第一篇：果园轨道运输机的发展现状和展望
果园轨道运输机的发展现状和展望
摘 要：我国农业机械化不断发展和深入，不但平地农业生产的机械化程度得到很大提高，山地地区的机械化发展也被提上日程。盛产水果的南方多属于山地地形，果实的收获运输通常采用人工采摘和运输，耗费大量体力，增加种植成本，在一定程度上制约着果园经济的发展，而山地地形不适宜路面车辆直接运行，根据地势铺设一定的轨道将在运输灵活性、安全性方面取得更好的效果。本文首先简单地分析不同形式的轨道运输并借鉴其主要优点，并介绍目前国内应用较为广泛的几种果园运输机械，最后展望果园运输的发展趋势。关键词：果园运输机 轨道 现状 展望
1.引言：
为了减少劳动强度，提高农民劳动热情，增加果园产量，降低果实收获运输成本，实现现代农业的机械化，一种果园运输机械将成为一种迫切的需求。我国南方果树种植大部分在山地地区，由于地形的制约，传统的道路运输（如拖拉机）不能很好的满足运输要求，并且带有一定的危险性。在山地上铺设轨道并配备相应的运输机，可以方便安全灵活的运送果实及肥料。目前所用的轨道有单轨、双轨、悬挂式等，主要应用场合有煤矿运输、过山车轨道、工厂吊轨。轨道运输又有直线轨道和弧形轨道，两者相比弧形轨道运输机实用性更好，但是弧形轨道受到的制约因素也较多。所以如果能攻克这些难题，这种弧形轨道运输机应能满足市场的需求。
2.果园轨道运输机的应用分析和优势：
由于山地地形复杂不规则，山坡坡度较大，山地土壤碎石松散，果树密度较大，一般道路车辆很难正常行驶，机手操作具有一定的危险性。而轨道运输可以不受地形、坡度、土质的影响自由铺设，并配备特殊的轨道运输车和拖车，保证安全性，可以方便的解决各种运输问题。
3.国内外轨道运输的发展现状：
目前我国在轨道运输方面已有研究，但主要应用在工业、采矿业、旅游娱乐业方面，在农业方面的应用还比较少，尤其是山地轨道运输发展速度较为缓慢，仍处于较低的水平，而且大多研究还处于试验推广阶段，因此可以借鉴其他行业轨道运输的经验来发展山地果园机械化。目前主要有以下几种轨道运输，值得在果园运输方面借鉴应用：
3.1双轨软索果园运输机
双轨软索运输机械化原则上解决了山地果园上下的纵向运输问题，其运输轨道采用双轨“[”型槽钢开口相对安装，凹凸路面根据圆弧与切线的相关原理，拖车轮在“[”型槽钢内运行的最小圆弧半径（轨道曲率）R≥18。拖车设置无级调节机构，并在前轴上安装意外自动刹车装置，保证平稳安全运行。采用电机为动力源拖动软索牵引拖车。由于上下两端的操作联络受到限制，且只能纵向运输，不能横向运输，不能适应复杂的山区地貌，但其使用绳索拖动的思想值得借鉴。（郑祖江、田开凤等.山地果园双轨软索运输机械化技术的研发 湖北农机化，2008年第5期。）
2、山地低空吊索运输机
该整套设备采用索道运输原理，动力源为柴油机，配备相应的减速器，根据实际地形相隔一定距离设一个支撑承重点，终端设置一个转盘套上钢丝绳索。在不通电、不通路的坡度小于45°的山地，此低空索道运输机可带动承载分散的半吨重物。此技术受山地坡度限制（坡度大于45°无法安全工作），造价较高，推广难度大。（王秀宽、丁继梅.山地低空索道苗木运输机.林木实用技术，2005）
3、双轨悬挂自行运输机
该输送设备主要应用于汽车涂装生产线的整车、半成品运输传送。双轨悬挂自行输送机主要由轨道系统、自行小车、同步升降装置、吊具和控制装置等部分组成：支撑轨道采用椭圆形布置的形式；自行小车包括牵引小车、承载小车、车体和牵引杆等部分组成，在一整套控制系统下完成相关工作。由于采用四点吊挂，在输送工件的过程中稳定性较好，特别适合大型宽体工件的输送与转弯，易于实现前处理电泳等工艺的要求。但是器设备复杂，并且国内没有相关制造经验，对于农业生产成本较高，不利于推广。其所运用的先进分析试验方法可以运用在果园运输机开发上。（黄大巍.双轨悬挂自行输送机研究[D].吉林大学, 2007）
4、单轨果园运输机
果园单轨运输机（线）主要由传动装置、离合装置、驱动总成、制动总成、单线轨道、运货斗车、随行轮和主机架等部分构成。创造性地把普通链轮的传动原理运用到机体与轨道的配置中，采用12马力柴油机为动力，可以稳定可靠地爬坡、转弯、前进、倒退以及随时制动等功能，运行速度为0.7-1.2米/秒，爬行坡度为30-40度。该机型具有结构紧凑、占地空间小、可操作性强、建造和运行成本低等特点，其成本较低，自配动力，能适应山区地貌且能纵横运输，但其安全性能和运力仍需继续研究。（张衍林、樊启洲、邓在京等.一种单轨果园运输机.发明专利申请公布说明书，2009）
5、双轨果园运输机
自走式大坡度双轨道果园运输机主要有柴油机、传动装置、离合装置、钢丝绳和轮对驱动系统、双刹车制动系统、拖车、防侧滑承重轮、防上跳钩轮、钢丝绳下弯自动回位钩桩装置、水平弯限位桩、双轨道、机架和自适应坡度拖车等组成。创新性的采用钢丝绳与驱动轮对间的有效配合实现驱动自走。采用12匹马力柴油机作为动力，能稳定实现爬坡、拐弯、前进、倒退以及随时制动的功能，行走速度为1.2-1.5米/秒，最大爬坡角度为45度，最小拐弯半径为8米，上坡最大承载300公斤，下坡最大承载1000公斤。该机具有结构紧凑、占地空间小、可操作性强、运行可靠等特点，并具有防侧滑与防上跳、防钢丝绳上抬和拉直、拖车自适应坡度调节、三保险安全制动等技术特点。（南湖青年网.2010.02.05）
6、坡地用新型双轨动力运输车
其双轨式台车采四组承载轮系来克服双轨轨道的特殊情况及其变异性，动力车每组轮组采用三滚轮，单边轮组只需负担承载力，下方滚轮负责导轮功能，侧翻扭矩则由另支轨道上对称轮组承担。轮组俯仰角容许值可达30°，在垂直面左右偏转角容许值可达30°，轨道平面转向角全自由，轨距容许变化范围介于30 cm到50cm之间。台车在轨条发生左、右、上、下弯曲，相对扭转，轨距变异等状况下，仍可顺利行走。此设计与本课题研究较为相近，可供参考。（王康男、贾精石，台湾农业机械，第17卷第12期）
7、日本单轨果园运输机
其主要形式及工作原理与上述6基本相似，运输车用一台3～4马力发动机作为牵引动力, 行驶在离地面一定高度架设的钢轨上。这种运输车能装载公斤150公斤负荷,以0.6米/秒的速度、在高达45°的陡坡上行驶。运输车能前进后退，用一根纵杆可变换其方向。并设有制动装置，能在任何地方使车辆停止。还有一种形式的单轨运输车，其车身部分带有橡胶轮在地面行驶，并和用滚轮加持在轨道上的导向部分铰接相连，式车身部分适应地面崎岖不平的条件沿着轨道进行。（胡中 摘译自日本《Agriculture Mechanization in Asia》，1971）以上介绍的设计都具有各自的优点，同时有其局限性，对于“山地果园双轨大坡度运输机轨道设计”课题的研究有一定的借鉴和参考价值，但要充分根据实际情况因地制宜，取其所长来完善双轨运输机的设计。
4.结束语
随着我国农业机械化、自动化的不断发展以及国家政策的支持，农业生产的机械化程度得到很大提高，而山地地区的机械化发展仍然相对缓慢，因此发展前景依然很大。现阶段我们真正需要的是吸取国外的先进技术和经验,在提高自己的技术水平和工艺水平后，自行设计制造出适合我国国情的山地轨道运输机。可以走这样的路线：从采矿、工业、旅游娱乐业的轨道运输借鉴相关技术，寻求适合山地的运输方式，发展多种形式的运输，如吊索运输、单轨运输及双轨运输，向着适应性更好，灵活性更强，使用寿命更长，装载量更大以及更加安全的方向发展。
5.参考文献
