动物营养与饲料的成本分析
稀土家族是来自镧系的15个元素，加上与镧系相关密切的钪和钇共17种元素。它们是：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。由于特殊的原子结构，稀土家族的成员非常的活泼，且个个身手不凡，魔力无边。它们与其他元素结合，便可组成品类繁多、功能千变万化、用途各异的新型材料，且性能翻番提高，被称作当代的“工业味精”。如：在超音速飞机中应用含稀土的АЦР1和ЖП207合金，可在400℃以下长期工作，它是现今高温性能最好的合金之一，它的持久强度比一般铝合金可提高1～2倍；钢中加入稀土后，制成的薄料横向冲击韧性提高50%以上，耐腐蚀性能提高60%，而每吨钢只要加稀土300克左右，作用十分显著，真可谓四两拨千斤；稀土添加在酸性纺织染料中，可以提高上染率、调整染料和纤维的亲和力、提高染色牢度、改善纤维的色泽、外观质量及手感柔软度、并可节约染料及减少环境污染和减轻劳动强度等；稀土元素可以提高植物的叶绿素含量、增强光合作用、促进根系的发育和对养分的吸收。还能促进种子萌发、促进幼苗生长，还具有使作物增强抗病、抗寒、抗旱的能力；用稀土钷作热源，可为真空探测和人造卫星提供辅助能量。钷电池可作为导弹制导仪器及钟表的电源，此种电池体积小，能连续使用数年之久。在今天的世界上，无论是航天、航空、军事等高科技领域，还是人们的日常生活用品，无论工业、农牧业、还是化学、生物学、医药，稀土的应用及其作用几乎是无所不在，无所不能。17种稀土元素名称的由来及用途浅说镧(La)??“镧”这个元素是1839年被命名的，当时有个叫“莫桑德”的瑞典人发现铈土中含有其它元素，他借用希腊语中“隐藏”一词把这种元素取名为“镧”。从此，镧便登上了历史舞台。??镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与“超级钙”的美称。铈（Ce）??“铈”这个元素是由德国人克劳普罗斯，瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的，以纪念1801年发现的小行星——谷神星。??铈广泛应用于（1）铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线，还可降低车内温度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约一千多吨。（2）目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中。美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。（3）硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。（4）Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。镨(Pr)??大约160年前，瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素，但它不是单一元素，莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似，便将其定名为“镨钕”。“镨钕”希腊语为“双生子”之意。大约又过了40多年，也就是发明汽灯纱罩的1885年，奥地利人韦尔斯巴赫成功地从“镨钕”中分离出了两个元素，一个取名为“钕”，另一个则命名为“镨”。这种“双生子”被分隔开了，镨元素也有了自己施展才华的广阔天地。??镨是用量较大的稀土元素，其主要用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。（1）镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。（2）用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料，其抗氧性能和机械性能明显提高，可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器件和马达上。（3）用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用，用量不断增大。（4）镨还可用于磨料抛光。另外，镨在光纤领域的用途也越来越广。