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稳定的ZrO2 基SOFC 中CeO2 夹层的

稳定的ZrO2 基SOFC 中CeO2 夹层的
稳定的ZrO2 基SOFC 中CeO2 夹层的

收稿:2006年12月,收修改稿:2007年2月 3国家自然科学基金项目(N o.90510006)资助33通讯联系人 e 2mail :keningsun @https://www.sodocs.net/doc/357050261.html,

稳定的ZrO 2基SOFC 中CeO 2夹层的

制备方法和作用机制

3

朱晓东 孙克宁

33

 周德瑞

(哈尔滨工业大学应用化学系 哈尔滨150001)

摘 要 Sm 、G d 和Y 掺杂的CeO 2夹层是解决固体氧化物燃料电池(S OFC )的电极和电解质间物理化学性质不相容问题的最佳材料,现已展示出广泛的应用前景。本文介绍了CeO 2粉体的各种合成方法以及对粉体性能的影响。综述了制备CeO 2夹层薄膜的各种方法,其中包括直流反应磁控溅射(reactively direct current magnetron sputtering )物理方法;火焰辅助气相沉积(flame assisted vapor deposition ,FAVD )和溶胶2凝胶法(s ol 2gel )

等化学方法;电泳沉积法(electrophoretic deposition ,EPD )、丝网印刷法(screen printing )和浸渍涂布法(dipping

deposition )等陶瓷成型方法,评述了这些方法的优缺点。详细介绍了近年来采用上述方法制备的CeO 2夹层薄膜的性能以及对电池性能的改进,论述了CeO 2夹层提高电池性能的作用机制。综合分析了这些制备方法的异同和特点,指出了该领域的发展前景。

关键词 固体氧化物燃料电池 掺杂的CeO 2夹层 稳定的Z rO 2

中图分类号:O61413;T M91114 文献标识码:A 文章编号:10052281X (2007)1121710208

Preparation and Mechanism of CeO 2I nterlayer in Stabilized ZrO 22B ased SOFC

Zhu Xiaodong Sun K ening

33

 Zhou Derui

(Department of Applied Chemistry ,Harbin Institute of T echnology ,Harbin 150001,China )

Abstract Sm ,G d and Y 2doped CeO 2interlayers have shown great promise for res olving the chemical incom patibility and physical mismatch between the electrode and the electrolyte in S OFC.In this paper ,CeO 2powders synthesized by different methods and their corresponding performance are reported.M oreover ,the preparing methods of CeO 2interlayer film and their properties are reviewed.These methods include physical ones like reactively direct current magnetron sputtering ,chemical ones such as flame assisted vapor deposition and s ol 2gel deposition ,and ceramic processes containing electrophoretic deposition ,screen printing and dipping deposition.The im provements in the cell performance by introduction of these CeO 2interlayers and the related mechanism are discussed in detail ,respectively.The sameness and differentness as well as advantage and disadvantage of these preparing methods of CeO 2interlayer film are elucidated synthetically.

K ey w ords s olid oxide fuel cells (S OFC );doped CeO 2interlayer ;stabilized Z rO 2

固体氧化物燃料电池(S OFC )是一种将化学能直接转化为电能的新型、洁净的发电装置,具有高效、便捷、对环境友好和燃料实用性强等优点,成为

国际上的研究热点

[1,2]

传统的S OFC 采用Y 2O 3或者Sc 2O 3稳定的Z rO 2

(Y SZ 或者SSZ )作电解质,以电子导体La 12x Sr x MnO 32δ

第19卷第11期2007年11月

化 学 进 展

PROG RESS I N CHE MISTRY

V ol.19N o.11

 N ov.,2007

(LS M)作阴极。后来人们发现La12

x

Sr x C o12y Fe y O32δ

(LSCF)混合离子导体材料对O2的还原反应具有更高的催化性能,以其作为阴极的电池拥有更高的放电性能[3—5]。但是含C o材料易与Y SZ(或SSZ)电解质间发生元素扩散和界面反应[6,7],且其膨胀系数远高于Y SZ(或SSZ),多次循环后会与Y SZ(或SSZ)分层从而影响电池寿命。梯度材料可以解决两种材料间在组成、结构和性质上的突变,故而可以改善电解质与阴极间的热膨胀匹配性,但是不能完全阻止界面反应和元素扩散,解决此问题需另辟道路。如果在电解质和阴极间制备一层与Y SZ(或SSZ)和阴极化学相容性较好的薄膜,同时这种薄膜具有较高的氧离子导电性,则有望解决这个难题。唯一符合这些要求的材料就是稀土元素或碱土元素掺杂的CeO2,特别是用G d2O3、Sm2O3和Y2O3掺杂CeO2得到的G DC[8]、S DC[9]和Y DC,其离子电导率较高。以G DC、S DC和Y DC作为阴极Π电解质间的夹层,不仅能抑制电极Π电解质界面反应和元素扩散,阻止高阻抗反应产物的生成,而且当G DC、S DC和Y DC的膨胀系数介于电极和电解质之间时,还可以改善两者之间的热膨胀匹配[10,11]。另外将其用于阳极Π电解质间,还可以提高阳极性能。

在当前对S OFC电极材料和电解质材料的性能研究较为成熟的条件下,开展电极和电解质间掺杂

的CeO

2

夹层材料的研究,为高性能电极材料的应用扫清障碍,对于S OFC的高性能化和商品化至关重

要。但是至今未见在稳定的Z rO

2电解质上掺杂的CeO2基夹层的研究总结。本文从粉体的制备方法、

夹层的制备方法和作用机制等方面,对掺杂的CeO

2

基夹层在稳定的Z rO

2电解质S OFC中的研究进展进行了综述。

1 掺杂的CeO2材料的物性及制备方法

111 掺杂的CeO2材料的物性

CeO2与Y SZ一样是具有萤石型结构的氧化物,

纯CeO

2

离子电导率低,用碱土金属氧化物或稀土金

属氧化物(Z rO

2

,CaO,La2O3,G d2O3,Sm2O3,Y2O3等)

以适当的浓度掺杂引入氧离子空位后,CeO

2离子电导率显著提高,成为氧离子的良导体[12—15]。其中G d3+、Sm3+和Y3+因为与Ce4+的离子半径接近,离

子结合能小,所以用G d

2

O3、Sm2O3和Y2O3掺杂CeO2得到G DC、S DC和Y DC,其离子电导率较高,被认为是很有希望的中温电解质[16—20]。但是在还原气氛下这几种材料中的部分Ce4+将被还原为Ce3+,

产生电子电导,使电池的开路电势降低,因此很难作为电解质使用[21—23]。然而由于掺杂的CeO

2跟Y SZ、SSZ电解质和LSCF阴极都具有良好的化学相容性,且离子电导率较高,因而非常适合作为夹层材料来改善电极Π电解质间的界面。

112 掺杂的CeO2材料的制备方法

常用的制备掺杂CeO

2基电解质材料的方法主要有固相反应法、热液合成法、溶胶2凝胶法、共沉淀法等。制备方法对粉末的性能有很大的影响。固相

反应法制备掺杂CeO

2固溶体是采用CeO2粉末和掺杂稀土金属和碱土金属氧化物粉末为原料,通过机械混合和高温扩散烧结的方法制备,虽然这种制备工艺相对简单,但机械混合很难使两种组分混合均匀,特别是达到原子水平的均匀程度。固溶过程需要原子的长程扩散[24,25],因此需要在高温下固相扩散反应。主要缺点是制备的粉末烧结性差,必须高于1600℃烧结才能得到95%以上的理论密度,电导率也相对较低;而且高温烧结导致电解质与电极不易共烧结,因为高温烧结会导致界面反应。

各种湿化学方法,如热液合成法、溶胶2凝胶法、共沉淀法等可以在相对低的温度下得到纯相掺杂固溶体,制备的粉末具有好的烧结性能,可以降低烧结温度。Pinol等[26]分别采用溶胶2凝胶法和固相反应两种方法制备S DC、G DC粉末,XRD分析表明,两种方法制备的粉末有相同的结构,但溶胶2凝胶法合成的粉末的烧结温度要比固相反应法合成的低很多。RECΠANK公司工业规模制备铈基粉末[27],采用第三代改进的化学方法,可以控制粉末的粒度分布和比表面,粉末具有很高的烧结活性,1200℃烧结得到95%的理论密度;1300℃烧结得到99%的理论密度。而第一代采用固相反应方法合成的粉末, 1600℃烧结才可以得到95%的理论密度。

Wen等[28]采用溶胶2凝胶法合成了纳米尺度的Ce0118Sm0112O0119(S DC)的粉末,粉末粒度为5—20nm,纳米尺度的粉末颗粒增强了烧结活性,1400℃温度下烧结得到96%理论密度。Peng等[29]采用G NP法制备S DC粉末,甘氨酸与金属离子的比例对粉末的性能有重要的影响。比例在113—210之间,1500℃烧结5h可以达到95%的理论密度。电导率在800℃为011082S?cm-1。Maric等[30]利用燃烧化学气相法制备的S DC、G DC的平均颗粒尺寸小于20nm,1150℃烧结5h可以达到99%的理论密度。

?

