙材料及其技术在考虑固沙效果的同时,更为重视材料制备和使用过程中的生态环境协调性,使其具有使用性能好、资源与能源消耗少、与生态环境相容性好等优点。与传统的化学固沙材料相比,新型化学固沙材料具有更大的发展潜力和实用性。新型化学固沙材料包括:对工农林业副产品进行改性处理的生态环境固沙材料、利用微生物技术的微生物固沙材料和有机-无机合成的复合固沙材料等几大类。

1 生态环境固沙材料

生态环境固沙材料(Ecological environment sand-fixing materials)是指利用工农林业副产品对其进行特殊处理,改变其物理及化学性能从而满足固沙要求的新型固沙材料。

1.1 木质素类固沙材料

木质素类固沙材料(Lignin sand-fixing materials)是制浆废液经化学改性制备而成的一种新型固沙材料。自20世纪60年代起,前苏联就曾研究木质素磺酸盐在沙土稳定中的应用。木质素磺酸盐喷洒在沙土表面后,与表层的沙土颗粒结合,通过静电引力、氢键、络合等化学作用,在沙土颗粒之间产生架桥作用,促进沙土颗粒的聚集,使得表层沙粒彼此紧密结合,形成具有一定强度的致密固结层, 从而达到固沙的目的。

1981年, Zaslavsky等报道了利用木质素磺酸盐与乙烯基类单体接枝共聚制备土壤改良剂的方法,并指出该改性产物可用于抵御土壤风蚀[5]。国内对于造纸废液(亦称黑液)的利用始于20世纪90年代,吴玉英等利用固体烧碱、苯酚和甲醛对造纸黑液进行处理,反应后最终生成木素-苯酚-甲醛缩合物,采用此固沙剂进行固沙可使沙层坚实度提高44倍,固沙后的沙层不仅不会妨碍雨水渗透,而且具有保水和抗风化性能[6]。南京林业大学经过3年在宁夏沙化地区的木质素固沙与植被恢复相结合的研究结果表明,该固沙剂具有见效快、可降解、成本低等优点, 实现了化学固沙和生物固沙的有机结合[7]。随后金永灿等[8,9,10]对木质素固沙材料进行了深入的研究,并对制浆废液、纯化碱木质素和分离半纤维素进行改性合成,纯化碱木质素与脲醛呈现出良好的交联反应性能,其合成产物用于固沙的抗压强度较好,在利用制浆废液合成固沙材料时,应将尿素质量分数控制在10%~20%。同时对固沙材料结构特性进行了分析,发现交联反应主要发生在木质素的愈创木基和对-羟基苯基结构上,并且愈创木基结构与对-羟基苯基结构发生交联反应的概率基本相同,此固沙材料的固沙强度与木质素C5位交联程度呈现良好的线性关系。在野外试验中,此固沙剂可减缓水分蒸发,对植物的发芽、生长及生物量积累均起到了良好的作用。另外,Z.Dong等对造纸废液进行浓缩分离后提取木质素磺化盐,并使用丙烯酸和甲醛与其发生接枝共聚反应生成一种新的固沙材料,此材料具有很好的水溶性和潜在的生物降解能力,与其他固沙材料相比,具有更高的抗压强度和抵抗风蚀能力[11]。

传统的碱回收废液治理方法也有诸多的问题,比如:投资大、工序多、操作复杂、运行费用高且回收率低,所以无法得到推广应用。何秀院等改进了麦草蒸煮工艺,采用氧化镁、液氨、尿素、亚硫酸等对生态环境有益的环保型原料,来代替传统的亚硫酸钠。废液中不仅含有大量的木质素、半纤维素、腐殖酸等有机质,而且还含有一定的氮、钾、镁等无机营养元素,对其进行改性处理后再复配一定的沥青乳液,制作成专用的环保型固沙保土有机肥。此固沙剂不但能够完全利用造纸废液,而且固沙效果明显、抗风蚀性能很好,由于其有机质含量近40%,能增加沙漠和沙地养分,有利于沙漠植物长期生长[12]。

目前研究的木质素固沙材料均具有很好的水溶性,适用于干旱地区,但对此类材料在短时降雨条件下的特性研究很少。作为有机高分子材料,探讨其在潮湿或是降雨环境下的力学特性将有利于木质素固沙材料的实际应用。