钕(Nd)??伴随着镨元素的诞生，钕元素也应运而生，钕元素的到来活跃了稀土领域，在稀土领域中扮演着重要角色，并且左右着稀土市场。??钕元素凭借其在稀土领域中的独特地位，多年来成为市场关注的热点。金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料。钕铁硼永磁体的问世，为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。钕铁硼磁体磁能积高，被称作当代“永磁之王”，以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业。阿尔法磁谱仪的研制成功，标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。钕还应用于有色金属材料。在镁或铝合金中添加1.5～2.5%钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料。另外，掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束，在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在医疗上，掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。随着科学技术的发展，稀土科技领域的拓展和延伸，钕元素将会有更广阔的利用空间。钷(Pm)??1947年，马林斯基（J.A.Marinsky）、格伦丹宁（L.E.Glendenin）和科里尔（C.E.Coryell）从原子能反应堆用过的铀燃料中成功地分离出61号元素，用希腊神话中的神名普罗米修斯（Prometheus）命名为钷（Promethium）。??钷为核反应堆生产的人造放射性元素。钷的主要用途有（1）可作热源。为真空探测和人造卫星提供辅助能量。（2）Pm147放出能量低的β射线，用于制造钷电池。作为导弹制导仪器及钟表的电源。此种电池体积小，能连续使用数年之久。此外，钷还用于便携式X-射线仪、制备荧光粉、度量厚度以及航标灯中。钐（Sm）??1879年，波依斯包德莱从铌钇矿得到的“镨钕”中发现了新的稀土元素，并根据这种矿石的名称命名为钐。??钐呈浅黄色，是做钐钴系永磁体的原料，钐钴磁体是最早得到工业应用的稀土磁体。这种永磁体有SmCo5系和Sm2Co17系两类。70年代前期发明了SmCo5系，后期发明了Sm2Co17系。现在是以后者的需求为主。钐钴磁体所用的氧化钐的纯度不需太高，从成本方面考虑，主要使用95%左右的产品。此外，氧化钐还用于陶瓷电容器和催化剂方面。另外，钐还具有核性质，可用作原子能反应堆的结构材料，屏敝材料和控制材料，使核裂变产生巨大的能量得以安全利用。铕（Eu）??1901年，德马凯（Eugene-Antole Demarcay）从“钐”中发现了新元素，取名为铕（Europium）。这大概是根据欧洲（Europe）一词命名的。氧化铕大部分用于荧光粉。Eu3+用于红色荧光粉的激活剂，Eu2+用于蓝色荧光粉。现在Y2O2S:Eu3+是发光效率、涂敷稳定性、回收成本等最好的荧光粉。再加上对提高发光效率和对比度等技术的改进，故正在被广泛应用。近年氧化铕还用于新型X射线医疗诊断系统的受激发射荧光粉。氧化铕还可用于制造有色镜片和光学滤光片，用于磁泡贮存器件，在原子反应堆的控制材料、屏敝材料和结构材料中也能一展身手。钆(Gd)??1880年，瑞士的马里格纳克（G.de Marignac）将“钐”分离成两个元素，其中一个由索里特证实是钐元素，另一个元素得到波依斯包德莱的研究确认，1886年，马里格纳克为了纪念钇元素的发现者 研究稀土的先驱荷兰化学家加多林（Gado Linium），将这个新元素命名为钆。??钆在现代技革新中将起重要作用。它的主要用途有：（1）其水溶性顺磁络合物在医疗上可提高人体的核磁共振（NMR）成像信号。（2）其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射线荧光屏的基质栅网。（3）在钆镓石榴石中的钆对于磁泡记忆存储器是理想的单基片。（4）在无Camot循环限制时，可用作固态磁致冷介质。（5）用作控制核电站的连锁反应级别的抑制剂，以保证核反应的安全。（6）用作钐钴磁体的添加剂，以保证性能不随温度而变化。另外，氧化钆与镧一起使用，有助于玻璃化区域的变化和提高玻璃的热稳定性。