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第二篇：基因工程的现状发展及展望
基因工程的现状发展及展望
课程：食品生物技术 专业： 班级： 学号： 姓名：
完成时间：2011 年5月25日
基因工程的现状发展及展望
【摘要】从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术，经过30多年来的进步与发展，已成为生物技术的核心内容。许多科学家预言，生物学将成为21世纪最重要的学科，基因工程及相关领域的产业将成为21世纪的主导产业之一。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。
【关键词】基因工程技术；生物反应器；基因治疗
基因工程的发展史
1860至1870年 奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念，并总结出孟德尔遗传定律。
1909年 丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词，用以表达孟德尔的遗传因子概念。
1944年 3位美国科学家分离出细菌的DNA（脱氧核糖核酸），并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。
1953年 美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。
1969年 科学家成功分离出第一个基因。
1990年10月 被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。
1998年 一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司，与国际人类基因组计划展开竞争。
1998年12月 一种小线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成，这是科学家第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。
1999年9月 中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的惟一发展中国家。
1999年12月1日 国际人类基因组计划联合研究小组宣布，完整破译出人体第22对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体完整基因序列的测定。
2000年4月6日 美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码，但遭到不少科学家的质疑。
2000年4月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了1%人类基因组的工作框架图。
2000年5月8日 德、日等国科学家宣布，已基本完成了人体第21对染色体的测序工作。
2000年6月26日 科学家公布人类基因组工作草图，标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。
2000年12月14日 美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱，这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。
2001年2月12日 中、美、日、德、法、英6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。
科学家首次公布人类基因组草图“基因信息”。
一、基因工程应用于植物方面
农业领域是目前转基因技术应用最为广泛的领域之一。农作物生物技术的目的是提高作物产量，改善品质，增强作物抗逆性、抗病虫害的能力。基因工程在这些领域已取得了令人瞩目的成就。
由于植物病毒分子生物学的发展，植物抗病基因工程也也已全面展开。自从发现烟草花叶病毒(TMV)的外壳蛋白基因导入烟草中，在转基因植株上明显延迟发病时间或减轻病害的症状，通过导入植物病毒外壳蛋白来提高植物抗病毒的能力，已用多种植物病毒进行了试验。在利用基因工程手段增强植物对细菌和真菌病的抗性方面，也已取得很大进展。植物对逆境的抗性一直是植物生物学家关心的问题。由于植物生理学家、遗传学家和分子生物学家协同作战，耐涝、耐盐碱、耐旱和耐冷的转基因作物新品种(系)也已获得成功。植物的抗寒性对其生长发育尤为重要。科学家发现极地的鱼体内有一些特殊蛋白可以抑制冰晶的增长，从而免受低温的冻害并正常地生活在寒冷的极地中。将这种抗冻蛋白基因从鱼基因组中分离出来，导入植物体可获得转基因植物，目前这种基因已被转入番茄和黄瓜中。随着生活水平的提高，人们越来越关注口味、口感、营养成分、欣赏价值等品质性状。实践证明，利用基因工程可以有效地改善植物的品质，而且越来越多的基因工程植物进入了商品化生产领域，近几年利用基因工程改良作物品质也取得了
不少进展，如美国国际植物研究所的科学家们从大豆中获取蛋白质合成基因，成功地导入到马铃薯中，培育出高蛋白马铃薯品种，其蛋白质含量接近大豆，大大提高了营养价值，得到了农场主及消费者的普遍欢迎。在花色、花香、花姿等性状的改良上也作了大量的研究。1
二、基因工程应用于医药方面
目前，以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已成为全球发展最快的产业之一，发展前景非常广阔。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。它们对预防人类的肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。在很多领域特别是疑难病症上，基因工程工程药物起到了传统化学药物难以达到的作用。我们最为熟悉的干扰素(IFN)就是一类利用基因工程技术研制成的多功能细胞因子，在临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。
目前，应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试，并进入临床验证阶段；专门用于治疗肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将在不久完成研制，它可有目的地寻找并杀死肿瘤，将使癌症的治愈成为可能。由中国、美国、德国三国科学家及中外六家研究机构参与研制的专门用于治疗乙肝、慢迁肝、慢活肝、丙肝、肝硬化的体细胞基因生物注射剂，最终解决了从剪切、分离到吞食肝细胞内肝炎病毒，修复、促进肝细胞再生的全过程。经4年临床试验已在全国面向肝炎患者。此项基因学研究成果在国际治肝领域中，是继干扰素等药物之后的一项具有革命性转变的重大医学成果。
三、基因工程应用于环保方面