1

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第11期朱晓东等 稳定的Z rO

2基S OFC中CeO

2

夹层的制备方法和作用机制

交流阻抗谱测量800℃时S DC 和G DC 的电导率分别

为8S ?cm -1和10S ?cm -1

,500℃电导率都可以达到2

S ?cm -1。Jan 等[31]

通过优化草酸盐共沉淀工艺制备Y DC 粉末,采用流延法制备固体电解质膜。发现粉末干磨可以有效消除粉末的团聚,1400℃烧结2h 就可以得到致密的电解质膜。

2 掺杂的CeO 2夹层薄膜的制备方法

制备薄膜的方法很多,主要分为物理方法、化学方法和陶瓷成型方法。211 物理方法

物理方法主要包括物理气相沉积技术(physical

vapor deposition ,PVD )、离子镀膜(ion plating )和等离子喷涂(plasma spray )等。物理气相沉积是多种溅射技术的通称,它包括射频溅射(radio frequency sputtering )、直流反应磁控溅射(reactively direct current magnetron sputtering ,RDC MS )和粒子束增强沉

积(ion 2beam 2assisted deposition )等[32,33]

。目前仅有直流反应磁控溅射法被用于制备CeO 2夹层。

图1 用直流反应磁控溅射法在LS M 基体上制备的Y SZ 2

G DC 双层的截面形貌

[40]

Fig.1 SE M cross 2sectional micrograph of Y SZ 2G DC bilayer deposited by reactively direct current magnetron sputtering on LS M substrate

[40]

RDC MS 工艺过程是利用高能粒子或激光等轰

击靶材,在与表面的原子或分子进行能量交换后,靶材原子和分子从靶材表面飞出,沉积到基片表面形成薄膜。这种方法得到的电解质薄膜具有工艺温度较低、与基片附着性好、薄膜组织致密、易控制等优

点,但需要在高真空下制备薄膜,成本较高[34]

Tsai 等[35,36]

首次采用直流反应磁控溅射法制备了一层阳极Y DC 夹层,降低了阳极界面阻抗,表明Y DC 的混合电导在增强阳极电荷传输过程中起到

了关键作用,提高了S OFC 的性能。类似地,他们在Y SZ 阴极侧也制备了Y DC 层,使阴极的阻抗降低了

大约10倍,功率密度提高了5倍[37—39]

。Brahim

等[40]

采用直流反应磁控溅射技术制备了一层阴极

G DC 夹层(图1),呈致密的栏状结构,优化了G DC 2Y SZ 双层的总电导。212 化学方法

化学方法主要包括溶胶2凝胶法(s ol 2gel )、电化学气相沉积(electrochemical vapor deposition ,E VD )、化学气相沉积(chemical vapor deposition ,C VD )、火焰辅助气相沉积(flame assisted vapor deposition ,FAVD )

和喷雾热解法(spray pyrolysis )等[41—43]

。目前用于制备CeO 2夹层的方法有两种。

(1)火焰辅助气相沉积

火焰辅助气相沉积技术是一种将喷雾热解和火焰合成技术结合在一起的沉积方法。这种方法设备简单(图2),可在空气中操作。通过火焰将溶液在空气气氛下喷出并分解,发生燃烧反应,溅射到热的基质上生成稳定的薄膜。整个沉积过程在相对较低

的温度下进行,沉积速度较快[44]

,但对技术要求较高

图2 研究中用到的FAVD 设备[44]

Fig.2 A sketch of the FAVD apparatus used in this research

[44]

 

Charojrochkul 等

[45]

采用火焰辅助气相沉积技术

分别制备了阴极Y DC 和G DC 夹层薄膜(图3)。引

入Y DC 使LS M 阴极的界面阻抗降低了20%,LSC 阴极的界面阻抗降低为原先的3‰;而引入G DC 夹层使LSC 阴极的界面阻抗降低为原先的1‰。另外由于G DC 的热膨胀系数在Y SZ 和LSC 之间,降低了产生在S OFC 结构中的残余应力,解决了LSC 阴极在Y SZ 电解质表面会产生裂纹的难题。

(2)溶胶2凝胶法

溶胶2凝胶法制备薄膜是借助于胶体分散体系

的一种制备方法[34,45]

,一般先在有机溶剂中溶入适宜浓度(10%—50%)的金属醇盐,并加入催化剂、螯合剂和水等制成溶胶。溶胶是由含结晶水氧化物、氢氧化物或有机物的稳定、分散(尺寸2—1000nm )的胶状单元组成。然后采用甩胶、喷涂、浸渍提拉或

?

2171?化 学 进 展

第19卷

图3 LSCΠY DCΠY SZ的截面图[45]

Fig.3 A cross2section of LSCΠY DCΠY SZ[45]

 

旋转涂膜等技术使醇盐溶胶均匀地涂在基片表面,

醇盐吸收空气中的水分后发生水解和聚合,逐渐变成凝胶,经预烧后得到一层干燥薄膜,多次涂敷后再烧结便可制得所需的薄膜。该法的主要优点是:反应在室温下进行、具有原子或分子水平的均匀性、纯度高、烧结温度低、设备简单、可制作大面积薄膜。但是用这种方法制备的膜容易包裹气孔,致密性不好。

T ao等[47]通过溶胶2凝胶工艺将G DC夹层制备在Y SZ电解质和(La

0175

Sr0125)Cr015Mn015O32δ(LSC M)阳极间。通过电化学阻抗谱研究,发现当引入G DC夹层后,可以将800℃时阳极极化阻抗大大降低,甚至基本可以忽略。Uchida等[48]在Y SZ电解质和La016Sr014C oO3(LSC)阴极间制备了S DC夹层,得到较为致密且厚度只有1μm的S DC夹层薄膜,降低了阴极的过电势和极化损失。

213 陶瓷成型方法

S DC、G DC和Y DC是典型的陶瓷材料,因此采用精密陶瓷材料的加工方法,在制作工艺和生产成本上会有很大的潜在优势,尤其是对比能量较高的平面型燃料电池的开发,更有广阔的应用天地。陶瓷成型技术[41,49]主要有电泳沉积法(electrophoretic deposition,EPD)、注浆成型法(slip casting)、离心浇铸法(centrifugal casting)、流延法(tape casting)、丝网印刷法(screen printing)和浸渍涂布法(dipping coating),

目前已经被用于制备掺杂的CeO

2夹层的方法有如下3种。

(1)丝网印刷法

丝网印刷法是由掺杂的CeO

2粉体、有机黏结剂和增塑剂调成高黏度浆料,通过一个转动的涂刷器涂到一个覆盖了基片的细线纱网上,然后在高温下烘干、烧结,从而得到薄膜的方法[34,50]。由于丝网印刷的薄膜是在高温条件下干燥、烧结,要得到高质量的薄膜,烧结温度、时间和气氛的控制非常重要。用该方法制备电解质薄膜可实现自动化生产,适用于规模化生产,不足之处是制备的薄膜易出现裂纹。

Mai等[51]采用丝网印刷法制备了G DC夹层。

G DC夹层呈多孔状,引入夹层后形成的LSCFΠG DCΠY SZ界面的结合情况远远好于无夹层时LSCFΠY SZ

界面的结合,降低了界面阻抗。以La

0158

Sr014C o012 Fe018O32δ为阴极,以G DC为夹层的电池运行了5000h,进行持久性测试,每1000h衰减110%—115%,这对于单电池来说相当高。导致衰减的原因

可能包括SrZ rO

3的进一步生成和微观结构的粗化。K ikuchi等[52]以S DC代替G DC作为夹层,进一步提高了电池的功率密度。电化学阻抗谱研究显示S DC 阻挡层电池的内阻约为G DC阻挡层电池的1Π5,是无阻挡层电池的1Π15。Simner等[53—55]采用丝网印刷法制备了S DC,得到了较为致密的厚约5μm的夹层(图4)。将电池放电性能提高了50%,在750℃和017V下功率密度可达900mW?cm-2。通过在Sm位掺杂C o、Cu、Fe或Ni等元素,增强了S DC的烧结行为,但是不能提高其致密度

图4 LSFΠS DCΠY SZ的截面图[52]

Fig.4 A cross2section of LSFΠS DCΠY SZ[52]

 

(2)电泳沉积法

电泳沉积是一种古老的制膜工艺[32]。其基本原理是在直流电场的作用下,使分散于悬浮液中的带电粒子向电极移动,最终沉积在电极上形成薄膜。它包括两个过程:电泳和沉积。电泳是悬浮液中的带电粒子在电场作用下向电极方向运动,沉积是带电粒子在电极上凝聚形成致密的膜层。其优点是成膜时间短,基底形状不受限制,沉积的薄膜较均匀,膜的厚度可以通过改变沉积时间和外加电压来控制,且设备简单,成本较低,适于大面积薄膜的制备。其缺点是难以制备较厚的致密薄膜。

K obayshi等[12]采用电泳沉积法在SSZ电解质与

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3

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?