氧化钆还可用于制造电容器、x射线增感屏。??在世界上目前正在努力开发钆及其合金在磁致冷方面的应用，现已取得突破性进展，室温下采用超导磁体、金属钆或其合金为致冷介质的磁冰箱已经问世。铽(Tb)??1843年瑞典的莫桑德（Karl G.Mosander）通过对钇土的研究，发现铽元素（Terbium）。铽的应用大多涉及高技术领域，是技术密集、知识密集型的尖端项目，又是具有显著经济效益的项目，有着诱人的发展前景。主要应用领域有：（1）荧光粉用于三基色荧光粉中的绿粉的激活剂，如铽激活的磷酸盐基质、铽激活的硅酸盐基质、铽激活的铈镁铝酸盐基质，在激发状态下均发出绿色光。（2）磁光贮存材料，近年来铽系磁光材料已达到大量生产的规模，用Tb-Fe非晶态薄膜研制的磁光光盘，作计算机存储元件，存储能力提高10～15倍。（3）磁光玻璃，含铽的法拉第旋光玻璃是制造在激光技术中广泛应用的旋转器、隔离器和环形器的关键材料。特别是铽镝铁磁致伸缩合金（TerFenol）的开发研制，更是开辟了铽的新用途，Terfenol是70年代才发现的新型材料，该合金中有一半成份为铽和镝，有时加入钬，其余为铁，该合金由美国依阿华州阿姆斯实验室首先研制，当Terfenol置于一个磁场中时，其尺寸的变化比一般磁性材料变化大，这种变化可以使一些精密机械运动得以实现。铽镝铁开始主要用于声纳，目前已广泛应用于多种领域，从燃料喷射系统、液体阀门控制、微定位到机械致动器、太空望远镜的调节机构和飞机机翼调节器等领域。镝（Dy）??1886年，法国人波依斯包德莱成功地将钬分离成两个元素，一个仍称为钬，而另一个根据从钬中“难以得到”的意思取名为镝（dysprosium）。镝目前在许多高技术领域起着越来越重要的作用，镝的最主要用途是（1）作为钕铁硼系永磁体的添加剂使用，在这种磁体中添加2~3%左右的镝，可提高其矫顽力，过去镝的需求量不大，但随着钕铁硼磁体需求的增加，它成为必要的添加元素，品位必须在95～99.9%左右，需求也在迅速增加。（2）镝用作荧光粉激活剂，三价镝是一种有前途的单发光中心三基色发光材料的激活离子，它主要由两个发射带组成，一为黄光发射，另一为蓝光发射，掺镝的发光材料可作为三基色荧光粉。（3）镝是制备大磁致伸缩合金铽镝铁（Terfenol）合金的必要的金属原料，能使一些机械运动的精密活动得以实现。（4）镝金属可用做磁光存贮材料，具有较高的记录速度和读数敏感度。（5）用于镝灯的制备，在镝灯中采用的工作物质是碘化镝，这种灯具有亮度大、颜色好、色温高、体积小、电弧稳定等优点，已用于电影、印刷等照明光源。（6）由于镝元素具有中子俘获截面积大的特性，在原子能工业中用来测定中子能谱或做中子吸收剂。（7）Dy3Al5O12还可用作磁致冷用磁性工作物质。随着科学技术的发展，镝的应用领域将会不断的拓展和延伸。钬(Ho)??十九世纪后半叶，由于光谱分析法的发现和元素周期表的发表，再加上稀土元素电化学分离工艺的进展，更加促进了新的稀土元素的发现。1879年，瑞典人克利夫发现了钬元素并以瑞典首都斯德哥尔摩地名命名为钬（holmium）。??钬的应用领域目前还有待于进一步开发，用量不是很大，最近，包钢稀土研究院采用高温高真空蒸馏提纯技术，研制出非稀土杂质含量很低的高纯金属钬Ho/∑RE>99.9%。目前钬的主要用途有：用作金属卤素灯添加剂，金属卤素灯是一种气体放电灯，它是在高压汞灯基础上发展起来的，其特点是在灯泡里充有各种不同的稀土卤化物。目前主要使用的是稀土碘化物，在气体放电时发出不同的谱线光色。在钬灯中采用的工作物质是碘化钬，在电弧区可以获得较高的金属原子浓度，从而大大提高了辐射效能。（2）钬可以用作钇铁或钇铝石榴石的添加剂；（3）掺钬的钇铝石榴石（Ho:YAG）可发射2μm激光，人体组织对2μm激光吸收率高，几乎比Hd:YAG高3个数量级。所以用Ho:YAG激光器进行医疗手术时，不但可以提高手术效率和精度，而且可使热损伤区域减至更小。钬晶体产生的自由光束可消除脂肪而不会产生过大的热量，从而减少对健康组织产生的热损伤，据报道美国用钬激光治疗青光眼，可以减少患者手术的痛苦。我国2μm激光晶体的水平已达到国际水平，应大力开发生产这种激光晶体。（4）在磁致伸缩合金Terfenol-D中，也可以加入少量的钬，从而降低合金饱和磁化所需的外场。（5）另外用掺钬的光纤可以制作光纤激光器、光纤放大器、光纤传感器等等光通讯器件在光纤通信迅猛的今天将发挥更重要的作用。铒（Er）??1843年，瑞典的莫桑德发现了铒元素（Erbium）。