工业发展以及其它人为因素造成的环境污染已远远超出了自然界微生物的净化能力，已成为人们十分关注的问题。基因工程技术可提高微生物净化环境的能力。美国利用DNA重组技术把降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的4种菌体基因链接，转移到某一菌体中构建出可同时降解4种有机物的“超级细菌”，用之清除石油污染，在数小时内可将水上浮油中的2/3烃类降解完，而天然菌株需1年之久。也有人把Bt蛋白基因、球形芽孢杆菌、且表达成功。它能钉死蚊虫与害虫，而对人畜无害，不污染环境。现已开发出的基因工程菌有净化农药的DDT的细菌、降解水中的染料、环境中有机氯苯类和氯酚类、多氯联苯的工程菌、降解土壤中的TNT炸药的工程菌及用于吸附无机有毒化合物(铅、汞、镉等)的基因 1
工程菌及植物等。90年代后期问世的DNA改组技术可以创新基因，并赋予表达产物以新的功能，创造出全新的微生物，如可将降解某一污染物的不同细菌的基因通过PCR技术全部克隆出来，再利用基因重组技术在体外加工重组，最后导入合适的载体，就有可能产生一种或几种具有非凡降解能力的超级菌株，从而大大地提高降解效率。2
四、分子进化工程的研究
分子进化工程是继蛋白质工程之后的第三代基因工程。它通过在试管里对以核酸为主的多分子体系施以选择的压力，模拟自然中生物进化历程，以达到创造新基因、新蛋白质的目的。
这需要三个步骤，即扩增、突变、和选择。扩增是使所提取的遗传信息DNA片段分子获得大量的拷贝；突变是在基因水平上施加压力，使DNA片段上的碱基发生变异，这种变异为选择和进化提供原料；选择是在表型水平上通过适者生存，不适者淘汰的方式固定变异。这三个过程紧密相连缺一不可。
现在，科学家已应用此方法，通过试管里的定向进化，获得了能抑制凝血酶活性的DNA分子，这类DNA具有抗凝血作用，它有可能代替溶解血栓的蛋白质药物，来治疗心肌梗塞、脑血栓等疾病。
3五、前景展望
由于基因工程运用DNA分子重组技术，能够按照人们预先的设计创造出许多新的遗传结合体，具有新奇遗传性状的新型产物，增强了人们改造动植物的主观能动性、预见性。而且在人类疾病的诊断、治疗等方面具有革命性的推动作用，对人口素质、环境保护等作出具大贡献。所以，各国政府及一些大公司都十分重视基因工程技术的研究与开发应用，抢夺这一高科技制高点。其应用前景十分广阔。我国基因工程技术尚落后于发达国家，更应当加速发展，切不可坐失良机。但是，任何科学技术都是一把“双刃剑”，在给人类带来利益的同时，也会给人类带来一定的灾难。比如基因药物，它不仅能根治遗传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等，甚至人的智力、体魄、性格、外表等亦可随意加以改造；还有，克隆技术如果不加限制，任其自由发展，最终有可能导致人类的毁灭。还有，尽管目前的转基因动植物还未发现对人类有什么危害，但不等于说转基因动植物就是十分安全的，毕竟这些东西还是新生事物，需要实践慢慢地检验。转基因生物和常规繁殖生长的品种一样，是在原有品种的基础上对其部分性状进行修饰或增加新 2
3性状，或消除原来的不利性状，但常规育种是通过自然选择，而且是近缘杂交，适者生存下来，不适者被淘汰掉。而转基因生物远远超出了近缘的范围，人们对可能出现的新组合、新性状会不会影响人类健康和环境，还缺乏知识和经验，按目前的科学水平还不能完全精确地预测。所以，我们要在抓住机遇，大力发展基因工程技术的同时，需要严格管理，充分重视转基因生物的安全性。
六、基因工程技术的发展方向
1、开发针对神经系统、肿瘤、心血管系统、艾滋病及免疫缺陷等重大疾病的多肽、蛋白质和核酸等新生物技术产品；
2、选择一批市场前景好的生物技术产品及疫苗、诊断用单克隆抗体，开发重点是乙肝基因疫苗与单克隆抗体诊断试剂等；
3、开发靶向药物主要是开发抗肿瘤药物。目前治疗肿瘤药物确实存在一个所谓“敌我不分”的问题。在杀死癌细胞的同时，也杀死正常细胞。导向治疗就是针对这个问题提出来。所谓导向治疗就是利用抗体寻找靶标，如导弹的导航器，把药物准确引入病灶，而不伤及其他组织和细胞；
4、人源化的单克隆抗体的研究开发。抗体可以对抗各种病原体，亦可作为导向器，但目前的单克隆抗体，多为鼠源抗体，其本身也被异种生物体视为抗原，当被注入人体后会诱导产生抗体（抗抗体）或激发免疫反应。目前国外已研究噬菌体抗体技术，嵌合抗体技术，基因工程抗体技术以解决人源化抗体问题；
5、血液替代品的研究与开发仍然占重要地位。血液制品是采用大批混合的人体血浆制成的，由于人血难免被各种病原体所污染，如艾滋病病毒及乙肝病毒等，通过输血而使接受输血的人感染艾滋病或乙型肝炎的案例时有发生，因此利用基因工程开发血液替代品引人注目。4
六、我国的生物技术前景
今天，人们借助于所谓的DNA切片已能同时研究上百个遗传基质。基因的研究达到了这样一个发展高度，几年后，随着对人类遗传物质分析的结束，人们开始集中所有的手段对人的其他部分遗传物质的优缺点进行有系统地研究。但是，生物学的发展也有其消极的一面：它容易为种族主义提供新的遗传学方面的依据对新的遗传学持批评态度的人总喜欢描绘出一幅可怕的景象：没完没了的测试、操纵和克隆、毫无感情的士兵、基因很完美的工厂工人……遗传密码使基因 4
研究人员能深入到人们的内心深处，并给他们提供了操纵生命的工具。然而他们是否能使遗传学朝好的研究方向发展还完全不能预料。
改革开放以来，我国相继开展了分子遗传学、基因工程、细胞融合、酶工程等新学科新技术的研究，现代生物技术得到快速发展，并在农业和医药等领域获得广泛的应用，现代生物技术产业初具规模。进入新世纪以来，随着人类和其它物种基因研究的不断深入，信息技术、新材料技术等其它新兴学科和技术的交叉和渗透，生物芯片、生物信息、组织工程、干细胞研究等一系列新兴领域和技术不断涌现，生物技术的发展进入了一个新阶段。生物技术为经济社会的发展作出了重要贡献。
医药生物技术为提高人民平均寿命和健康水平发挥了重要作用。中国人均寿命从1949年的35岁增长到1996年的70．8岁左右，生物技术功不可没。近年来，中国医药生物技术发展明显加快。进入临床研究的生物医药已达150多个，有基因工程干扰素等21种生物技术药物投入生产，生物医药制品2000年销售额已达200多亿元，14年增长了近百倍。
农业生物技术成就显著，为提高农产品产量和质量，增加农民收入作出了重要贡献。我国首创的杂交水稻已推广到20多个国家，累计增产粮食3500多亿公斤，国际权威杂志《SCIENCE》撰文认为，中国的杂交水稻填满了亚洲人的饭碗。在此基础上，中国超级杂交水稻研究又取得新的突破，每公顷产量突破了12吨，国际上提出的超级稻指标首先在中国实现。我国是世界上第二个在转基因抗虫棉有自主知识产权的国家，2002年种植面积占棉花面积的40％，5年来累计为农民增收50多亿元。
在能源、环境、工业生物技术方面取得明显进展，在利用生物技术开发可再生清洁能源方面更是成就显著。利用玉米等粮食生产燃料酒精的技术在河南、黑龙江已分别具备数十吨的年生产能力，乙醇汽油已在部分地区推广试用；日产量20余吨的生物柴油生产企业2002年已在四川问世，填补了我国生物柴油工业化生产的空白。我国在世界上首次完成了生物制氢中试研究。
生物技术基础研究方面不断取得突破，为生物技术创新和产业化奠定了良好基础。中国作为惟一的发展中国家成员参与国际人类基因组计划，完成了1％的测序工作；中国科学家独立完成了杂交水稻父本9311（籼稻）的基因组测序草图；在国际上首次定位和克隆了神经性高频耳聋基因、乳光牙本质Ⅱ型、汗孔角化症等遗传病的致病基因。
生物技术产业发展迅速，初具规模。经过近20年的发展，中国的生物技术与产业已开始从跟踪仿制到自主创新的转变。中国涉及现代生物技术的企业约500家，从业人员超过5万人，其中涉及医药生物技术的企业300多家。北京、上海、广州、深圳等地已建立了20多个生物技术园区，目前已培育了一大批新企业，在中国生物技术发展中起着龙头的带动作用。