第11期朱晓东等 稳定的Z rO

2基S OFC中CeO

2

夹层的制备方法和作用机制

La 016Sr 014C oO 32δ(LSC )阴极间制备了厚约2μm 的G DC 阻挡层(图5)。使LSC ΠSSZ 阻抗降低了两倍左右,在

800℃达114Ω?cm 2

,但是仍大于Pt 2SSZ ΠSSZ 系统各部

分的阻抗,不能令人满意。可能因为2μm 厚的G DC 薄膜呈多孔结构,对LSC 的保护不够充分。更厚的

G DC 也许有利于抑制SSZ 与LSC 间的反应,但是采

用电泳沉积法将G DC 阻挡层增厚到5、10和20μm 时,在共烧结过程中会出现裂纹

图5 LSC ΠG DC ΠSSZ 的截面图

[12]

Fig.5 A cross 2section of LSC ΠG DC ΠSSZ

[12]

 

(3)浸渍涂布法

传统的浸渍涂布法是将基体浸渍在浆料槽中,

然后以合适的速度取出,如此重复几次[56]

Shiono 研究组[57]、Nguyen 研究组[58—60]

和Ts oga 研究组[61]

等分别制备了3—6μm 厚的G DC (图6)和

1μm 厚的S DC 阴极侧夹层,都能在800℃将阴极的

面积比电阻从1—3Ω?cm 2

降低到0103—0109Ω?cm 2

。G DC 虽然较厚但是呈多孔状,S DC 虽然较薄但

是较为致密,有效地抑制了LSC 阴极同SSZ 电解质之间的反应

图6 在SSZ 片上1200℃制备的G DC 薄膜典型的表面

(a )和截面形貌(b )[60]

Fig.6 T ypical sur face (a )and cross 2section (b )SE M images of G DC films prepared on SSZ disks at 1200℃

[60]

Nguyen 等

[58]

在研究管式S OFC 时,对传统的浆

料浸渍涂布法进行了改进。将管竖直固定在槽中,管内压强通过真空泵略微降低,在浆料流过管的外

表面并通过槽底部的出口排出的过程中,使G DC 浆料薄膜沉积在管的外表面。降低管的内压可以驱除吸附在管的表面和浆料之间的气泡。经过改进后浸渍一次即可,成功地抑制了LSC 阴极和Y SZ 电解质间的固相反应。

3 掺杂的CeO 2夹层的作用机制

CeO 2夹层应用在S OFC 中,改善了电极Π电解质

的界面,提高了电池的整体性能,但其作用机制并不仅限于抑制电极和电解质之间的界面反应和元素扩散,在具体应用时还存在以下几种不同的作用机制。

(1)抑制电极Π电解质的界面反应和元素扩散

S OFC 是一个集多种元件于一身的复杂系统,各

元件间良好的化学相容性是S OFC 能长期稳定运行的前提,而对氧气的还原反应具有很高催化性能的LSCF 阴极却存在同稳定的Z rO 2电解质之间发生化

学反应和元素扩散、生成高阻抗反应产物导致电池

放电性能大幅下降的问题。将CeO 2夹层嵌在LSCF

阴极和电解质之间,大大改善了电池性能,其主要作用表现在抑制电极Π电解质的界面反应和元素扩散

[62—64]

,阻止高阻抗反应产物的生成,降低界面

阻抗。

(2)改善阴极和电解质之间的热膨胀匹配

S OFC 能长期稳定运行,其各元件间必须具有良

好的热膨胀匹配性,否则在多次热循环和大电流放电后,易发生元件间的分层甚至导致电池解体。含C o 的LSCF 阴极的膨胀系数远远大于稳定的Z rO 2

电解质,因此将膨胀系数介于电极和电解质之间的CeO 2夹层引入后,可以改善两者之间的热膨胀匹配

性,提高电池的稳定性和寿命[12,13,45]

(3)提高氧的表面交换速率,降低阴极极化

Tsai 等

[37—39]

制备了阴极侧Y DC 夹层,发现有

Y DC 阴极夹层的电池比没有夹层的电池表现出低

约5倍的欧姆损失和高约5倍的功率密度。在任一工作温度下,引入Y DC 夹层使阴极阻抗降低了大约10倍。这个值同Y DC 和Y SZ 的氧表面交换系数的

比值相接近,表明用阴极ΠY DC 界面取代阴极ΠY SZ 界面,提高了氧的表面交换速率,降低了阴极过电势和电解质欧姆损失,得到了比以前报道的在低温时更高的功率密度。

(4)控制O 2和含Cr 蒸气的还原反应的相对速度,保护阴极免受Cr 蒸气的毒化

S OFC 的工作温度在600—1000℃,如此高的工

?

4171?化 学 进 展

第19卷

作温度限制了连接体材料的选择,目前高温S OFC

的连接体材料为LaCrO

3

,中温S OFC的连接体材料为含Cr的不锈钢合金,这些含Cr材料的表层在高温氧化气氛下形成含Cr蒸气,挥发进入电化学反应

点,发生电化学还原反应生成Cr

2

O3,沉积在阴极上,造成了阴极性能的退化[65]。解决这个问题时,大多数研究者集中于通过在合金表面喷涂保护层或在阴极上构造蒸气势阱层以降低含Cr蒸气压强[66,67],然而这些措施会影响他们的寿命。Y asuda等[68]从控

制O

2和含Cr蒸气的电化学还原反应的相对速度这一全新思路入手,在LSCF和Y SZ之间制备了一层S DC,发现引入S DC夹层后,阴极的过电势降低了2Π3。通过150h的长期稳定性实验,发现S DC大大降低了阴极性能的退化,有效避免了Cr的毒化作用。这样就通过阴极Π电解质界面修饰技术,解决了由连接体合金材料挥发出来含Cr蒸气的毒化作用导致的阴极性能衰退这一关键问题。

(5)提供了比Y SZ更粗糙的表面,扩大了阴极的有效面积

阴极的电化学氧化反应发生在阴极Π电解质Π氧气三相界面上,因此阴极Π电解质的界面情况尤为重要,除了这两相间结合紧密以降低界面阻抗外,如何增大电解质的比表面积以扩大电化学反应点就成为十分重要的问题。普遍采用砂纸打磨等机械手段使

电解质表面粗糙化。Nguyen等[59]通过在La

12x Sr x C oO32δ(LSC)和SSZ之间制备S DC夹层,将阴极的面积比电阻降低到0106Ω?cm2。S DC夹层对阴极性能的改进显示它抑制了电解质Π阴极界面固相反应,另外与夹层相对电解质更高的表面粗糙度也有关系,扩大了SSC阴极的有效面积。

(6)促进了燃料的化学吸附解离,降低了阳极极化

G DC夹层用在Y SZ基S OFC阴极侧可以抑制Y SZ同阴极间的固相反应和元素扩散,用在Y SZ阳极侧则可以改善阳极性能。T ao等[47]将G DC夹层

制备在Y SZ电解质和(La

0175

Sr0125)Cr015Mn015O32δ(LSC M)间,在800℃时阳极极化阻抗大大降低,甚至基本可以忽略。当以甲烷作燃料气时,G DC还可以消除碳沉积现象。G DC夹层对阳极性能的改善,同避免界面反应和元素扩散无关,因为Y SZ和LSC M 之间具有良好的化学相容性。可能是在还原气氛下,铈基材料会产生Ce4+ΠCe3+混合化合价,在增强阳极电荷传输过程中起到了关键作用,促进了燃料化学吸附的解离,增大了阳极表面燃料气的传输速率,扮演了阳极反应催化剂的角色,从而降低了阳极化[6,69]。

4 前景与展望

综合比较燃料电池电解质CeO

2

夹层薄膜的制备方法,FAVD、RDC MS和s ol2gel可以以金属盐为原

料,直接反应制备CeO

2薄膜;EPD、浸渍涂布和丝网

印刷等方法则必须以CeO

2粉末为原料,首先制备性能合适的Y SZ粉料,才能进一步加工成薄膜。RDC MS和FAVD方法可以一步到位,成型的同时生

产CeO

2薄膜;EPD、s ol2gel、浸渍涂布和丝网印刷等

方法均需要两步,即先成型CeO

2薄膜,再经过高温烧结形成最终制品。从成膜质量上,RDC MS和FAVD方法制得的薄膜都比较好;s ol2gel、浸渍涂布和丝网印刷等方法制得的薄膜也能满足要求,但EPD沉积的薄膜致密性不太好。从生产成本上分析,由高到低依次是RDC MS、FAVD、EPD、浸渍涂布、s ol2gel和丝网印刷。目前,制备CeO2夹层薄膜使用较多的是丝网印刷和反应溅射法。最适合大工业化生产、成本低廉的是陶瓷薄膜成型方法,市场前景广

阔[41]。然而,选择CeO

2

夹层薄膜的制备方法必须

同时考虑到S OFC其它元件特别是电解质的制备方法,这样不仅可以使不同材料间具有更好的物化相容性,而且可以降低成本。

国外对于G DC、S DC和Y DC夹层材料的研究已经比较广泛,但国内对此开展的研究仍然较少。用于制备G DC和S DC的原料G d、Sm、Y和Ce都属稀土元素,我国稀土资源储量占到世界的80%[70],具有极强的资源优势。加大S OFC夹层材料的研究力度必将对形成我国S OFC的自主知识产权有重大的促进作用。

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?化 学 进 展第19卷

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第11期朱晓东等 稳定的Z rO

2基S OFC中CeO

2

夹层的制备方法和作用机制

氧化锆陶瓷

112 40 氧化锆陶瓷 编辑 白色,含杂质时呈黄色或灰色,一般含有HfO2,不易分离。在常压下纯ZrO2共有三种晶态。氧化锆陶瓷的生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体,氧化锆超细粉末的制备方法很多,氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、石灰熔融法、等离子弧法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。 目录 1简介 2种类特点 3粉体制备 4生产工艺 5应用 6增韧方法 1简介