铒的光学性质非常突出，一直是人们关注的问题：（1）Er3+在1550nm处的光发射具有特殊意义，因为该波长正好位于光纤通讯的光学纤维的最低损失，铒离子（Er3+）受到波长980nm、1480nm的光激发后，从基态4I15/2跃迁至高能态4I13/2，当处于高能态的Er3+再跃迁回至基态时发射出1550nm波长的光，石英光纤可传送各种不同波长的光，但不同的光光衰率不同，1550nm频带的光在石英光纤中传输时光衰减率最低（0.15分贝/公里），几乎为下限极限衰减率。因此，光纤通信在1550nm处作信号光时，光损失最小。这样，如果把适当浓度的铒掺入合适的基质中，可依据激光原理作用，放大器能够补偿通讯系统中的损耗，因此在需要放大波长1550nm光信号的电讯网络中，掺铒光纤放大器是必不可少的光学器件，目前掺铒的二氧化硅纤维放大器已实现商业化。据报道，为避免无用的吸收，光纤中铒的掺杂量几十至几百ppm。光纤通信的迅猛发展，将开辟铒的应用新领域。（2）另外掺铒的激光晶体及其输出的1730nm激光和1550nm激光对人的眼睛安全，大气传输性能较好，对战场的硝烟穿透能力较强，保密性好，不易被敌人探测，照射军事目标的对比度较大，已制成军事上用的对人眼安全的便携式激光测距仪。（3）Er3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料，是目前输出脉冲能量最大，输出功率最高的固体激光材料。（4）Er3+还可做稀土上转换激光材料的激活离子。（5）另外铒也可应用于眼镜片玻璃、结晶玻璃的脱色和着色等。铥（Tm）??铥元素是1879年瑞典的克利夫发现的，并以斯堪迪那维亚（Scandinavia）的旧名Thule命名为铥（Thulium）。??铥的主要用途有以下几个方面：（1）铥用作医用轻便X光机射线源，铥在核反应堆内辐照后产生一种能发射X射线的同位素，可用来制造便携式血液辐照仪上，这种辐射仪能使铥-169受到高中子束的作用转变为铥-170，放射出X射线照射血液并使白血细胞下降，而正是这些白细胞引起器官移植排异反应的，从而减少器官的早期排异反应。（2）铥元素还可以应用于临床诊断和治疗肿瘤，因为它对肿瘤组织具有较高亲合性，重稀土比轻稀土亲合性更大，尤其以铥元素的亲合力最大。（3）铥在X射线增感屏用荧光粉中做激活剂LaOBr:Br（蓝色），达到增强光学灵敏度，因而降低了X射线对人的照射和危害，与以前钨酸钙增感屏相比可降低X射线剂量50%，这在医学应用具有重要现实的意义。（4）铥还可在新型照明光源 金属卤素灯做添加剂。（5）Tm3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料，这是目前输出脉冲量最大，输出功率最高的固体激光材料。Tm3+也可做稀土上转换激光材料的激活离子。镱（Yb）??1878年，查尔斯（Jean Charles）和马利格纳克（G.de Marignac）在“铒”中发现了新的稀土元素，这个元素由伊特必（Ytterby）命名为镱（Ytterbium）。??镱的主要用途有（1）作热屏蔽涂层材料。镱能明显地改善电沉积锌层的耐蚀性，而且含镱镀层比不含镱镀层晶粒细小，均匀致密。（2）作磁致伸缩材料。这种材料具有超磁致伸缩性即在磁场中膨胀的特性。该合金主要由镱/铁氧体合金及镝/铁氧体合金构成，并加入一定比例的锰，以便产生超磁致伸缩性。（3）用于测定压力的镱元件，试验证明，镱元件在标定的压力范围内灵敏度高，同时为镱在压力测定应用方面开辟了一个新途径。（4）磨牙空洞的树脂基填料，以替换过去普遍使用银汞合金。（5）日本学者成功地完成了掺镱钆镓石榴石埋置线路波导激光器的制备工作，这一工作的完成对激光技术的进一步发展很有意义。另外，镱还用于荧光粉激活剂、无线电陶瓷、电子计算机记忆元件（磁泡）添加剂、和玻璃纤维助熔剂以及光学玻璃添加剂等。镥（Lu）??1907年，韦尔斯巴赫和尤贝恩（G.Urbain）各自进行研究，用不同的分离方法从“镱”中又发现了一个新元素，韦尔斯巴赫把这个元素取名为Cp(Cassiopeium)，尤贝恩根据巴黎的旧名lutece将其命名为Lu(Lutetium)。后来发现Cp和Lu是同一元素，便统一称为镥。??镥的主要用途有（1）制造某些特殊合金。例如镥铝合金可用于中子活化分析。（2）稳定的镥核素在石油裂化、烷基化、氢化和聚合反应中起催化作用。（3）钇铁或钇铝石榴石的添加元素，改善某些性能。（4）磁泡贮存器的原料。