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第三篇：北京市建筑节能发展现状和展望
北京市建筑节能发展现状和展望
北京市建筑节能发展现状和展望 北京市建筑节能发展现状和展望 □ 北京市住房和城乡建设科学技术研究所/北京市住房和城乡建设委员会 田昕 徐俊芳 李楠 邱样娥 摘要：从北京市建筑节能标准设计指标，绿色建筑发展和节能率，既有建筑改造效果，供热方式转变和能耗，住宅产业化发展和节能量、可再生能源建筑应用，公共建筑节能效果等方面对建筑节能现状进行分析总结，建筑节能取得了重大进展和突破，但是还存在一些问题。面对机遇和挑战，提出北京市继续推进建筑节能的主要建议和“十三五”时期的发展目标。关键词：建筑节能；发展现状；发展目标
一、前 言 随着北京城市化步伐加快和产业结构调整，城市建筑规模不断扩大，建筑能耗占全市能源消耗的比重也在逐年上升，2014年底，全市城镇民用建筑总面积达到77059万平方米，民用建筑总能耗达到3114万吨标准煤[1]，占全市能源消费总量的45.6%，建筑节能工作的重要性日益凸显。建筑节能已经成为建设绿色低碳生态家园，改善城市环境和人民生活品质的重要抓手。
二、发展现状 “十二五”时期，北京市建筑节能工作取得了重大进展和突破，为完成全市节能减排目标，实现“四个中心”首都战略定位，建设和谐宜居之都，推进京津冀协同发展做出了重要贡献。具体工作体现在以下几个方面：
（一）新建民用建筑节能设计标准进一步提升 图1 北京市民用建筑发展状况 北京市2013年1月1日起在全国率先实施节能75%的居住建筑节能设计标准，新版的居住建筑节能设计标准，整理明确了冷热源设备的效率或能效限值要求，并对居住建筑节能设计的各项指标提出了具体的要求。执行新的标准后，居住建筑采暖耗热量指标由原来的14.65 W/m2降至10.5 W/m2[2]。2015年11月1日起实施了新版的公共建筑节能设计标准，提高了对围护结构热工性能、采暖空调设备和照明设备能效的要求，全年采暖、通风、空气调节和照明的总能耗减少约20～23%[3]。新建成节能居住建筑面积9500万平方米，新建成节能公共建筑7500万平方米。节能建筑占比由2009年的55.18%提高至2015年的74.4%。
（二）绿色建筑持续创新发展 2013年6月1日起新建民用建筑在国内率先全面执行绿色建筑标准。累计通过绿色建筑施工审查项目1884项，总建筑面积达9065万平方米；累计通过绿色建筑评价标识认证项目146项，其中设计标识128项，运行标识18项，建筑面积共计1663.25万平方米，项目数量和质量均居全国前列。“十二五”时期末，北京市绿色建筑面积总和达9987万平方米，相当于现有民用建筑总量的12.5%。其中，获得绿色建筑评价标识的项目中一星级项目19项，二星级项目52项、三星级项目75项，二星级及以上项目数占比87%，面积占比90.8%；公共建筑项目93项（建筑面积863.38万平方米），住宅项目52项（建筑面积798.48万平方米），工业建筑1项（建筑面积1.40万平方米）；既有建筑改造项目共8项，均为公共建筑，总建筑面积73.25万平方米，占全部标识项目总数的5.5%，面积比例4.4%，与既有建筑的存量相比，既有建筑绿色化改造工作才刚开始。根据北京市住房和城乡建设科技促进中心的研究课题《北京市“十三五”期间绿色建筑行动路线图》调研结果如表1所示： 表1 北京市绿色建筑评价标识项目节能率类型公共建筑居住建筑星级★★★★★★★★★★★★单位面积能耗kWh/(m2·a)113.67 95.72 79 68.35 59.17 32.59节能率% 54.06 58.68 63.79 66.43 66.06 70.07
（三）既有建筑节能改造成效显著 “十二五”期间，共完成6257万平方米既有民用建筑围护结构节能改造；其中既有居住建筑改造5657万平方米，惠及200多万居民，小区环境和室内舒适度明显提高；既有公共建筑改造600万平方米；在北京地区，通过围护结构的传热热损失约占全部热损失的77%（其中外墙25%，窗户24%，楼梯间隔墙11%，屋面9%，阳台门下部3%，地面2%），通过计算，既有建筑围护结构改造的节能量为10.1 kgce/m2，共形成63.2万吨标准煤的年节能量。完成大型公共建筑低成本节能改造1950万平方米，每年完成情况见图2。在农村建筑节能改造的实施中，提出标准化要求“进行农宅新建翻建、综合改造的农民住宅必须达到北京市农民住宅抗震节能标准；综合改造的外墙传热系数K值不大于0.45W/(m2·K)；外窗传热系数K值不大于2.7W/(m2·K)。”完成农民住宅新建翻建、抗震节能综合改造和节能单项改造共计53.57万户，每年完成情况见图3，改造后的农宅冬季室内温度提高了4～6℃，节约燃煤30%以上；夏季室内明显感觉凉爽，室内温度也比室外温度低5～6℃。图2 “十二五”期间城镇既有民用建筑节能改造情况 图3 “十二五”期间农村住宅节能改造状况
（四）供热系统节能改造稳步推进 “十二五”期间，北京市供热能源结构不断优化，其中城市热力网供热占全市供热面积的比例达到25.1%，燃气供热（含壁挂采暖炉）占54.9%，燃煤供热占18.7%，新能源和可再生能源供热占1.5%，燃油供热占0.4%；城市热力网、清洁能源、新能源和可再生能源供热面积的比例已达81.0%；燃煤供热面积从2009年的31%下降到2014年的18.7%；基本形成了以城市热力网、燃气供热、燃煤供热为主导，多种能源、多种供热方式相结合的供热局面，见表2。表2 2014年和2009年全市供热方式和能耗统计表2014年2009年供热方式面积比例单位面积能耗(kgce/m2)供热方式面积比例单位面积能耗(kgce/m2)城市热力网25.1% 12.97 23% 15.62燃气供热(含壁挂采暖炉)54.9% 12.50 43.5% 13.24燃煤供热18.7% 18.9 31% 21燃油供热0.4% 14.57 / /新能源和可再生能源供热1.5% / / /合计100% / /平均单位面积采暖能耗（kgce/m2）/ 13.9 / 16.49
（五）住宅产业化推广应用工作全面展开 北京市率先出台了支持推进住宅产业化的相关政策，开展试点示范工程建设，发布实施了相关技术标准，形成了装配式住宅发展技术路径，培育了一批从事住宅产业化研发、设计、部品生产和施工的企业，2014年北京市被列入“国家住宅产业现代化综合试点城市”，在政府主导的保障性安居工程中大力推进产业化，实现保障性住房产业化100%全覆盖。截至2015年底，实施和纳入实施产业化计划的居住建筑累计达到1800万平方米。根据“钢筋混凝土结构产业化住宅技术标准、质量检测与控制研究-装配整体式剪力墙住宅结构体系和技术标准研究”课题研究成果，传统住宅和产业化住宅能源消耗对比见表3。表3 传统住宅与产业化住宅施工能耗消耗对比项目传统住宅产业化住宅节省量节能率耗电量（kWh/m2）7.294.302.9941.02%耗油量（MJ/m2）15.787.608.1851.84%耗煤量（kg/m2）01.19-1.19-100.00%折合标准煤（kgce/m2）3.482.850.6318.10%