氧化锆陶瓷,ZrO2陶瓷,Zirconia Ceramic 2种类特点 纯ZrO2为白色,含杂质时呈黄色或灰色,一般含有HfO2,不易分离。世界上已探明的锆资源约为1900万吨,氧化锆通常是由锆矿石提纯制得。在常压下纯ZrO2共有三种晶态:单斜(Monoclinic)氧化锆(m-ZrO2)、四方(Tetragonal)氧化锆 (t-ZrO2)和立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2),上述三种晶型存在于不同的温度范围,并可以相互转化: 温度密度 单斜(Monoclinic)氧化锆(m-ZrO2) <950℃ 5.65g/cc 四方(Tetragonal)氧化锆(t-ZrO2) 1200-2370℃ 6.10g/cc 立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2) >2370℃ 6.27g/cc 上述三种晶态具有不同的理化特性,在实际应用为获得所需要的晶形和使用性能,通常加入不同类型的稳定剂制成不同类型的氧化锆陶瓷,如部分稳定氧化锆(partially stabilized zirconia,PSZ),当稳定剂为CaO、 MgO、Y2O3时,分别表示为Ca-PSZ、 Mg-PSZ、 Y-PSZ等。由亚稳的t- ZrO2组成的四方氧化锆称之为四方氧化锆多晶体陶瓷(tetragonal zirconia polycrysta,TZP)。当加入的稳定剂是Y2O3 、CeO2,则分别表示为Y-TZP、Ce-TZP等。 3粉体制备 氧化锆陶瓷的生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体,氧化锆超细粉末的制备方法很多,氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、石灰熔融法、等离子弧法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。粉体加工方法有共沉淀法、溶胶一凝胶法、蒸发法、超临界合成法、微乳液法、水热合成法网及气相沉积法等。 4生产工艺

氧化锆分析仪原理、结构及安装

氧化锆分析仪 一:产品概述 ZOY-4系列智能氧化锆氧量分析仪是一种实用可靠的自动化分析仪表。能与各种电动单元仪表、常规显示记录仪表及DCS集散控制系统配合作用,可对锅炉、窑炉、加热炉等燃烧设备在燃烧过程中所产生的烟气含量进行快速、正确的在线检测分析。以实现低氧燃烧控制,达到节能目的,减少环境污染。ZOY-系列智能氧化锆氧量分析仪有ZOY型氧化锆探头(一次仪表)和ZOY氧量变送器(二次仪表)二部分组成。 二:工作原理 氧化锆锆管是一种金属氧化物,在高温下形成固态电解质具有传导氧离子的特性。被测气体(烟气)通过探头过滤器,进入氧化锆锆管的内侧,参比气体(空气)通过自然对流进入探头氧化锆锆管的外侧。当锆管内外侧氧浓度不同时,在氧化锆锆管内外两侧间会产生氧浓差电动势。 三:型号规格及技术指标

①基本误差:<±2%F·S,仪表精度1级 ②量程:0~5%O2;0~10%O2;0~20%O2;0~25%O2 ③本底修正:-20mV~+20mV ④被测烟气温度:ZOY-4型低于700℃(低温型)ZOY-5型700~1000℃(高温型) ⑤输出信号:可扩展双路隔离输出,0~10mADC和4~20mADC,采取光电隔 离,直接和计算机联网。 ⑥负载能力:0 ~1.2ΚΩ或0~600Ω ⑦环境条件:0~50℃;相对湿度<90% ⑧电源:220V±10%,50Hz ⑨功耗:变送器约8W,加热炉平均约50W ⑩响应时间:90%约3秒 四:安装方式 1、安装点的选择安装点的烟气温度应符合相关要求,一般来说,烟气温度低,检测器使用寿命长,烟气温度高,使用寿命短。检测器不能安装在烟气不流动的死角,也不能安装在烟气流动很快的地方

纳米氧化锆汇总

二氧化锆纳米材料 一.用途:纳米氧化锆本身是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损和低热膨胀系数的无机非金属材料,由于其卓越的耐热绝热性能,20世纪20年代初即被应用于耐火材料领域。 自1975年澳大利亚学者K.C.Ganvil首次提出利用ZrO2相变产生的体积效应来达到增韧陶瓷的新概念以来,对氧化锆的研究开始异常活跃。——利用其高硬度、抗磨损、耐刮擦、不燃的特性,极大的提高涂料的耐磨性和耐火效果。由于其导热系数低、并具备特殊光学性能,可用于军事、航天领域的热障涂料及隔热涂料。纳米复合氧化锆具备特殊光学性能,对紫外长波、中波及红外线反射率达85%以上;且其自身导热系数低,可提高其隔热性能。——由于不同晶型纳米氧化锆体积不同,可制备具备自修复功能的功能性涂料。 纳米复合氧化锆行业主要企业产能分布

二.目前的制备方法:化学气相沉积(CVD)法,液相法(包括醉盐水解法,沉淀法,水热法,徽乳液法,溶液姗烧法等),徽波诱导法及超声波法等几大类。 三.具体介绍方法:利用溶胶-凝胶法制备出高度有序的二氧化锆纳米管 简介:溶胶一凝胶法是指金属醉盐或无机盐经水解形成溶胶,然后使溶胶一凝胶化再将凝胶固化脱水,最后得到无机材料.在无机材料的制备中通常应用溶胶—凝胶方法,与传统的合成方法相比,具有高纯度、多重组分均匀以及易对制备材料化学掺杂等优点.该方法要使前驱体化合物水解形成胶体粒子的悬浮液(溶胶)后,成为聚集溶胶粒子组成凝胶,凝胶经过热处理得到所需的物质.溶胶—凝胶沉积法广泛用于在模板的纳米通道中制备纳米管或线.本文主要结合溶胶—凝胶法和模板合成法制备二氧化锆纳米管.由于锆的无机盐价格便宜且对大气环境不敏感[,我们利用锆的无机盐(氯化氧锆)作为前驱体溶液制备稳定的溶胶. 具体过程:

软基处理换填施工方案终完整版

软基处理换填施工方案 终 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

目录 软土地基换填施工技术方案

软土地基换填施工技术方案 一、编制依据 1.《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96/JTJ033-95); 2.《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006); 3.《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004); 4.本标段施工现状及相关水文地质资料; 一、工程概况 本标段沿线苏哇龙乡右侧建设,道路左侧上方紧挨村民灌溉农田,下方路基普遍发育浅层软土透水性差,由于长期侵泡软土地基偏多,设计采用换填处治,厚度换填米,换填材料选用透水性材料。 二、施工方案: 本路段软土地基换填须挖除的软土为灰黑色软塑状粘土,根据设计要求采用开挖换填处理方案,施工时采用挖掘机挖除换填范围内的软土,自卸汽车运到弃土场堆放,清除完毕后分层回填砂砾米,回填分层压实。 1、施工准备 (3)软基换填施工工艺 软基换填施工工艺框图

(4 处治方案报指挥部、总监办批准。 (6)准确放出清软土平面范围,填写开工报告,并申请开工。 2、原地面复测 根据指挥部、总监办的要求,进行原地面复测。 3、挖除软土 挖除软土前,做好施工期临时排水系统,在换填范围内两侧挖两条纵向排水沟,保证基底范围内不积水。 (1)严格执行《公路路基施工技术规范》JTGF10-2006的有关规定。 (2)采用挖机向前掘除,自卸汽车运出,并将废土运走。 (3)挖除务必彻底,清理完毕报请监理工程师进行现场收方。 (4)软土在弃土场的堆弃应合理布置,完工后弃土堆须平整及绿化,并在周围适当防护,以防水土流失。 4、分层回填 1.换填时,应完全清除软土。 2. 回填前基坑内不应有积水。 3.回填应分层铺设,分层夯实或压实,每层松铺厚度不宜大于30cm ,压实厚度不大于27cm ,碾压遍数通过试验确定,以满足路基填土压实标准为准。 分层回填施工工艺框图 测量放样

路基软基处理常用方法

软土路基稳固剂表层处理施工工艺 软土路基表层排水施工工艺 表层排水法是软土路基表层处理的一种方法,它是通过所开挖沟槽或盲沟及透水性好的砂砾或碎石等材料排除地表水,以达到提高地表强度、防止地基局部剪切变形、保证施工机械作业的作用。 适用范围 (1)表层排水法用于地表面极软弱的情况,对土质较好因含水量过大而导致的软土地基。 (2)可作为既有建筑和新建建筑的地基排水固结之用,也可作为高速铁路、客运专线、高速公路等地表渗水处理用;可作为施工中的临时地表临时固结措施,也可用于永久建筑物的地基加固、防渗处理。 工艺原理 表层排水法用于地表面极软弱的情况,对土质较好因含水量过大而导致的软土地基,在填土之前,地表面开挖沟槽,排除地表水,同时降低地基表层部分的含水率,以保障施工机械通行。为了发挥开挖出的沟槽在施工中达到盲沟的效果,应回填透水性好的砂砾或碎石。 原理作用 路基基底一旦遇水浸泡,基底土将软化,引起新的沉降变形。地表排水固结是通过开挖排水沟排除地表中的水,使其固结,提高地表达到承重强度,防止地基局部剪切变形,保证施工机械作业;同时尽可能把填土荷载均匀地分布于地基上。 工艺流程 表层排水施工工艺流程详见图1。 砂(碎石)垫层施工工艺 不合格 不合格 图1 表层排水施工工艺流程图

地基上填筑砂(碎石)垫层是常用的一种工艺。它是利用级配良好、质地坚硬的中粗砂或碎石、砾石等,经分层夯实,作基础的持力层,可提高基础下地基强度,降低地基的压应力,减少沉降量,加速软土层的排水固结;在软土层顶面铺设一层砂垫层,主要起浅层水平排水作用。 适用范围 (1)一般适用于3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基,不适用于加固湿陷性黄土和不透水的粘性土地基。 (2)路堤高度小于两倍极限高度,软土表面无透水性低的硬壳。 (3)软土层不很厚,或虽稍厚,但具有双面排水条件。 (4)当地有砂可取,运距不远。 (5)有较长的工后固结沉降时间。 工艺原理 砂(碎石)垫层就是利用级配良好、质地坚硬的中粗砂或碎石、砾石等,经分层夯实,作为基础的持力层,提高基础下地基强度,降低地基的压应力,减少沉降量,加速软土层的排水固结。在软土层顶面铺设一层砂垫层主要起浅层水平排水作用,在路基荷载作用下将软基中的固结水通过砂层排入路基边沟。砂层对于基底应力的分布和沉降量的大小虽无显著影响,但可加速沉降发展,缩短固结过程。 工艺流程Array 图1 砂砾垫层施工工艺流程图