（5）一种复合功能晶体掺镥四硼酸铝钇钕，属于盐溶液冷却生长晶体的技术领域，实验证明，掺镥NYAB晶体在光学均匀性和激光性能方面均优于NYAB晶体。（6）经国外有关部门研究发现，镥在电致变色显示和低维分子半导体中具有潜在的用途。此外，镥还用于能源电池技术以及荧光粉的激活剂等。钇(Y)??1788年，一位以研究化学和矿物学、收集矿石的业余爱好者瑞典军官卡尔·阿雷尼乌斯（Karl Arrhenius）在斯德哥尔摩湾外的伊特必村（Ytterby），发现了外观象沥青和煤一样的黑色矿物，按当地的地名命名为伊特必矿（Ytterbite）。1794年芬兰化学家约翰·加多林分析了这种伊特必矿样品。发现其中除铍、硅、铁的氧化物外，还含有约38%的未知元素的氧化物枣“新土”。1797年，瑞典化学家埃克贝格（Anders Gustaf Ekeberg）确认了这种“新土”，命名为钇土（Yttria,钇的氧化物之意）。??钇是一种用途广泛的金属，主要用途有:（1）钢铁及有色合金的添加剂。FeCr合金通常含0.5-4%钇，钇能够增强这些不锈钢的抗氧化性和延展性；MB26合金中添加适量的富钇混合稀土后，合金的综合性能得到明显的改善，可以替代部分中强铝合金用于飞机的受力构件上；在Al-Zr合金中加入少量富钇稀土，可提高合金导电率；该合金已为国内大多数电线厂采用；在铜合金中加入钇，提高了导电性和机械强度。（2）含钇6%和铝2%的氮化硅陶瓷材料，可用来研制发动机部件。（3）用功率400瓦的钕钇铝石榴石激光束来对大型构件进行钻孔、切削和焊接等机械加工。（4）由Y-Al石榴石单晶片构成的电子显微镜荧光屏，荧光亮度高，对散射光的吸收低，抗高温和抗机械磨损性能好。（5）含钇达90%的高钇结构合金，可以应用于航空和其它要求低密度和高熔点的场合。（6）目前倍受人们关注的掺钇SrZrO3高温质子传导材料，对燃料电池、电解池和要求氢溶解度高的气敏元件的生产具有重要的意义。此外，钇还用于耐高温喷涂材料、原子能反应堆燃料的稀释剂、永磁材料添加剂以及电子工业中作吸气剂等。钪(Sc)??1879年，瑞典的化学教授尼尔森（L.F.Nilson, 1840~1899）和克莱夫（P.T.Cleve, 1840~1905）差不多同时在稀有的矿物硅铍钇矿和黑稀金矿中找到了一种新元素。他们给这一元素定名为“Scandium”（钪），钪就是门捷列夫当初所预言的“类硼”元素。他们的发现再次证明了元素周期律的正确性和门捷列夫的远见卓识。??钪比起钇和镧系元素来，由于离子半径特别小，氢氧化物的碱性也特别弱，因此，钪和稀土元素混在一起时，用氨（或极稀的碱）处理，钪将首先析出，故应用“分级沉淀”法可比较容易地把它从稀土元素中分离出来。另一种方法是利用硝酸盐的分极分解进行分离，由于硝酸钪最容易分解，从而达到分离的目的。??用电解的方法可制得金属钪，在炼钪时将ScCl3、KCl、LiCl共熔，以熔融的锌为阴极电解之，使钪在锌极上析出，然后将锌蒸去可得金属钪。另外，在加工矿石生产铀、钍和镧系元素时易回收钪。钨、锡矿中综合回收伴生的钪也是钪的重要来源之一。??钪在化合物中主要呈3价态，在空气中容易氧化成Sc2O3而失去金属光泽变成暗灰色。??钪能与热水作用放出氢，也易溶于酸，是一种强还原剂。??钪的氧化物及氢氧化物只显碱性，但其盐灰几乎不能水解。钪的氯化物为白色结晶，易溶于水并能在空气中潮解。??在冶金工业中，钪常用于制造合金（合金的添加剂），以改善合金的强度、硬度和耐热和性能。如，在铁水中加入少量的钪，可显著改善铸铁的性能，少量的钪加入铝中，可改善其强度和耐热性。??在电子工业中，钪可用作各种半导体器件，如钪的亚硫酸盐在半导体中的应用已引起了国内外的注意，含钪的铁氧体在计算机磁芯中也颇有前途。??在化学工业上，用钪化合物作酒精脱氢及脱水剂，生产乙烯和用废盐酸生产氯时的高效催化剂。??在玻璃工业中，可以制造含钪的特种玻璃。??在电光源工业中，含钪和钠制成的钪钠灯，具有效率高和光色正的优点。??自然界中钪均以45Sc形式存在，另外，钪还有9种放射性同位素，即40～44Sc和46～49Sc。其中，46Sc作为示踪剂，已在化工、冶金及海洋学等方面使用。在医学上，国外还有人研究用46Sc来医治癌症。钪的性质及用途。