（六）可再生能源建筑一体化应用大幅推进 自2006年至2016年，全市共有29个项目获批国家级可再生能源建筑应用示范项目，累计示范面积227万平方米。2009-2012年，获批国家级太阳能光电建筑应用示范项目30项，获批装机总容量达29092 kWp，项目类型包括建材型、构件型、支架型，应用范围涉及商城、教学楼、办公楼、体育馆、住宅、厂房等多方面。“十二五”期末，可再生能源建筑应用面积比例达到13.8%。根据住建部科技发展促进中心对国家既有可再生能源建筑应用示范项目检测数据（400多个样本量）分析结果，各技术类型的年平均节能量如表4所示。至2014年底，全市可再生能源建筑应用常规能源总替代量约为70万吨标准煤，占2014年建筑能耗总量的2.2%。表4 可再生能源建筑应用技术类型年节能水平技术类型太阳能光热系统(每平米建筑面积)太阳能光伏发电地源热泵(每平米建筑面积)累计建筑应用面积6500万m220万kW 4600万m2平均常规能源替代量3.9(kgce/m2●年)0.316(kgce/W●年)8.7(kgce/m2●年)
（七）公共建筑能耗限额管理初见成效 2013年开始，北京市开展了全市3000平方米以上公共建筑的电耗限额管理工作。工作开展至今，公共建筑用电下降4.7亿度，相当于20万余户家庭一年的用电量，公共建筑能耗限额管理工作初见成效。对北京市电耗限额管理平台中各类公共建筑单位面积电耗进行分析，结果如表5所示。“十二五”期间，大多类公共建筑单位面积电耗经历了先增后降的趋势，单位面积公共建筑电耗强度得到了有效控制。图4 大型公共建筑不同分类单位面积电耗 图5 普通公共建筑不同分类单位面积电耗
二、存在的问题 随着节能法律法规、资金激励政策的完善和节能工作的开展，节能民用建筑比例和建筑能效水平大幅提升，各项工作迈上新台阶，但是还存在很多问题，主要体现为以下三点：
（一）民用建筑节能管理的法律效力待提升 法律法规是保障建筑节能工作高效推进的基础。北京市当前在民用建筑节能领域最具有执行效力的文件是以政府令颁布的《北京市民用建筑节能管理办法》，在民用建筑节能工作中发挥了积极的指导和约束作用。但是，就法律效力方面，还不能满足新形势下民用建筑节能发展的需求，亟待立法将其意志上升为地方性法规，强化法律执行效力，保障民用建筑节能蓬勃有序发展，使之成为社会普遍遵循的行为准则。
（二）民用建筑实际采暖能耗和设计值相差很大 由于建筑运行实际能耗和建筑的施工质量、建筑运行方式密切相关，导致按照高标准要求设计的建筑并不能在运行过程中体现出节能优势，提高建筑节能标准不一定就能降低实际的采暖运行能耗。本文对179栋建筑在2014/2015年采暖季建筑的采暖耗热量进行了分析，包括非节能居住建筑、节能改造后既有非节能居住建筑、节能50%的二步节能居住建筑、节能65%的三步节能居住建筑和公共建筑，每平米建筑面积采暖的实际耗热量见图6，这几类民用建筑的实际采暖耗热量没有明显差别。图6 不同类型建筑单位面积耗热量
（三）建筑信息化管理水平有待进一步提高 建筑能耗与能源消费的统计口径不完全一致，且民用建筑能耗统计报表由用能单位自行填报，缺少数据核实，难以保证数据质量。多个部门分别建立的多个建筑能耗数据平台仍是一个个信息孤岛，数据平台之间的监测覆盖范围重复和遗漏同时存在，未能有效衔接；监测的能耗种类不全面，缺乏统一标准和技术支持。针对各平台数据的研究工作不够深入和细致，未能充分发挥数据对建筑节能相关政策措施的支撑作用。
三、面临的机遇和挑战 “十三五”时期，北京市落实“四个中心”的城市战略定位，建设国际一流的和谐宜居之都，有序疏解非首都功能，大力推进京津冀协同发展和产业对接协作，将有效遏制北京市人口和建筑总量的快速增长，促进区域能源综合利用，共享建筑节能先进技术和优势资源，拓展建筑节能发展空间。北京市建筑节能工作力度不断加大，民用建筑单位面积采暖能耗逐步下降；供热能源结构发生改变，天然气占比持续增加；新能源和可再生能源得到广泛应用。随着建筑面积的增加和人民生活消费水平的提高，民用建筑能耗总量依然保持增长，电耗在民用建筑总能耗中所占的比例逐步上升。预计“十三五”期间，居住建筑单位面积电耗强度增速将由“十二五”时期的17.9%降低至8.4%，公共建筑单位面积电耗强度得到有效控制。表5 城镇民用建筑总面积和能耗状况建筑类型年代总面积(万m2)电耗强度（kWh/m2）（电+采暖）能耗强度（kgce/m2）2004年15870 61.75 38.52 2009年23266 84.7 40.79 2014年31623 103.8 43.69 2020年40028 102.18 42.53公共建筑居住建筑2004年26899 25.3 46.1 2009年37325 26.3 42.79 2014年48946 31.0 44.9 2020年60042 33.62 46.83
四、展望 北京市承诺2020年碳排放总量达峰，实施能源消费总量和强度双控势在必行。针对目前建筑节能工作存在的主要问题，提出以下几方面建议：
（一）健全政策法规体系 在认真贯彻《北京市民用建筑节能管理办法》（北京市人民政府第256号令）的同时，总结其实施过程中的经验和教训，积极推进制定北京市建筑节能和绿色建筑发展的地方性法规，切实将建筑节能工作全面纳入法治化轨道，强化法律的刚性约束力，更好地发挥立法的引领和推动作用。
（二）加强建筑运行精细化管理水平通过整合建筑及能耗数据资源，构建全市民用建筑用能信息管理服务平台，强化公共建筑节能运行管理，健全配套政策法规体系和节能考核体系，建立以民用建筑运行能耗为控制目标的建筑节能管理体系。加强国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测和节能运行管理，强化公共建筑能耗限额管理。
（三）建筑运行能耗总量控制 在建筑精细化管理的基础上，对建筑运行能耗实行总量控制，明确建筑节能目标，定量了解和分析建筑运行能耗对全社会能源消费总量的影响，用实际能源消费量来引导和评价建筑节能工作，使建筑节能工作从“过程控制”向“目标效果导向”转变。2016年10月，市住房和城乡建设委会同有关部门发布了《北京市民用建筑节能“十三五”时期发展规划》，总体目标是，实施北京市民用建筑能源消费总量和强度双控，狠抓能源需求侧调控和能源供给侧改革，降低民用建筑碳排放总量，在严格控制建筑规模总量的前提下，到2020年民用建筑能源消费总量控制在4100万吨标准煤以下，新建城镇居住建筑单位面积能耗比2014年城镇居住建筑单位面积能耗下降25%，建筑能效达到国际同纬度地区的先进水平。参考文献：
1、北京市住房和城乡建设委员会.《北京市“十三五”时期建筑节能发展规划》.http://.2016年11月7日
2、《北京市居住建筑节能设计标准》（DB 11/891-2012）
3、《公共建筑节能设计标准》（DB 11/687-2015）DOI：10.16116/j.cnki.jskj.2017.08.003
第四篇：灌浆材料的发展现状与展望
灌浆材料的发展现状与展望
摘要：灌浆工法作为防渗补强加固的一种重要手段，其灌浆材料起着至关重要的作用。本文对灌浆材料的种类及其使用性能作了详细的描述，同时对今后浆材的发展方向提出了展望。关键词：灌浆 灌浆材料