氧化锆行业研究

氧化锆研究报告 1、氧化锆简介 氧化锆(ZrO2)本身是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损和低热膨胀系数的无机非金属材料,氧化锆瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性,优异的隔热性能,热膨胀系数接近于钢等优点。 2、锆行业发展历程 自1975年澳大利亚学者K.C.Ganvil首次提出利用ZrO2相变产生的体积效应来达到增韧瓷的新概念以来,对氧化锆的研究开始异常活跃。尤其是1983年东(Tosoh)首家成功产业化的纳米复合氧化锆,由于卓越的物理性能、化学性能,各国竟相加大投入研发纳米复合氧化锆系列产品,其应用逐步扩展到结构材料、功能材料等多个领域,目前正广泛地被应用于各个行业中。 3、锆行业发展现状与趋势 (1)全球锆行业发展现状与趋势 锆英砂主产地在澳大利亚、南非、美国等地,国省、省等地也生产锆英砂。根据2009国际锆业大会资料,在锆英砂的供应方面,澳大利亚和南非占全球出口量的91%,在需求方面,中国是最大的消费国。 发达国家目前基本不参与初级锆产品的生产加工,90%氯氧化锆在中国生产加工,其中85%以上出口,主要出口美国、日本,其次是欧洲,用于瓷、二氧化锆制品和核级海绵锆的生产。 2003-2008年全球锆行业的年增长率达到9.3%,2009年由于金融危机的原因,锆行业市场需求大幅萎缩,但是预计经济复后直至2020年,预计年均增长率稳定在4.4%左右。 (2)中国锆行业发展现状与趋势 进入21世纪以来,基础建设、房地产以及家居装潢等行业的需求持续旺盛,导致瓷行业对锆产品的使用量直线上升,瓷行业主要消耗的上游材料是氯氧化锆、硅酸锆。此外,随着我国居民消费升级进程的加速,含锆特种瓷在燃料电池、高级特种瓷、光通讯器件、氧化传感器等高科技领域的材料应用中占据重要的地位,同时氧化锆结构瓷由于其优越的物理性质目前已经在刀具、手表等民用领域得到了大力的推广,除此之外,其在工业领域中作为重要的新材料已被大量应用于阀门、采油钻井缸套等部件的制作中。 2003年以来随着锆产品的需求不断提升,我国锆行业产能大幅扩,2009年金融危机后,锆产品需求锐减,两方面因素造成锆业市场行情低迷,2010开始锆行业陷入低谷,2013年由于国瓷、锆宝石、汽车尾气净化催化剂等终端应用行业需求增加,推动二氧化锆、复合氧化锆、碳酸锆等氧氯化锆深加工产品产量较2012年将有所提升,这也带动了氧氯化锆国需求量的回升。 (3)新兴锆制品需求强劲,利润率较高 新兴锆制品包括复合氧化锆和氧化锆结构瓷。氧化锆结构瓷是指以氧化锆为主要成分的瓷材料,它不仅具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、高强度等优点,而且还具有优良的热性能和电性能。氧化锆结构瓷性能的决定因素在于其原料——复合氧化锆。 复合氧化锆稳定性提升,用途得到极大拓展。复合氧化锆需求快速增长。高

氧化锆

22m31700℃氧化锆制品梭式窑设计 计算说明书 专业班级:材料0903班 姓名学号:赵春阳23# 指导教师:高里存 摘要:梭式窑也称往复窑或台车式窑,是从传统的倒焰窑演变而来,在烧制小批量、高附加值、高科技陶瓷产品以及实验室规模或试验规模陶瓷新产品的小试、中试等方面有一定的优势。本次设计的22m3氧化锆制品梭式窑,最高烧成温度为1700℃,内高1.2米,内宽2.436米,采用60度的拱中心角,窑体总长度为8.26米。窑墙由三种耐火材料组成,从内到外分别为刚玉砖、轻质硅砖、红砖,厚度分别为232mm、580mm、232mm。窑顶从内到外分别为刚玉砖、泡沫氧化铝砖、高炉矿渣和红砖,厚度分别为272mm、136mm、108mm、53mm。选用3个长为2.5米的窑车,设置3对先进的高速调温烧嘴,高速调温烧嘴采用立体交错的方式布置在窑体的侧墙上,在窑体高度方向上,高速烧嘴往往是设置在梭式窑的偏上部,这样的布置就在窑内形成一个循环旋转气流,使气流温度分布更均匀。 关键词:氧化锆,梭式窑,窑墙,窑顶,烧嘴

目录 1窑体结构及主要尺寸的设计计算 (4) 1.1梭式窑内高的确定 (4) 1.2梭式窑内宽的确定 (4) 1.3拱中心角的选择 (4) 1.4梭式窑总长度的确定 (4) 2窑体砌筑体的设计 (5) 2.1砌筑体材质的选择 (5) 2.1.1窑墙 (5) 2.1.2窑顶 (5) 2.1.3窑车 (5) 2.2砌筑体尺寸的确定 (6) 2.2.1窑墙尺寸的确定 (6) 2.2.2窑顶尺寸的确定 (7) 2.3膨胀缝 (8) 2.4砌砖数量的确定 (9) 2.5加砂管 (9) 3燃料燃烧计算及燃料设备的选择 (9) 3.1燃烧计算 (9) 3.2烧嘴的选型及布置设计计算 (12) 4小结 (13) 参考文献 (13)

软基处理施工方案

软基处理施工方案 一、工程概况 本标段填方穿越水田地段较多,为高液限非适用性材料软基;亦有经过水塘地段,为淤泥软基。软土地基主要位于沟谷内或水塘,上部为水田,积水,表层多为耕植土,分布非适用性材料、淤泥。根据设计本标段共需处理软土423211m3。根据设计要求,非适用性材料软基和淤泥层必须挖除后,选择最佳的机械设备组合清运淤泥、排干积水,再从基底按要求换填适合路基填筑的材料。 根据设计,本施工段落有一段软基换填,软基处理长度为40m,平均宽度为8.3m,平均深度为2.8m,本项目部将在进行轻型触探试验后确定最终换填范围和深度。 二、编制依据和编制原则 1、编制依据 ⑴、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004) ⑵、《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006) ⑶、《公路施工手册》 ⑷、设计图纸 ⑸、交通运输部《公路水运工程安全施工标准化指南》 ⑹、广西高速公路投资有限公司《高速公路施工标准化技术指南》 2、编制原则 ⑴、认真响应招标文件的要求,确保本合同段工期、质量、安全、环保、文明施工等各方面目标的实现;

⑵、严格执行设计文件和设计标准;严格执行与本工程有关的国家、行业及业主制定颁布的规范、规程、技术标准和法规文件等; ⑶、认真、充分研究施工环境,妥善解决施工生产与各方面关系协调,应用新技术,制定技术先进、安全可靠、经济合理的施工程序和施工方案; ⑷、施工方案编制尽量做到与总体施工部署相结合,重点项目和一般项目相结合,特殊技术与普通技术相结合,内容全面、重点突出、思路清楚; ⑸、合理组织平行、交叉、流水作业,提高机械化施工程度,力求均衡生产; ⑹、实施项目法管理,应用动态网络控制技术,实施施工全过程严密监控,优化配置施工所需各项资源,做到统筹安排,均衡生产,降低工程成本; ⑺、坚持文明施工,规范化管理,减少植被破坏,控制水土流失和污染,切实做好保护环境工作。 三、施工准备 (一)准备工作 1、组建施工作业队伍,建立质量管理体系,明确施工任务,制定相应的 规章制度,促使工程运转始终处于受控状态。 2、施工前,在路基两侧开挖纵向排水深沟,主排水沟深约1.5米、次排 水沟深于1.2米,并在路线一侧红线外挖一条排水沟将水排出路基以外,降低软基路段纵横路基地下水位和排走地面积水,对软基地段进行晾晒;在路基另侧修建纵向施工便道,淤泥挖除时运输车从施工便道行驶,淤泥层挖除后将便道一并挖除。 3、路基清表完成,施工范围内无通信电览、电线、房屋拆迁等障碍物。 换填透水材料拟采用本标段符合填筑要求的挖方。

路基软基处理方法

1 换填垫层法 当软弱土层厚度不很大时,可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除,然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度为2~3m,如果软弱土层厚度过大,则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。 通过换填具有较高抗剪强度的地基土,从而达到增强地基承载力的目的,满足构筑物对地基的要求。 主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。垫层法根据材料的不同可分为砂(砾石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层。代表方法有砂垫层法及换填法。 砂砾垫层:当路堤高度小于极限高度的2倍,软土层较薄,填筑材料比较困难,或雨季施工时,采用砂砾(砂)垫层,在填土与基底之间设一排水面,从而使地基在受到填土荷载后,迅速地将地基土中的孔隙水排出,加快固结速度,提高地基的承载力,减少沉降,防止地基局部剪切变形。要注意控制填土速度,所用的材料为含泥量不大于5%的洁净中粗砂,或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾。换填法:在软土厚度不大于2m 时,利用渗水性材料(砂砾或碎石)进行置换填土,可以降低压缩性,提高承载力,提高抗剪强度,减少沉降量,改善动力特性,加速土层的排水固结。它的特点是施工工艺简单,但费用比较高。 抛石挤淤:当软土或沼泽土位于水下,更换土施工困难,且厚度小于3m,表层无硬壳、基底含水量超过液限、路堤自重可以挤出的软土之上,排水比较困难时,