1.2 废塑料改性类固沙材料

改性废塑料类固沙材料(Modified waste plastic sand-fixing materials)是通过物理和化学方法对废塑料进行改性处理,生成可以用来固沙的环保材料。随着日常生活中产生的废塑料不断增加,治理和利用废塑料的问题也迫在眉睫。在废塑料的利用方面,国内外学者进行了大量的工作。废塑料可用于污水处理的凝聚剂[13],用于汽车工业的汽油、柴油燃烧剂[14],用于建筑业的轻质混凝土[15],以及用于沙漠化防治的固沙材料等。

包亦望等以废泡沫塑料为主要原料,采用溶解法和裂解法对其进行改性处理,并加入添加剂生成白色粘稠状固沙材料,实验表明,此种固沙材料使沙砾粘聚成一层坚硬柔韧的薄层,覆盖于流沙表面,可以有效防止沙漠迁移和大风扬沙,而且具有长期稳定性、良好的保水性和提高沙漠中绿色植物存活率的特性[16]。废塑料也可以用来生产用于固沙的吸水保水材料,D.S.Achilias等采用溶解和再沉淀的方法,从塑料聚合物和废弃产品中提取出低、高密度的聚乙烯和聚丙烯[17]。秦玉芳等利用聚乙烯废塑料为原料,采用反相乳液聚合方法,与亲水性基团的丙烯酸(AA)及其盐接枝共聚合成吸水率为477.8g/g的高吸水性树脂[18]。

废塑料用于固沙领域的研究还很少,目前来看,用废塑料制作高吸水性树脂用于固沙是对处理废塑料的可行性方法,而对废塑料改性处理的固沙剂进行的野外实验较少,其固沙性能以及成本是否优于其他固沙材料还有待于考证,尤其是此类固沙材料的环境协调性还需要进一步研究。

1.3 栲胶类固沙材料

栲胶(Vegetable tanning extract)为单宁水浸提物的商品名。可从兴安落叶松、红皮云杉、云杉、樟子松、油柳、黑桦、白桦山杨、蒙古古栋等树种的树皮、果壳、树叶、树根和木材中提取栲胶。从化学结构看,单宁可以分为水解单宁和缩合单宁2大类型。而多元酚结构赋予植物单宁一系列独特的化学特性,能与多种金属离子发生络合或静电作用,具有两亲结构和诸多衍生化反应活性。因此作为一种重要林副产品,可以用作鞣革剂、减水剂、水处理、气体脱硫、金属防腐、油脂抗氧化,还可以作为护壁堵漏灌浆和固沙材料[19]。葛学贵等研制的植物栲胶高分子固沙材料,初始粘度低,渗透能力强,对沙的润湿胶凝性好,在催化剂作用下,可形成不同强度的、稳定的热固性高分子型凝胶,固沙体抗压强度为1.0MPa[20]。

2 微生物类固沙材料

微生物类固沙材料(Microbe sand-fixing materials)是利用沙漠生物结皮人工接种固沙或是从生物结皮中分离出可固沙的细菌,然后将制成的液体菌剂直接用于固沙的新型固沙材料。生物结皮(Biological soil crusts)广泛分布在世界的干旱、半干旱地区,它主要是藻、地衣、苔藓、菌生等同土壤颗粒相互作用,在土壤表面发育形成的一层特殊表面结构, 对防风固沙、区域生态环境变化以及物质能量交换都起到了很大作用。生物结皮层的胶结机理是藻体选择性地运动到黏土含量较高的微环境中,通过细胞表面高分子多聚糖的物理吸附,与土壤表面的细小颗粒形成错综复杂的网络,同时自由羧基类负电荷基团与基质中金属离子(Ca,Si,Mn,Cu等)因静电结合而胶结在一起,从而形成有机质层和无机层[21,22]。

我国对生物结皮的研究开始于20世纪80年代中后期,2000年以后沙漠生物结皮的研究进入快速发展时期,主要研究集中在:沙漠生物结皮水文特征及其对固沙植物的影响;生物结皮胶结机理和微结构特征;生物结皮的生物组成、分布特征及其环境特征等[23,24]。潘惠霞等从新疆古尔班通古特沙漠生物结皮的下层(沙物质层)分离出寡营养细菌(Oligotrophic bacteria), 在适当的环境中培养出液体菌剂。寡营养细菌具有黏性夹膜或厚的果胶质外壁,能分泌大量的黏液,即黏性多糖,通过具有黏性附属物的菌体和黏液可将矿物细粒粘结,形成球状表面团聚。在新疆吐鲁番盆地沙漠植物园流沙区直接喷洒菌液,形成了约6mm的结皮层,并减慢了土壤水分蒸发的速度,起到了很好的防止流沙表面活化的作用[25]。