注浆法出现于19世纪初，注浆工法在水利水电工程中多称灌浆法。采用灌浆技术以解决土建工程的有关技术难题，至今已有一个世纪的历史。浆液注入到地层中去的方式是该工法的关键。随着注浆技术的广泛应用，注浆材料得到了较大的发展。注浆材料从最早的石灰和黏土、水泥，发展到今天的水泥－－水玻璃浆液、各种化学浆液。而注浆材料的开发与应用，又反过来推动了注浆工法在更广泛的领域内的应用。通常说的注浆材料是指浆液中的主剂。注浆材料必须是能固化的材料。习惯上把注浆原材料分为粒状材料和化学材料两个系统。而浆液是同主剂、固化剂，以及溶剂、助剂经混合后所配成的液体，分为溶液型和悬浊液型两大类。灌浆材料的种类及其特点
1.1 溶液型浆材
溶液型浆材又叫化学浆材，可分为水玻璃类、木质素类灌浆材料、丙烯酰胺类灌浆材料、丙烯酸盐类灌浆材料、聚氨酯类灌浆材料、环氧树脂灌浆材料、甲基丙烯酸酯类灌浆材料、脲醛树脂类、其它类化学灌浆材料。1.1.1 水玻璃类灌浆材料
水玻璃（硅酸钠）是化学灌浆中最早使用的一种材料，水玻璃类浆液是由水玻璃溶液和相应的胶凝剂组成。其无机胶凝剂有氯化钙、铝酸钠、氟硅酸、磷酸、草酸、硫酸铝、混合钠剂等，有机胶凝剂有醋酸、酸性有机盐、有机酸酯、醛类（乙二醛类）、聚乙烯醇等。二氧化碳亦可与水玻璃溶液在被灌体内生成硅酸凝胶。
灌浆用水玻璃模数在2.4~3.4之间为宜，水玻璃溶液的浓度在35~45°Be'为宜。
水玻璃类浆材主要特点及性能：
(1)胶凝时间从瞬间~24小时不等；
(2)固砂体强度可达6MPa；
(3)粘度从1.2~200×10-3Pa·s；
(4)可灌性好，渗透系数可达10-5～10-6cm/s，可灌入 0.1mm以上的土层。
(5)毒副作用小，造价低。1.1.2 木质素类浆液
木质素类浆液由纸浆废液、胶凝剂和促凝剂等组成。木质素类浆液包括铬木素和硫木素浆液两种。铬木素浆液的固化剂是重铬酸钠。但重铬酸钠毒性大，难以大规模使用。硫木素浆液是在铬木素浆液的基础上发展起来的，是采用过硫酸铵完全代替重铬酸钠，使之成为低毒、无毒木质素浆液，是一种很有发展前途的注浆材料。
浆液及胶凝体主要性能特点：
（1）浆液的粘度较小（2~5×10-3Pa·s），可灌性好，渗透系数为10-3~10-4cm/s的基础，均可适用于灌注。
（2）防渗性能好，用铬木质素浆液处理后的基础，其渗透系数可达10-7~10-8cm/s。
（3）浆液的胶凝时间可在几十秒至几十分钟之间调节。
（4）固沙体强度在0.4MPa以上。
（5）原料来源广，价格低廉。1.1.3 丙烯酰胺类浆液（丙凝浆液）
丙烯酰胺类浆液，国内又称丙凝浆液，是以丙烯酰胺为主剂，和其他交联剂，促凝剂和引发剂等材料所组成。常用的交联剂为N-N'-亚甲基双丙烯酰胺（简称M），引发剂为过硫酸铵[(NH4)2S2O8]，常用的促凝剂有β-二甲基丙腈[(CH3)2NCH2NCH2CN]和三乙醇胺[N(C2H4OH)3]，缓凝剂一般用铁氰化钾（称简KF）。
浆液及凝胶体的主要特点：
（1）浆液粘度小。与水接近，常温标准浓度下黏度为1.2×10-3Pa·s。
（2）可灌性良好，浆液能渗入粒径小于0.01毫米的土层或渗透系数大于10-4cm/s的被灌体。
（3）胶凝时间可准确地控制在几秒至数十分钟之间。因此既可用于堵住大流量的集中涌水，也可用于细微裂隙的防渗处理。
（4）凝胶体的渗透系数为10-9~10-10cm/s，固砂体的渗透系数可达10-8cm/s，可以认为是不透水的。
（5）凝胶体的抗压强度较低，约为0.2~0.8MPa，在较大裂隙内的凝胶体易被挤出，因此仅用于防渗注浆。
（6）浆液及凝胶体耐久性较差，且有一定毒性。
（7）丙烯酰胺浆液价格较贵，材料来源也较小。
（8）丙凝浆液与铁质易起化学作用，具有腐蚀性。1.1.4 丙烯酸盐类浆液
丙烯酸盐是由丙烯酸和金属组成的有机电解质。加入交联剂后就生成不溶于水的聚合物。丙烯酸盐浆液是由一定浓度的单体、交联剂、引发剂、缓凝剂等组成的水溶液。常用的交联剂多为N-N'-亚甲基双丙烯酰胺和六氢-1,3,5三丙烯酰基一均三嗪，丙烯酸盐常采用氧化还原引发体系，通过游离基聚合反应生成不溶于水的含水凝胶。
浆液和凝胶体主要性能：
（1）聚合反应开始前，粘度基本保持不变。聚合反应一旦开始，粘度急剧变化，具有很快达到最终凝胶的性能。
（2）浆液可灌性好，丙烯酸盐浆液更浸润土粒，对地基内的微细孔隙有较好的可灌性。
（3）浆液胶凝时间可在数秒到数小时内控制。
（4）凝胶体的渗透系数在10-7~10-10cm/s之间，固砂体的渗透系数在10-5~10-8cm/s之间。
（5）固砂体抗压强度在0.3~1MPa之间。1.1.5 聚氨酯类浆液
聚氨酯类浆液分非不溶性聚氨酯浆液（简称PM）和水溶性聚氨酯类浆液（简称SPM）。
(1)非水溶性聚氨酯类浆液非水溶性聚氨酯是由多异氰酸酯和多羟基化合物聚合而成。不溶于水，只溶于有机溶剂中。其浆液和凝胶体主要性能如下：
① 浆液相对密度1.036~1.125，是非水溶性的，遇水开始反应，因此不易被地下水冲稀，可用于动水条件下堵漏，封堵各种形式的地下、地面及管道漏水，止水效果好。
② 浆液遇水反应时，放出CO2气体，使浆液产生膨胀，向四周渗透扩散，直到反应结束时止。由于膨胀而产生了二次扩散现象，因而有较大的扩散半径和凝固体积比。
③ 浆液黏度低，可注性能好，可与水泥注浆相结合；采用单液系统注浆，工艺设备简单。
④ 固砂体抗压强度高，一般在0.6~1MPa，其凝胶体抗压强度可达3MPa，有时可作为补强材料。
⑤ 抗渗性能好，渗透系数可达10-6~10-8cm/s。
⑥ 浆液遇水开始反应，所以受外部水或水蒸气影响较大，在存放或施工时应防止外部水进入浆液中。
⑦ 不污染环境。
⑧ 注浆后，管道、设备需用丙酮、二甲苯等溶剂清洗。
(2)水溶性聚氨酯类浆液水溶性聚氨酯浆液是由预聚体和其他外加剂所组成。其与PM的主要区别在于SPM所用的聚醚是环氧乙烷聚合物，而PM所用的聚醚是环氧丙烷聚合物，前者具有亲水性。
浆液与凝胶体主要性能和特点：
① 浆液能均匀地分散或溶解在大量水中，凝胶后形成包有大量水的弹性体。
② 浆液相对密度1.10，黏度0.1Pa·s左右。
③ 凝胶时间在数秒到数十分钟内可调。
④ 固砂体抗压强度为0.1~5MPa，凝胶体强度可达2MPa。
⑤ 可用于水工建筑物及地下工程的防渗堵漏。1.1.6 环氧树脂类浆液
环氧树脂具有强度高，粘结力强，收缩小，化学稳定性好等特点。其粘结力和内聚力均大于混凝土，因此对于恢复结构的整体性，能起很好的作用。但其浆液黏度大、可注性小、憎水性强、与潮湿裂缝黏结力差。1.1.7 甲基丙烯酸酯类浆液（甲凝）
甲基丙烯酸酯类浆液是一种化学补强灌浆材料。其浆液和凝胶体主要性能特点如下：
（1）黏度低，在25℃时仅为5.7×10-4Pa·s。
（2）可灌性好，可注入0.05毫米的细微裂缝。在0.2~ 0.3MPa压力下，浆液可渗入混凝土内4~6厘米。
（3）聚合后的强度和黏结力较高。
（4）甲凝为憎水材料，液态时怕水，在注浆前，必须用风吹干裂缝和在浆液内加入一定的阻聚剂等。1.1.8 脲醛树脂浆液
脲醛树脂类浆液是以脲醛树脂或脲-甲醛为主剂，加入一定量的酸性固化剂所组成的浆液。脲醛树脂浆液有脲醛树脂浆液、脲-甲醛浆液、改性脲醛树脂浆液。
脲醛树脂浆液主要特点：
（1）粘度低，在10-3Pa·s范围内。可实现单液或双液注浆。
（2）凝胶时间在十几秒到几十分钟内可调。
（3）抗压强度在4~8MPa之间。
（4）固砂体抗渗系数为10-4~10-5cm/s 1.1.9 丙强浆液
丙强浆液是在丙凝浆液基础上发展起来的，它主要是以丙凝与脲醛树脂作为注浆材料的一种化学注浆浆液。
丙凝浆液主要性能特点：
（1）浆液相对密度为1.19~1.20。
（2）浆液粘度为(5~6)×10-3Pa·s。