采用抛片石(直径一般不小于30cm)挤淤的方法。从中部开始抛石,逐渐向两边延伸,挤出淤泥,提高路基强度。 2 深层密实法 采用爆破、夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等方法,对地基深层的软弱土体进行振密和挤密的地基加固方法称为深层密实法。适用于软土厚度>3m 的中厚软土的加固,分布面积广的软基加固处理,其加固深度可达到30m。 通过振动、挤压使地基中土体密实、固结,并利用加入的具有高抗剪强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相(气相、液相与固相)部分,形成复合地基,达到提高抗剪强度的目的。 主要加固方法:强夯法、土(或灰土、粉煤灰加石灰)桩法、砂桩法、爆破法、碎石桩法(振冲置换法)、石灰桩法、水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩法)、粉喷桩法、旋喷桩法。代表方法有碎石桩法、强夯法、水泥粉煤灰碎石桩法、粉喷桩法。 强夯法:对于砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基,可采用重锤夯实或强夯。它的基本原理是:土层在巨大的冲击能作用下,土中产生很大的压力和冲击波,致使土体局部压缩,夯击点周围一定深度内产生裂隙良好的排水通道,使土中的孔隙水(气)顺利排出,土体迅速固结。强夯后地基承载力可提高3~4倍,压缩性可降低200%~1000%。其佳夯击能:从理论上讲,在最佳夯击能作用下,地基土中出现的孔隙水压力达到土的自重压力,这样的夯击能称最佳夯击能。因此可根据孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。在砂性土中,孔隙水压力增长及消散过程仅为几分钟,因此孔隙水压力不能随夯击能增加而叠加,可根据最大孔隙水压力增量与夯击次数关系来确定最佳夯击能。兰海高速公路某

低温燃料电池阳极催化剂的研究进展

?64?材料导报:综述篇2010年1月(上)第24卷第1期低温燃料电池阳极催化剂的研究进展。 安筱莎,樊友军 (广西师范大学化学化工学院,桂林541004) 摘要阳极催化剂是低温燃料电池的关键材料之一,研制新型催化剂对燃料电池的性能及成本起着关键作用。从改变催化剂的组成、分散度及调控催化剂的表面结构3个方面综述了近年来低温燃料电池阳极催化剂的研究进展,并展望了该领域今后的发展方向。 关键词低温燃料电池阳极催化剂分散度表面结构 ResearchProgressofAnodeCatalystsforLowTemperatureFuelCells ANXiaosha,FANYoujun (CollegeofChemistryandChemicalEngineering,GuangxiNommlUniversity,Guilin541004) AbstractTheanodecatalystisoneofthekeymaterialsforlowtemperaturefuelcells,theresearchanddeve-lopmentofnovelcatalystsplay81"1importantrolefortheperformanceandcostofruelcells.Recentprogressinthea_Nodecatalystsforlowtemperaturefuelcellsisreviewedfromthreeaspects,whicharechangingthecomposition,dis—persionandsurfacestructureofthecatalysts,andthedevelopingdirectionsoftheanodecatalystsarediscussed.Key WOIr谯lowtemperaturefuelcells,anodecatalysts,dispersion,surfacestructure 0引言 燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的电化学反应装置,作为先进能源技术的典型代表,其潜在的应用前景受到了广泛关注。按照工作温度的不同,燃料电池可分为低温燃料电池(60~120℃)、中温燃料电池(160~220℃)和高温燃料电池(6001000℃)3大类[1]。其中,低温燃料电池包括质子交换膜燃料电池(PEMFC)和直接甲醇燃料电池(DMFC),由于它们具有工作温度低、启动快、能量转化效率高、储存和运输便利等优点而受到重视,是燃料电池优先发展的类型之一[z]。目前,较多的研究集中在寻找高性能的电催化剂、质子交换膜以及膜电极集合体(MEA)的制备等方面。本文主要针对新型电催化剂的研制,从改变催化剂的组成、分散度以及调控催化剂的表面结构等方面综述了近年来低温燃料电池阳极催化剂的国内外研究进展。 1改变催化剂的组成 目前低温燃料电池所用阳极催化剂的有效成分仍以铂为主。由于铂不仅成本较高、资源有限,而且易被燃料氧化产生的CO等中间产物毒化,大大限制了其广泛的应用[3]。因此,研制新型电催化剂、降低贵金属用量并提高电催化剂的性能就显得尤为重要。通过改变催化剂的化学组成来提高其性能的主要途径是在有效成分Pt的基础上添加其他金属元素或金属氧化物等助催化成分。此外,还对其他各种非Pt系催化剂进行了有益的尝试。 1.1Pt基表面合金催化剂 为了提高Pt催化剂的活性和抗C0毒化的能力,在Pt的基础上添加1种或多种其他金属元素制成Pt基二元或多元表面合金催化剂,取得了一定的进展。其中对于二元合金体系,主要对PtM(M—Ru,Sn,Os,Rh,Mo,W,Pd等)型催化剂进行了广泛的研究[4.5】,发现PtRu和PtSn体系是目前催化效率最高的二元催化剂,且其活性与不同的阳极氧化反应有关,PtRu对甲醇氧化的催化效率最高,Ptsn则对乙醇氧化表现出更高的活性。其他的PtM型催化剂尽管活性不及PtRu和PtSn体系,但均比一元纯Pt催化剂的活性高。如Zhou等[5]以活性碳XC-72R为载体制得几种Pt基二元合金催化剂,循环伏安法和直接乙醇燃料电池(DEFC)单电池测试结果表明Sn、Ru、W和Pd等的加入增强了Pt的乙醇氧化活性,其活性大小顺序为:Ptsn/C>PtRu/C>PtW/C>Pt-Pd/C>Pt/C。为了提高燃料电池的长期工作稳定性和电催.化活性,人们又尝试在催化效率最高的PtRu和PtSn体系的基础上再加入1种或2种金属制得多元合金催化剂,研究显示它们的活性比相应的二元合金高。如Wang等分别研究了酸性介质中Ni[6]和MoU]对PtRu/C催化剂电催化氧化乙醇行为的影响,发现Ni和Mo的加入均明显提高了PtRu/C对乙醇氧化的催化活性和耐CO毒化的能力。 表面合金催化剂的性能除了与催化剂的元素组成有关外,还受合金中各组成元素的原子比聃’91及催化剂的合金化程度【l们等影响。如Camara等[81研究了PtRu催化剂的不同 *教育部留学回国人员科研启动基金;广西自然科学基金(0991093),f-西研究生教育创新计划资助项目安筱莎:女,硕士研究生樊友军:通讯作者,男,教授E-mail:youjurffan@mailbox.gxnu.edu.ca 万方数据

氧化锆

氧含量在线分析系统 使用说明书 福州福光百特自动化设备有限公司https://www.sodocs.net/doc/357050261.html,

FB-OSP01,FB-OSP02氧含量在线分析系统 ★ 概述: FB-OSP系统由FBP氧探头,XMOA系列氧含量分析变送仪组成。氧探头和变送器可以一起安装在测量现场,通过4-20mA 将检测的氧含量值远传(FB-OSP01系统),也可以将氧探头和氧含量分析仪分别安装在现场和控制室(FB-OSP02 系统)。 主要应用于:冶金行业的均热炉、热风炉、加热炉等;石化行业的加热炉,萃取炉,反应炉等工业加热装置中,以及电厂锅炉,热力锅炉,焚烧炉等工业锅炉中。 ★ 综合技术参数: 1、氧探头测量气氛温度:0-700℃(氧探头采用316材质采样管), 0-900℃(氧探头采用310S材质采样管), 2、变送器输出类型:0-10mA,4-20mA,0-5v,1-5v隔离变送输出 3、变送器报警输出:两路报警输出 4、变送器通讯:RS485隔离通讯 5、系统量程范围:0.01-20.9 O2% 6、系统响应时间:在探头测量端被测气氛变化时: 1-5秒,与样气流速有关。 在探头标定孔输入标气时:3秒内达到95%响应值 7、系统安装环境:氧探头安装环境温度:-10—60℃(标准型)或-20—120℃(高温环境型); 变送器及氧探头维护仪安装环境温度:-10—50℃; 湿度<90% 8、结构:氧探头采用防爆接线盒,防水设计,可露天安装;变送器及维护仪均为壁挂形式,均为防水设计,可 露天安装。 9、氧探头有效长度:1000mm,1500mm,2000mm,特殊定制长度。 10、氧探头采样管材料:SUS316,SUS310S ★ 系统配置: FB-OSP01系统配置 该系统为现场变送系统,包含FBP氧探头,XMOA5000现场氧含量变送器,以及吹扫及维护装置,系统配置图见图(1)。 ★ 系统主要设备介绍: 1、FBP氧探头: FBP氧探头采用成套进口的澳大利亚SIRO2(二氧化锆)氧传感器和陶瓷加热器,测量精度高,使用寿命长。 低电压加热(12V),无高压,现场使用维护安全可靠。