稀土元素作为猪饲料添加剂的应用重庆市畜牧科学院 景绍红 402460摘要：稀土元素由17种元素组成，稀土元素及其化合物具有特殊的物理化学性质。在我国，一些稀土元素中的盐份和镧系元素（如其中的镧和铈等）被作为饲料添加剂应用于畜禽生产已经有四十多年的历史，有大量文献表明添加微量稀土元素混合物的饲料不仅能提高猪、牛、羊、鸡等的体重，而且还能增加奶类和蛋类的产量。近五年，很多西方国家从我国进口稀土元素作为饲料添加剂应用于猪的研究。结果表明：稀土元素可增加猪的日增重和提高饲料转化率，是一种新型、安全并且实惠的新型促生长剂。本文综述了稀土元素主要是镧系元素在国内外农业特别是养猪业的应用研究成果并解释了其潜在机理，为以后相关研究提供参考依据。关键词：稀土元素，镧系元素，猪，体增重，饲料转化率1． 前言50多年来，抗生素作为饲料添加剂有效地预防和控制了畜禽疾病的发生和流行，但同时也带来了诸多不良后果：如肉类的药物残留；粪便给环境造成的污染；过度使用使动物产生对抗生素的依赖性甚至抗药性等。从2005年底开始，抗生素作为饲料添加剂在欧盟已经被全面禁止。目前全球人口不断增加，动物蛋白需求量不断增加，唯一的方法是增加肉类生产。而全面禁止抗生素会严重影响动物断奶后的健康和产量。这样一来，建立动物卫生保健战略和发展新型饲料已迫在眉睫，人们需要新的促生长素替代品作为饲料添加剂，这些添加剂必须有效、安全并且有助于环境保护。比如说益生菌、益生素、酶类、有机酸还有中草药提取物等。目前引起人们注意的是一种新型的稀土元素或稀土元素混合物添加剂，包括钪、钇和镧系中从镧到镥等元素。稀土元素在地壳中并不是非常罕见，但数量有限。特别是镧（La，57号元素）、铈（Ce，58号元素）、还有镨（Pr，59号元素）。镧和铈主要存在于地质浓度类似于重要微量元素钴的地质区，因而不算太稀有。由于世界上80%的稀土元素存在于我国，我国成为了这些元素的主要供应方，它们主要以浓缩品、氧化物、合金的形式出口给其他国家。稀土元素主要应用于冶金、化工、电子工业和农业。其中，大约25%的镧矿石被用来制作碳弧灯；25%被用于镧、铈合金的生产，这些合金可以用在火石打火机、镁合金和某些合金铁生产；25%用于玻璃工业：如钕镨混合物、铈盐和其他的镧系元素在玻璃上色和脱色工艺上有重要用途。最后还有25%的镧产品被应用于其他行业，比如电视器件、催化剂、激光器和饲料添加剂。2．稀土元素在国内农业的应用2．1．在种植业的应用在我国，稀土元素，通常是铈、镧和镨的混合物，在农业种植中作为肥料增强剂已经被应用了40余年，并且卓有成效。促进生长和增产的原因至今不清楚，但据推测可能是由于稀土元素与钙元素的相互作用对细胞质膜的结构和功能产生的影响增强了光合作用和酶的活性。这些效果已被其他国家所证实。在澳大利亚和英国，科学家发现施有稀土元素的土壤可以提高15%的农作物产量 ，而且不会残留于农产品。在水溶性的研究中，Tucher等证明了培养基中的镧系元素对植物中的矿物质产生强烈影响，但由于稀土元素的盐是水溶性的，土壤浓度不会有大幅度增加。2．2．在养殖业的应用国内还进行了许多养殖业研究，诸多结果被报道。这些报道指出，添加少量稀土元素的饲料不仅能增加牛、猪、鸡、鱼和兔的体重，还能增加牛奶和鸡蛋的产量。此外，饲料转化率在以上物种都有提高。稀土元素可加强猪生长性能。何若钢等（1998）发现，饲喂补充了稀土元素日粮的平均体重为7千克（5-9千克）组小猪，体重可增加5%到23%[1]；饲料转化率可提高4%到19%。在体重13-17千克组，体重可增加11%到20%，饲料转化率提高5%到9% [2]。陈樵等（1994）研究发现，生长肥育猪（30—50千克），稀土元素添加剂可使体重增加9%--13%，饲料转化率提高6%--8%[3]。王和许（2003）发表的最新文章，提出体重可增加13%，饲料转化率提高7%。总的来说，并不是某些特定的稀土元素添加到饲料中，而是以铈 、镧、镨 为主和其他一些镧系元素中某些成分组成的混合物。早期的研究主要采用添加这些稀土元素的硝酸盐和氯化物，而最近的研究主要采用添加有机盐类象柠檬酸和葡萄糖之类，有时再辅以氨基酸的蛋氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺之类。不同研究采用不同浓度。在国内，猪饲料一般采用100 -600毫克/千克浓度。较大的浓度差异导致研究数据缺乏可比性，从而使对稀土元素的作用机制的理解更困难。3．稀土元素在国外饲养研究应用欧美国家的饲养条件明显不同于国内，他们更注重家畜品种的选育和饲料的优化，家畜对生长促进剂和增强剂易感性较低。1999年，Rambeck 等首先进行了一系列猪的饲养试验。