（3）胶凝时间在数分钟到数小时内可调。
（4）固砂体渗透系数可达10-8cm/s。抗压强度可达 0.17Mpa。悬浊液型浆材
悬浊液型浆材是指固体颗粒悬浮在水中的注浆材料。主要包括纯水泥浆、水泥黏土浆、水泥水玻璃浆等。2.1水泥浆液
注浆工程中最常用的是普通硅酸盐水泥。水泥细度是决定水泥性能的重要因素之一。纯水泥浆的主要性能如下：
（1）材料来源广泛，成本较低，无毒性，施工工艺简单方便。
（2）黏度随水灰比而变，可小至16s，大至139s。
（3）凝结时间随水灰比的增加而延长，从数小时到数十小时。
（4）抗压强度可达22.0MPa。
（5）结石率可达99%·
（6）稳定性差，易沉淀析水，在地下水流速较大的条件下注浆时，浆液易受水的冲刷和稀释。
（7）为改善水泥浆性能，可掺入掺合料如黏性土、水玻璃、粉煤灰等。2.2 水泥黏土类浆液
水泥黏土浆液是由水泥黏土按一定比例混合而成。作为加固注浆时，黏土掺量一般为5%~15%。由于黏土的分散性高，亲水性好，因而沉淀析水性较小。水泥黏土浆液的稳定性大大提高。
浆液凝胶体主要性能如下：
（1）黏度随水灰比及黏土用量而变，从0~65s之间可调。
（2）凝结时间较长。
（3）结石率比纯水泥浆液高，可达100%。
（4）抗压强度可达13.6MPa。2.3 黏土类浆液
黏土来源广泛，成本低廉。多用于病险土工堤坝的防渗注浆工程。为改善黏土类浆液性能而研制了黏土水玻璃浆液。黏土40%~60%，水玻璃为黏土的10%~15%，熟石灰为黏土重量的1%~3%。其余为水。浆液的主要性能为：凝结时间为几十秒至几十分钟，黏度为20~30s，渗透系数为10-5~ 10-6cm/s。
2.4 水泥水玻璃类浆液
水泥水玻璃浆液亦称CS浆液，是以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定的比例采用双液方式流入，必要时加入速凝剂或缓凝剂所组成的注浆材料。它克服了单液水泥浆的凝结时间长且不能控制、结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的适用范围。可用于防渗回固。
水泥水玻璃浆液的特点：
（1）浆液凝胶时间可控制在几秒到几十分钟范围内；
（2）波美度越小，胶凝越快；水玻璃掺量越少，胶凝越快；
（3）结石体抗压强度较高，可达10～20MPa；结石率可达100%。
（4）结石体渗透系数为10-3cm/s；
（5）可用于裂隙为0.2mm以上的岩体或粒径为1mm以上的砂层；
（6）材料来源丰富，价格较低廉；
（7）对环境及地下水无毒性污染，但有NaOH碱溶出，对皮肤有腐蚀性；
（8）结石体易粉化，有碱溶出，化学结构不稳定。2.5 微细水泥浆液
微细水泥浆液又叫MC浆液，其平均粒径为4μm。最大粒径为10μm。这个特性使MC浆液能够渗入渗透系数为10-3~10-4cm/s的细砂层和岩石的细裂隙中。
微细水泥浆液及结石体的主要性能特点：
（1）浆液的凝结时间可以用水玻璃在20s至几分钟的范围内调节。
（2）结石体抗压强度高，可达25MPa；固砂强度可高达62MPa。
（3）可灌性强，能注入0.1~0.2mm的细砂中。
（4）对于1：1的浆液，浆液析水率＜5%，析水历时2h以上，稳定性大大提高。
（5）具有良好的工作环境，无毒，结石具有较高的耐久性。对裂缝中的钢筋无腐蚀。对裂隙的湿度不敏感。
（6）固砂体渗透系数可达1.0×10-6cm/s。灌浆材料的发展方向
传统的水泥和黏土类颗粒材料由于粒度大，可灌性低，难以满足各种地层类型的不同要求。传统的水玻璃类灌浆材料固结强底低，且生成的凝胶产物对环境有一定的污染。目前使用的高分子化学浆材施工成本较高，在经济性及耐久性方面使用其难以大量使用。且都有一定程度的毒性，易污染环境并危及人的身体健康。郑守仁院士指出：灌浆材料的环保问题、耐久性问题以及不适应不同环境开发新品种材料是今后灌浆材料研究的方向。因此寻求渗透性强、可注性好、无污染、固结体强度较高、凝胶时间易于控制、价格便宜和施工方便等综合性能指标高及成本较低的绿色新型灌浆材料是今后材料学界和工程界研究开发的共同课题。据此，笔者认为新型无机胶凝材料的研究开发及现有粒状材料的细化是今后注浆材料的发展方向。
第五篇：中国磁性材料产业现状及其发展展望
中国磁性材料产业现状及其发展展望
http://magnetsky.com/ 2006-12-26 中国磁性材料网
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。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（AT&M）,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
在全球及中国、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。
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。
从2001年开始，中国粘结钕铁硼的优势逐渐显露出来，2002年后中国远远超过了日本，处于了第一位。粘结钕铁硼磁体1996年全球产量为1320顿，中国的产量仅为50吨；2000年全球粘结钕铁硼产量达到3550吨，中国的产量为620吨，虽然占世界总产量的比例仅为20%,但年平均增长率去达到了60％，有了长足的发展。据最新统计，2004年中国粘结钕铁硼磁体产量达到了1350吨。
尽管中国已经是生成粘结钕铁硼永磁的第一大国，但只是占原材料和人工成本的优势，由于设备、生产技术以及管理能力有限，只能生产一些中低档的产品，像HDD这类高档和高利润产品仍由日本企业掌控，所以在中国出现生产量增加很快，产值特别是利润的增长却不成比例。粘结钕铁硼磁体产业在我国的规模还小，还有很大的发展空间。估计年递增速率在20%以上。到2005年，我国粘结钕铁硼磁体年产量将达到2000吨左右。全球对粘结稀土永磁需求的增长幅度不是很大，其主要原因是由于粘结钕铁硼永磁的主题市场是IT行业密切相关的各种微型马达，IT行业的不景气直接影响对粘结钕铁硼永磁的需求。中国新型稀土永磁材料的研究开发现状
在新型稀土永磁材料研究方面，我国科学家无时不出现于国际前沿。在ThMn12结构金属间化合物研究方面，我国是最早开展这方面研究的国家之一，在结构与磁性，超精细相互化合物方面，我国最早报道了RF11TiNy的研究成果，开辟了ThMn12结构间隙化合物研究领域；在Nd3(Fe,Ti)29新相研究方面，我国科学家首先发现了Sm3(Fe,Ti)29单相化合物及其氮化物，并研究了它的磁性。近年来，利用快淬工艺制备各向异性稀土永磁材料方面做了一些探索。最近，中国科学院物理所利用快淬工艺成功的合成出具有高磁能积的磁各向异性Sm-Co稀土永磁材料，其室温磁性能可达18.2MGOe，剩磁比为0.9，并且通过球磨后制备的粘结磁体仍旧保持各向异性，具有高的磁能积。同时发现碳元素能够控制易磁化轴在快淬带中的织构方向并细化晶粒可进一步提高其硬磁性能。