氧化锆陶瓷

氧化锆陶瓷 一.简介 1.氧化锆的性质: (1)含锆的矿石:斜锆石(ZrO2),锆英石(ZrO2 ·SiO2); (2)颜色:白色(高纯ZrO2);黄色或灰色(含少量杂质的ZrO2),常含二氧化铪杂质;(3)密度:5.65~6.27g/cm3; (4)熔点:2715℃。 (5)氧化锆具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优良性质。 2.氧化锆晶型转化和稳定化处理: 在常压下纯ZrO2共有三种晶态:单斜(Monoclinic)氧化锆(m-ZrO2)、四方(Tetragonal)氧化锆(t-ZrO2)和立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2),上述三种晶型存在于不同的温度范围,并可以相互转化,如表1。ZrO2四方相与单斜相之间的转变是马氏体相变,由于四方相转变为单斜相时有3~5%的体积膨胀和7~8%的切应变。因此,纯ZrO2制品往往在生产过程(从高温到室温的冷却过程)中会发生t-ZrO2 转变为m-ZrO2的相变并伴随着体积变化而产生裂纹,甚至碎裂,因此无多大的工程价值。但是,当加入适当的稳定剂(如Y2O3,MgO2,CaO,CeO2等)后,可以降低c-ZrO2 t-ZrO2→m-ZrO2的相变温度,使高温稳定的c-ZrO2 和t-ZrO2相也能在室温下稳定或亚稳定存在。当加入的稳定剂足够多时,高温稳定的c-ZrO2可以一直保持到室温不发生相变。进一步研究发现氧化锆发生马氏体相变时伴随着体积和形状的变化,能吸收能量,减缓裂纹尖端应力集中,阻止裂纹的扩展,提高陶瓷韧性。因此氧化锆相变增韧陶瓷的研究和应用得到迅速发展,氧化锆相变增韧陶瓷有三种类型,分别为部分稳定氧化锆陶瓷;四方氧化锆多晶体陶瓷及氧化锆增韧陶瓷。 晶态温度密度 <950℃ 5.65g/cc 单斜(Monoclinic)氧化锆 (m-ZrO2) 四方(Tetragonal)氧化锆 1200-2370℃ 6.10g/cc (t-ZrO2) 立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2) >2370℃ 6.27g/cc 表1 在常压下纯ZrO2三种晶态 (1)当ZrO2中稳定剂加入量在某一范围时,高温稳定的c-ZrO2通过适当温度下时效处理使c-ZrO2大晶粒(c相)中析出许多细小纺锤状的t-ZrO2(t相)晶粒,形成c相和t 相组成的双相组织结构。其中c相是稳定的而t相是亚稳定的并一直保存到室温。在外力诱导下有可能诱发t相到m相的马氏体相变并伴随体积膨胀,耗散部分能量、抵消了部分外力从而起到增韧作用,称为应力诱导相变增韧。这种陶瓷称之为部分稳定氧化锆,当稳定剂为CaO、MgO、Y2O3时,分别表示为Ca-PSZ、Mg-PSZ、Y-PSZ等。 (2)当ZrO2中稳定剂加入量控制在适当量时可以使t-ZrO2以亚稳状态稳定保存到室温,那么块体氧化锆陶瓷的组织结构是亚稳的t- ZrO2细晶组成的四方氧化锆多晶体称之为四方氧化锆多晶体陶瓷(。在外力作用下可相变t-ZrO2发生相变,增韧不可相变的ZrO2基

PEMFC电催化剂现状

PEMFC电催化剂现状 13材料C1 安海山20134865620 PEMFC的发展历史 质子交换膜燃料电池的发展历史起源于20世纪60 年代初美国的GE 公司为NASA 研制的空间电源, 采用的是1 kW 的PEMFC 作为双子星座宇宙飞船的辅助电源, 尽管PEMFC 的性能表现良好, 但是由于当时该项技术处于起步阶段, 仍存在许多问题, 如功率密度较低(<50 mW/cm2);聚苯乙烯磺酸膜的稳定性较差, 寿命仅为500 h 左右;铂催化剂用量太高等, 因此在以后的Apollo 计划等空间应用中,NASA 选用了当时技术比较成熟的碱性燃料电池, 使得PEMFC 技术的研究开发工作一度处于低谷。 1962 年美国杜邦公司开发出新型性能优良的全氟磺酸膜, 即Nafion系列产品, 1965 年GE 公司将其用于PEMFC , 使电池寿命大幅度延长。但是由于铂催化剂用量太高和Nafion膜的价格昂贵以及电池必须采用纯氧气作为氧化剂, 使得PEMFC 的开发长时间是以军用为目的, 限制了该项技术的广泛应用。进入20 世纪80 年代以后, 以军事应用为目的的研制与开发, 使得PEMFC 技术取得了长足的发展。以美国、加拿大和德国为首的发达国家纷纷投入巨资开展PEMFC 技术的研究开发工作, 使得PEMFC 技术日趋成熟。20 世纪90 年代初期, 特别是近几年, 随着人们对日趋严重的环境污染问题的认识加深,PEMFC 技术的开发逐渐由军用转向民用, 被认为是第四代发电技术和汽车内燃机的最有希望的替代者。 PEMFC的现状 EMFC中的电催化剂, 应满足以下4 个条件:①具有导电性, 或使用导电性良好的载体以求获得高的导电性;②一定的电化学稳定性, 即能在实现目标反应的条件下, 电催化剂表面不会因电化学反应而过早失活;③较好的催化性能, 包括实现目标反应及抑制副反应的活性;④比表面积大。通常电催化剂分为两大类, 即阴极催化剂(催化氧化剂的还原)和阳极催化剂(催化燃料的氧化)。由于贵金属材料具有极强的原子键、高原子配位数等特殊的原子结构, 表现出优异的物理化学性质, 比较适用于燃料电池的电极反应。目前的电催化剂主要有Pt基、Pd基、Au基材料等几大类, 常使用的是Pt基催化剂, 关于这一类催化剂的研究较多并取得了一系列的进展, 但仍存在着一些问题。 如贵金属催化剂用量过高, 导致电池成本过高。近年来在催化剂方面, 研究主要围绕降低贵金属担载量和提高催化剂稳定性以及寻找价格较低廉的新的非贵金属催化剂等方面展开, 如英国、美国以及我国的大连化物所阁等开展了一系列的工作, 其主要研究方向是: ①合金催化剂, 包括二元合金Pt一Ru 、Pt 一Sn 、Pt 一pd 等; 三元合金Pt 一Ru 一W、Pt 一Co 一W、Pt 一Ni一W、Pt -Mn 一W 和Pt一Ru 一Nb 等; 四元合金R一Ru 一sn 一W 等。②金属氧化物催化剂。White J.M. 和Sammells A.F.对ABO3型金属氧化物作为CH30H 氧化的催化剂最早进行了研究叫, ABO3中的A和B分别代表: A = Sr 、Ce 、Pb、La ; B 一Co 、Pt 、Pd、Ru 等。③有机鳌合物催化剂。有机鳌合物属有机电催化剂, 是一些含过渡金属中心原子的大环化合物, 如含有Fe 、Co、Ni、Mn 的酞著或叶琳络合物。有机赘合物的优良催化性能是由于它能促进H202 分解, 使O2在阴极上按4 电子反应途径进行, 从而使电池的工作电压增高。目前电催化剂仍以贵金属R 为主,R一Ru 合金催化剂或负载型Pt一Ru 是目前研究最成熟、应用最广泛的催化剂。 阴极催化剂 PEMFC阴极的过电位很高, 与氢的氧化相比,O2 的还原过程比较困难。理想的催化剂应使分子氧在较高电位下通过四电子过程一步直接还原成水, 得到高能量效率。因此, 阴极催化剂材料的研究重点是开发出对O2 还原反应(ORR)有高选择性和高催化活性, 载Pt量低的阴极

氧化锆测氧工作原理

氧化锆测氧工作原理 CE-系列氧化锆探头是利用氧化锆浓差电势来测定氧含量的传感器,其核心的氧化锆管安置在一微型电炉内,位于整个探头的顶端。 氧化锆管是由氧化锆材料掺以一定量的氧化钇或氧化钙经高温烧结后形 成的稳定的氧化锆陶瓷烧结体。由于它的立方晶格中含有氧离子空穴,因此在高温下它是良好的氧离子导体。因其这一特性,在一定高温下,当锆管两边的氧含量不同时,它便是一个典型的氧浓差电池,在此电池中,空气是参比气,它与烟气分别位于内外电极。在实际的氧探头中,空气流经外电极,烟气流经内电极,当烟气氧含量P小于空气氧含量P0(20.6%O2)时,空气中的氧分子从外电极上夺取4个电子形成2个氧离子,发生如下电极反应: O(P0)+4e-→2O-2 氧离子在氧化锆管中迅速迁移到烟气边,在内电极上发生相反的电极反应: 2O-2 →O(P0)+4e- 由于氧浓差导致氧离子从空气边迁移到烟气边,因而产生的电势又导致氧离子从烟气边反向迁移到空气边,当这两种迁移达到平衡后,便在两电极间产生一个与氧浓差有关的电势信号E,该电势信号符合"能斯特"方程: E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1) 式中R、F分别是气体常数和法拉第常数,T是锆管绝对温度(K), P0是空气氧含量(20.6%O2), P 是烟气含量。由(1)式可见,在一定的高

温条件下(一般)600℃),一定的烟气氧含量便会有一对应的电势输出,在理想状态下,其电势值在高温区域内对应氧含量见附表。 在理想状态下,当被测烟气与参比气浓度一样时,其输出电势E值为 0 mV, 但在实际应用中,锆管实际条件和现场情况均不是理想状态。故事实上的锆管是偏离此值的。实际上,一定氧含量锆管输出的电势为理论值和本底电势的和,我们称为无浓差条件下锆管输出的电势值为本底电势或称为零位电势,此值的大小又在不同温度下呈不同的值,并且随锆管使用期延长而变化。因此,如不对此情况处理,会严重影响整套测氧仪的准确和探头寿命。鉴于此,CE系列氧分析仪采取了"双参数校正法",对探头本底电势作特殊处理,弥补了锆管的离散性缺陷,延长了探头的使用寿命。