微生物固沙材料能够适应干旱、营养贫瘠的环境,在我国应具有很广阔的发展前景,但目前的研究缺乏实用性,尤其在人工生物结皮恢复技术的研究和微生物固沙技术的沙漠化实地应用方面,需要深层次探讨。

3 有机-无机复合固沙材料

有机-无机复合固沙材料(Organic-inorganic composite sand-fixing materials),是针对无机固沙材料力学性能差、缺乏保水性等缺陷,通过在无机材料中添加有机组分而形成的一类新型固沙材料。最为常用的有机组分是高吸水性树脂[26],其特殊的三维空间网络结构使其具有优异的吸水保水性能[27],同时又能与水泥水化产生的Ca2+、Al3+作用,使合成后的材料具有更高的抗折强度、粘结强度、抗冲击性和抗疲劳度[28]。

李臻等以水玻璃为基础,通过对其改性或添加有机、无机胶凝剂进行复合,获得适于喷洒施工的液态高效复合固沙剂,在现场固沙试验中效果明显,固沙性能优于单纯的无机材料,其抗水性能、强度、抗老化性、抗冻融稳定性以及抗风蚀等性能均有很大提高[29]。另外,据报道由中国石油大学与中国石油兰州石化公司合作开发出的一种多功能乳状液膜固沙剂,其主要成分是重油(渣油、沥青)、膨润土、水玻璃,在此基础上加入多种功能添加剂,生产工艺和施工相对比较简单,实验结果表明:此法具有明显的集水和保墒增温、改善土壤结构、促进植物生长、抑制盐溃土表层积盐等作用[30]。

随着我国经济的发展,工业及建筑业废料也逐年增加,对矿渣、粉煤灰、硅粉以及建筑废料的利用也比较广泛,但将这些废弃物直接用于固沙体系还很少见。在20世纪90年代初林永昌曾提出设想,以废弃资源粉煤灰为主料设计固沙材料[31],但至今也未进入实质性研究。笔者认为,在无机废弃物中添加有机材料制成复合固沙材料具有可行性。首先,这些无机废弃物具有很大的比表面积,而且在激活剂的作用下均可以和普通沙子(主要成分SiO2)产生反应,生成C-S-H凝胶。其次,采用有机材料(乳化沥青、酚醛树脂、聚丙烯酰胺、丁苯胶乳等)用于固沙,技术相对成熟,有机固沙材料所具有的三维空间网络结构特性解决了无机材料脆性大、浸透性差以及保水性能差的问题。第三,工业和建筑业废料来源充足,相对其他固沙材料的原料,成本极低,便于大范围使用。

4 存在的问题及其展望

无论采用何种固沙材料,最终要解决的问题是:在为植物生长创造良好的水土环境的同时,永久性地改善生态环境,形成自然生态圈。虽然化学固沙材料能够提高地表沙土的稳定性和保水性,达到固定流沙、改良和治理荒漠化土地的目的,但很少有学者研究化学固沙材料在使用后期的处理问题。目前的化学固沙材料均为无毒产品,但如果后期不妥善处理,滞留在地表表层的大面积固沙材料的危害不亚于沙漠化。这样一来,我们在设计固沙材料的时候,就必须要考虑材料在使用后期对生态环境的负面影响,因此,材料的可降解性应该作为评价化学固沙材料是否优良的标准。

可部分降解有机-无机复合固沙材料是基于生态环境协调性而提出的一种新型固沙材料,郑州大学材料科学与工程学院和天津城市建筑学院材料科学与工程系正在做这方面的工作。该材料由水泥基材料、粉煤灰、可降解高分子材料、植物纤维以及营养包组成,能够形成3套强度网络,并在使用后期具有3套崩解与降解体系。其主要特点为:利用工业废弃物粉煤灰与地表SiO2发生二次胶凝反应,提高材料粘结性;加入的高分子材料降低了水泥基材料的脆性,同时两者互补提高了早期的粘结强度;植物纤维提高了材料的保水性,并有利于后期固沙材料的崩解与降解;控制可降解高分子材料的降解速率,能够达到植物生长周期的要求。对此固沙材料的性能进行了初步研究,实验结果表明该固沙材料具有较高的强度(大于7MPa)、良好的吸水保水性能以及可部分降解性,而且材料成本很低,具有实用价值。为了能够大范围推广,对该材料还需进一步深入研究,例如材料的降解机理以及降解速率的控制等是亟待解决的问题。