用稀土元素盐饲养72只德意志和皮特兰仔猪，平均体重7千克，分为两组，对照组饲喂纯氯化镧（99.7% LaCl3.6H2O），试验组38.0% LaCl3.6H2O + 52.1% CeCl3.6H2O + 3%C rCl3.6H2O，以75毫克/千克和150毫克/千克添加到全价日粮（能量：13兆焦耳/千克；52.7% 大麦,20% 小麦,18.8% 豆类）饲喂五周。结果表明，饲喂了稀土元素混合物的试验组效果最好。体重增加了5%，饲料转化率提高了7%（P〈0.05〉[4]。在He（2001）等进行的另一个试验中，体重17.5千克的杂交仔猪饲喂 300毫克/千克含稀土元素配方。一个月以后，试验组体重明显增加了19%，饲料转化率提高了11%。继续添加一个月后，体重比对照组高了12%，饲料转化率高3%。在瑞士进行的猪场实验把猪分为两组，一组97头仔猪 （初始重11.2千克）,一组176头仔猪(初始重8.3千克)(Schweizer Edelschwein，2003)。分别饲喂16天和30天，与对照组比较，添加了200毫克/千克稀土元素混合物的实验组体重增加3%-10%，饲料转化率提高2%-9%。这是第一次猪场实验证明稀土元素作为添加剂是有效的。由于负离子的存在，稀土元素盐的生物利用率会受到影响，稀土元素中柠檬酸盐的影响也被考虑。Halle等（2003）发现，柠檬酸盐可以显著提高鸡的体重达7%。但Schuller等（2002）发现，在同样条件下，氯化盐既不能提高体重也不能提高饲料转化率，因此柠檬酸盐被广泛应用于仔猪饲养试验。另外因为柠檬酸盐比氯化盐的吸湿度要小，作为饲料添加剂比较容易置放。在一项持续了六周的饲养试验中，50、100和200毫克的柠檬酸盐添加给28只仔猪（每组7只，体重8.6千克）。按照剂量比例计算，体重增加高达22%，饲料转化率达19%。2004年，Kessler研究发现，柠檬酸盐对整个育肥期有显著的促进作用，以250毫克/千克的浓度添加到饲料中，对照组达104千克需102天；而实验组只需93天；日增重分别是782克/天VS.851克/天；饲料转化率分别为2.5 VS 2.4；差异特别显著。稀土元素对家畜的健康和肉产品的质量和安全性没有影响。对胴体和肉的质量检测数据显示，所有被测家畜肉是E或U级（两个最高等级，EUROP等级制）。其他有关肉质参数也没有受到稀土元素的影响，例如，PH1和PH24，肉色和瘦肉率均很正常。从试验猪采取的肌肉、肝脏和肾脏样品中，实验组和对照组的稀土元素含量都很低。尽管实验组镧的含量比对照组高，但所有试验猪的镧沉积速度都很低，接近检测极限。也有研究发现稀土元素添加剂对体重和饲料转化率没有影响。例如，Halle(2003)等做的一项有关猪的肥育试验，在饲料中添加不同稀土元素负离子氧化物，浓度为100毫克/千克，却没有表现出促生长效应，也许是本试验的浓度太低所致。在另一个实验中，稀土元素氯化物（300毫克/千克饲料）几乎对体增重（-4.7% 对比对照组）和饲料转化率(+1.3%对比对照组) 没有作用。4．结论稀土元素对猪生产性能产生显著影响的机理目前尚不十分清楚。据分析，虽然胃肠道对稀土元素的吸收很少，但可影响胃肠道微生物的组成，从而促进日粮中营养成分的消化和利用。高浓度的镧系元素通常可以抑制细菌的生长，低浓度的镧系元素可能促进细菌生长。稀土元素既有微量元素的特征，可划为营养类添加剂；又可以增加胃肠道消化率和稳定有益菌丛，可被视为益生类添加剂。从目前在国内外养猪业的应用效果来看，稀土元素是一种高效、低价、安全的新型饲料添加剂。参考文献1．何若钢，夏中生，《稀土对生长肥育猪生产性能的影响》，广西农业科学1998年（5）-243-2452．李德发，余伟民，《添加稀土对生长猪生长性能及氮平衡的影响》，饲料博览1992年（4）-3-43． 陈樵，高家骅，《稀土的表观消化率及添加稀土对日粮粗蛋白粗脂肪表观消化率的影响》，江苏农业科学1994年（1）-59-614． Rambeck W.A., He, M.L., Chang, J., Arnold, R., Henkelmann, R. & SuB, A Possible role of rare earth elements as growth promoters. In: Vitamine undZusatzstoffe in der Ernahrung von Mensch und Tier. Symposium, 22-23 September 1999, Jena/Thuringen, Germany, pp.311-317 (1999).