关于齿科二氧化锆材料、CADCAM系列技术说明及工作计划

关于齿科二氧化锆材料、CAD/CAM系列技术说明及工作计划 齿科二氧化锆材料、CAD/CAM系列技术并不是仅仅开发一个或两个新产品,而是对制作义齿(假牙)这个行业完全的新技术革命,而这项技术革命从问世正在不到10年内从发达国家的应用-普及、走向全世界各个国家。 一、技术优势 应有技术优势是采用现代光电扫描牙模-电脑设计义齿-数控机床加工义齿-烧结技术取代已应用数百年的传统手工制作义齿的工艺,如同现在采用电脑绘图、打字取代传统的手工绘图、写字一样。只不过这项技术在中国刚刚开始,这项技术叫牙科CAD/CAM系统。 在网上输入“二氧化锆全瓷修复”可以看到大批关于这项技术的讨论和应用心得,无需再说,虽然国内受设备的制约现应用很少,但二氧化锆全瓷冠取代传统金属成为齿科占统治地位只是时间问题。 二、关键技术 1、二氧化锆生产及注册 生产技术是一个专有技术,有其特殊性。只要设备和工艺合理,达到世界一流可以办到,该技术自己已成熟。 该产品属于国家二类医疗器械注册产品,检测报告在国家指定机构办理,其余临床、取证均在各省,时间大约一年多一点。该产品出口已形成旺盛需求,需同时办理欧盟CE和美国FDA。 2、牙科CAD/CAM系统

⑴、CAD(光电扫描牙模-电脑设计义齿),该技术领域国内外差别很大,应以引进代理、逐步国产为主,为此自已已出国N次,也做过世界第一品牌的代理,了解了国内外各个品牌的技术特点,技术协调问题,技术漏洞,已有了最佳解决办法。 ⑵、CAM(专用数控机床),自己已开发了国内第一台机床,加工出了合格的义齿产品,但第一台问题很多,需要重新改进设计制造,通过改进可以达到进口机床1/3价格,同等性能的机床。 3、齿科加工钛 钛是在金属中人体生物相容性最好的材料(当然低于二氧化锆),但由于铸造性能很差应用传统铸造法很难制作出合格的义齿,以前在齿科很少应用,但采用现代牙科CAD/CAM系统后这种问题得到了圆满的解决,对仍然希望用金属做义齿的用户提供了很好的解决方案。 齿科加工钛注册等同二氧化锆。 4、应用技术 采用全瓷修复是齿科的一个新技术,在应用方面同原来的金属材料修复有相同处、也有不同处,需要相应的技工技术的配合,自己在这方面已大致掌握,当然还需提高,这是口腔医生及技工的知识。 三、市场状况 口腔义齿(假牙)市场之大超乎一般人的想象,比骨科器械大的多。 目前在发达国家牙科CAD/CAM系统已在技工所普及,封闭式(指定瓷块)和开放式(各种瓷块均可加工)系统并存。

软基处理施工工艺

软基处理施工工艺 软基处理施工工艺 1.软基处理 (1).旋喷桩施工 ①.旋喷方法 旋喷方法分为三种:单独喷射浆液的单管法:浆液和压缩空气同时喷射的二重管法;浆液、压缩空气与高压水同时喷射的三重管法。 其中单管法成桩直径0.3—0.8米。 ②.施工技术参数 A.喷浆量由体积法确切定所需的喷浆量,其÷I-算公式为 Q‘(D2HK(1+p)n)/4 式:小Q—所需的喷浆量(m’) D—旋喷桩直径(m) 1卜旋喷桩长度(m) K—填充率(0.75—0.90),选用0.90; 9—损失率(0。1—0.2),选用0.2。 B.喷射胀力 依据高压泥浆泵的压力范围20-40Mpa及试桩结果,确定喷射压 力为20Mpa。 C.提升速度 根据高/:舶2浆泵的流量60—120L/rain,取其中值90L/rain流量。喷浆时间;旋喷量/流量10 984*103/90-22min则提升速度二旋喷长度爪”司=650cm/22min=29,5cra/rain D.旋转速度 依据钻机性能,选定旋转速度为20r/min E.旋嘴孔径及个数 依据高比注浆泵的流量及工作乐力,选取用喷嘴直径2.51]1113,单寸L。 ⑧.施工工艺④.施工要点及技术措施 九个整场地,挖排水沟,钻机就位。要求钻机安放平稳,立轴、转盘与孔位对准,钻杆保持垂育,其倾斜度不得大于1,5%,钻机位置与设训—位置偏差不得人于50mm。 B.施工前应根据所需要加固的地基强度、深度、加固面积等,选定施喷方法和相应的机具,确定施工技术参数。 C.喷射注浆时,要注意设备操作顺序。钻孔至桩底标高后,旋转注浆管,另:动注浆泵,先向孔内送清水,待达到预定的喷射压力及流量后,即町将注浆泵的吸水筲移至储浆桶开始注浆。待估计水泥浆已流向喷头后,方可按预定的速度提升注浆管。 D.喷射注浆中拆卸注浆管时,应先停止提升和回转,同时停止送浆,最后停机。注浆管拆卸完毕后继续喷射注浆时,操作顺序也要遵照第C条规定。 E.喷射注浆发生故障时,应停止提升和喷射以防桩体中继,立即进行检查,排除故障,如发现浆液喷射刁;足,影响桩体的设计直径时,应进行复喷。—般常见的故障为:喷嘴堵塞,表现为泵压增高而不;门浆;高压部分密封性能不好,连接处或旋转处漏浆,表现为泵压达刁;到要求值。 F.旋喷完毕后,应及时用清水冲洗注浆泵及注浆管,钻机损坏部件要及时修理和更换,运转部分要涂抹黄油以利润滑和防锈。

路基软基处理方案

第一章工程概况 1、施工桩号:K20+380—K23+300 2、工程数量:淤泥挖方为2687.00m 3、砂垫层、砂砾垫层110 m3、土工布513 m2。 3、地质情况:区内地质条件一般比较简单,多为二元结构,基岩出露良好,受褶皱、断裂等地质结构影响,岩石较破碎程度不一,风化较严重,山体缓坡地带多堆积有岩堆积层,影响道路的路基边坡稳定。 4、计划工期:2009年6月10日开工,2009年10月31日竣工。

第二章施工方案 本合同段软土地基处理包括以下几种方法:换填砂垫层、碎石垫层、土工布。 软土路基处理时遵循的施工原则,严格按照各种不同处理方法的工艺要求进行施工。 施工季节:优先安排在非雨季节施工,根据气象预报资料选取在连续降雨量少时间施工。 工序安排:采用机械化快速施工,开挖、换填、防护加固、防排水各项设施等工序一气完成,尽量缩短工作面暴露时间。 软基段的涵洞工程,在路基预压期满,沉降基本完成后在开槽施工。 一、清淤 1、先将水经现有排水沟放出,不能放出水位下采用泥浆泵进行排出。采取分块清淤边挖边填的办法,再先将沿堤附近的淤泥挖除并运走,经监理认可清淤合格后,立即用土回填压实,然后进行下一块,清淤时汽车在回填后的路基上行驶,以减少挖机的转运工程量。 2、清淤时,若地下水丰富,回填第一层用料可采用沿线的建筑拆除后的砖碴,必须时采用抛片石处理。 3、淤泥用挖掘机装车自卸汽车外运至弃土区。

清淤流程工艺图

二、软基础里 1、换填砾类土垫层 砂选用中粗砂,在开工前对砂场进行调查,并及时取样进行分析,主要测定细度模数、含泥量、有害物含量,选择符合设计标准的砂方可使用。 施工时首先清除加固范围内地面上的草皮及杂物,用土质相同的土填成坡度为3~4%的横坡,并碾压密实。 分层填筑:砂垫层分两层填筑,每层压实厚度25cm,按照经过试验确定的合格填料和经过试验确定的工艺参数,进行分层填筑压实。 摊铺整平:为了保证路堤压实均匀和填层厚度符合规定,填料采用推土机初平,刮平机进行二次平整,使填料摊铺表面平整度符合要求。 洒水或晾晒:砂的含水量直接影响压实密度。在相同的碾压条件下,当达到最佳含水量时密实度最大,填料含水量波动范围控制在最佳含水量的+2%~-3%范围内,超出最佳含水量2%时进行晾晒,含水量低于最佳含水量进行洒水。洒水采用洒水车喷洒,晾晒采取自然晾晒,必要时旋耕机翻晒。 机械碾压:碾压是保证砂垫层达到密实度要求的关键工序。碾压按照“先静压,后振动碾压”;“先轻,后重”;“先慢,后快”;“先两侧,后中间”的原则。 检验签证:砂垫层的检测采用K30荷载仪进行检测地基系数,核子密度仪检测压实系数。 施工防排水:砂垫层施工完成后,在两侧挖临时排水沟,使排到砂垫层里面的水能及时排出。严格管理施工用水与生活用水,以免冲刷路基各部与取土处。 2、碎石垫层的施工 碎石选用级配良好的碎石,最大粒径不超过8cm,碎石的含泥量、石粉含量符合规范规定。 施工时首先清除加固范围内地面上的草皮及杂物,用土质相同的土填成坡度为3~4%的横坡,并碾压密实。 分层填筑:碎石垫层分两层填筑,每层压实厚度25cm,按照经过试验确定的合格填料和经过试验确定的工艺参数,进行分层填筑压实。

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