北京大学，研制成功了具有自主知识产权的ThMn12结构氮化物稀土永磁材料[5]。目前，已开发出磁能积为15～20MGOe左右的R（Fe,M）12Ny(R=Pr,Nd;M=Mo,Ti,V)间隙化合物稀土永磁材料，已建成年生产能力100吨的中试生产线，进行产业化推广[6]。2004年10月，深圳北大双极高科技股份有限公司与深圳中核集团公司签约，合作建立新型稀土永磁材料基地，将根据市场发展需要，拟在深圳建设年产1000吨钕铁氮磁粉的产业化示范生产线。此签约项目涉及3.5亿元的巨大数额。该磁粉在质量上和性能上居世界领先地位，这项成果是把基础研究成果转化为现实生产力的成功典范。目前，国内外一些知名企业正在利用钕铁氮制造磁体产品。该项目得到了国家发改委、科技部、教育部和北京市科委的立项支持。
钢铁研究总院，开展了高使用温度稀土永磁材料的制作技术和工艺的研究，进一步研究不同材料的阶段性热处理退火工艺、胞相和胞状结构与温度磁性能的关系。获得Sm2Co17高温磁体的性能450℃时(BH)max≥9MGOe，Hic≥7.9kOe。
上海大学材料研究所申请并承担各向异性钕铁硼磁体的国家自然基金、上海科委和教委纳米专项等多项课题，进行粘结各向异性钕铁氮复合磁体研究开发。北京科技大学利用HDDR（hydrogen disproportionation desorption recombination）工艺也进行了开发各向异性钕铁硼粘结磁体的研究。
近来有一些国外磁体专用设备厂家联合推出，按最佳工艺路线配套的一条全封闭、全自动化的完整生产线：原料从生产线的一端投入，在另一端出来的已是磁体最终产品，包括磁体的涂层。设备厂商能保证磁体产品极低的氧含量（O2≤1000 ppm）和极高的磁能积（（BH）max=52MGOe））。据了解，如此先进而完备的生产线在西方国家尚不存在。更为重要的是，此生产线的报价远低于单机报价的总和！报价不仅包括设备硬件，也包括技术软件。换言之，设备厂家不仅提供成套设备，更保证用户能生产出最高牌号的稀土磁体！
值得一提的是，国内磁体专家有感于国内生产设备与国外的差距，经数年的潜心钻研与实践，终于在2003年中研制出一整套具有中国特色的烧结NdFeB磁体生产线，并付诸实施。用它可稳定生产高挡NdFeB磁体，整条年产300吨烧结NdFeB磁体生产线的价格仅是国外相应设备的1/4～1/6。此生产线的涂层完全摈弃了导致磁体氢化的电镀，而采用无污染的Dacro技术，耐蚀性良好，成本低廉。近年来，我国的稀土永磁的生产装备也有了长足的发展。特别是在满足一些新的生产工艺方面的装备有了突破。例如国产速凝薄片炉和氢破碎炉已在一些磁体生产厂使用。一些国外发达国家的永磁设备制造商也瞄准了中国这块宝地，纷纷在中国设立生产基地，同样给我国的永磁设备制造商带来了机遇和挑战。2004年9月，沈阳中北真空技术产业开发区兴建国内先进的真空炉生产基地，引进世界最先进的液晶显示、等离子真空热处理技术，这必将对我国烧结钕铁硼的生产技术水平的提高产生积极的影响。中国磁体产业发展思路和前景预测
跨入21世纪，中国的磁性材料产业得到了进一步发展，年增长超过20%[7]。初步统计，2004年中国烧结铁氧体[8]达到350，000吨(占全球总量的51%)，粘结铁氧体50，000吨(占全球总量的32%)；烧结钕铁硼永磁[9]达到27,510吨(占全球总量的81%)，粘结钕铁硼永磁[10]达到1350吨(占全球总量的35%)；铸造磁体3,500吨(占全球总量的56%)[11]。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，提高了生产技术，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。
稀土永磁的发展和前景
作为朝阳产业，稀土永磁产业是磁性材料产业的重中之重，其新的应用成长点在不断涌现，特别是信息产业为代表的知识经济的发展，给稀土永磁等功能材料不断带来新的用途。除了在计算机、打印机、移动电话、家用电器、医疗设备等方面的广泛应用外，汽车中的发电机、电动机和音响系统的应用已经开始，这将极大的带动钕铁硼产业的发展。由于我国丰富的稀土资源，较低的人工成本和广阔的市场，从而在未来的五年至十年内，国外的钕铁硼制造业继续逐步向中国转移的态势势不可挡，中国必将吸引大量国外先进的钕铁硼永磁材料制造商，比如美、日、欧等国家、地区的企业进入，一方面会对中国稀土永磁企业带来挑战，另一方面也会将先进的技术、管理经验带入中国，从而进一步推动中国稀土永磁产业的发展。“十五”期间，我国钕铁硼磁体的总产量超过了5万吨，烧结钕铁硼磁体产业会保持继续增长的势头，年增长率仍会保持在20～30%以上，粘结钕铁硼磁体产业在我国的规模还小，还有很大的发展空间。预计到2005年，我国烧结钕铁硼磁体年产量将达到3万吨左右，粘结钕铁硼磁体年产量将达到2000吨左右。预计到2010年，我国烧结钕铁硼磁体产量将达到7万吨，占全球产量的75%；粘结钕铁硼磁体产量将达到1万吨，占全球产量的50%。中国磁性材料行业的大发展 “十一五”时期，是中国磁性材料工业大发展时期，世界磁性材料产业中心已经转移到中国。
(1)家电领域。中国电视行业预测到2010年，中国彩电总量达到1亿台，占世界产量的63%。据此估计，全球需要软磁铁氧体6万吨，永磁铁氧体8万吨。
(2)信息化领域。电脑的普及带动了相关外置设备的发展，尤其是硬盘驱动器（HDD），预计到2010年全球产量超过5亿只；DVD、DVD-ROM和刻录机，到2010年全球的产量超过10亿。这是钕铁硼磁体应用的大市场，全球需要量在2万吨。
(3)汽车领域。汽车已经成为中国国民经济发展的第五大支柱工业，到2010年，中国的汽车产量达到1000万辆，如每辆汽车用电机数在30只，扬声器在5只，将需要永磁体10万余吨。由于能源的紧张和环保要求，电动汽车的开发在加速，预测到2010年全球产量在350万辆，需要钕铁硼磁体4200吨。
(4)其他配套领域。由于世界各类磁体配套件市场向中国转移，例如电动自行车的需求量越来越大。据中国助力车专业委员会不完全统计，2004年中国电动自行车产量约达500万辆。以每辆电动自行车平均需要0.3公斤烧结钕铁硼计算，需用磁体1500吨（折合毛坯近2500吨）；由于国外劳动力成本等因素，加上中国磁体价廉物美，一些涉及劳动密集型的行业，如电子变压器、电机、电感、电声，均转移到中国或第三世界国家，同时磁体的销售市场也在中国。
结 语
中国磁性材料行业要从大国向强国转变，就要加速行业内的规模经济建设，发展强强联合，要有若干个年销售收入达到100亿的企业。中国企业必须要走出国门，收购或合资国外企业，建立跨国公司，树立国际名牌。中国企业必须投入应用开发领域，配合整机开发磁性材料配套部件和组件，到2010年全行业争取达到产值400亿人民币。
我国的磁性材料产业需要通过技术创新，继续加强稀土永磁材料的探索、加强高档稀土永磁材料的开发，使我国稀土永磁材料能保持持续发展。从整体上看中国磁性材料技术水平接近国际水平，但没有自已的知识产权和创新的产品。重点扶植中国专利产品，如钕铁氮磁体，但必须要全行业和相关的配套行业一起合作。同时还有产业的结构调整，中国的磁性材料企业一定要有自己特色的产品，在某一方面（价格、质量、市场占有率）领先全行业，使国内外其他企业无法竞争。中国的磁性材料产品特点要低价优质，才能参于国际竞争。我国的磁性材料企业，加强自身的整合，不断提高管理和技术水平，通过与国外先进磁性材料企业加强合作，互助互利，使磁性材料产业更好的扎根于中国，使中国的磁性材料产业更好的服务于全球。
关键词：中国 磁性材料 产业现状 发展展望 稀土永磁 粘结钕铁硼
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