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稀土元素作为猪饲料添加剂的应用重庆市畜牧科学院 景绍红 402460摘要：稀土元素由17种元素组成，稀土元素及其化合物具有特殊的物理化学性质。在我国，一些稀土元素中的盐份和镧系元素（如其中的镧和铈等）被作为饲料添加剂应用于畜禽生产已经有四十多年的历史，有大量文献表明添加微量稀土元素混合物的饲料不仅能提高猪、牛、羊、鸡等的体重，而且还能增加奶类和蛋类的产量。近五年，很多西方国家从我国进口稀土元素作为饲料添加剂应用于猪的研究。结果表明：稀土元素可增加猪的日增重和提高饲料转化率，是一种新型、安全并且实惠的新型促生长剂。本文综述了稀土元素主要是镧系元素在国内外农业特别是养猪业的应用研究成果并解释了其潜在机理，为以后相关研究提供参考依据。关键词：稀土元素，镧系元素，猪，体增重，饲料转化率1． 前言50多年来，抗生素作为饲料添加剂有效地预防和控制了畜禽疾病的发生和流行，但同时也带来了诸多不良后果：如肉类的药物残留；粪便给环境造成的污染；过度使用使动物产生对抗生素的依赖性甚至抗药性等。从2005年底开始，抗生素作为饲料添加剂在欧盟已经被全面禁止。目前全球人口不断增加，动物蛋白需求量不断增加，唯一的方法是增加肉类生产。而全面禁止抗生素会严重影响动物断奶后的健康和产量。这样一来，建立动物卫生保健战略和发展新型饲料已迫在眉睫，人们需要新的促生长素替代品作为饲料添加剂，这些添加剂必须有效、安全并且有助于环境保护。比如说益生菌、益生素、酶类、有机酸还有中草药提取物等。目前引起人们注意的是一种新型的稀土元素或稀土元素混合物添加剂，包括钪、钇和镧系中从镧到镥等元素。稀土元素在地壳中并不是非常罕见，但数量有限。特别是镧（La，57号元素）、铈（Ce，58号元素）、还有镨（Pr，59号元素）。镧和铈主要存在于地质浓度类似于重要微量元素钴的地质区，因而不算太稀有。由于世界上80%的稀土元素存在于我国，我国成为了这些元素的主要供应方，它们主要以浓缩品、氧化物、合金的形式出口给其他国家。稀土元素主要应用于冶金、化工、电子工业和农业。其中，大约25%的镧矿石被用来制作碳弧灯；25%被用于镧、铈合金的生产，这些合金可以用在火石打火机、镁合金和某些合金铁生产；25%用于玻璃工业：如钕镨混合物、铈盐和其他的镧系元素在玻璃上色和脱色工艺上有重要用途。最后还有25%的镧产品被应用于其他行业，比如电视器件、催化剂、激光器和饲料添加剂。2．稀土元素在国内农业的应用2．1．在种植业的应用在我国，稀土元素，通常是铈、镧和镨的混合物，在农业种植中作为肥料增强剂已经被应用了40余年，并且卓有成效。促进生长和增产的原因至今不清楚，但据推测可能是由于稀土元素与钙元素的相互作用对细胞质膜的结构和功能产生的影响增强了光合作用和酶的活性。这些效果已被其他国家所证实。在澳大利亚和英国，科学家发现施有稀土元素的土壤可以提高15%的农作物产量 ，而且不会残留于农产品。在水溶性的研究中，Tucher等证明了培养基中的镧系元素对植物中的矿物质产生强烈影响，但由于稀土元素的盐是水溶性的，土壤浓度不会有大幅度增加。2．2．在养殖业的应用国内还进行了许多养殖业研究，诸多结果被报道。这些报道指出，添加少量稀土元素的饲料不仅能增加牛、猪、鸡、鱼和兔的体重，还能增加牛奶和鸡蛋的产量。此外，饲料转化率在以上物种都有提高。稀土元素可加强猪生长性能。何若钢等（1998）发现，饲喂补充了稀土元素日粮的平均体重为7千克（5-9千克）组小猪，体重可增加5%到23%[1]；饲料转化率可提高4%到19%。在体重13-17千克组，体重可增加11%到20%，饲料转化率提高5%到9% [2]。陈樵等（1994）研究发现，生长肥育猪（30—50千克），稀土元素添加剂可使体重增加9%--13%，饲料转化率提高6%--8%[3]。王和许（2003）发表的最新文章，提出体重可增加13%，饲料转化率提高7%。总的来说，并不是某些特定的稀土元素添加到饲料中，而是以铈 、镧、镨 为主和其他一些镧系元素中某些成分组成的混合物。早期的研究主要采用添加这些稀土元素的硝酸盐和氯化物，而最近的研究主要采用添加有机盐类象柠檬酸和葡萄糖之类，有时再辅以氨基酸的蛋氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺之类。不同研究采用不同浓度。在国内，猪饲料一般采用100 -600毫克/千克浓度。较大的浓度差异导致研究数据缺乏可比性，从而使对稀土元素的作用机制的理解更困难。3．稀土元素在国外饲养研究应用欧美国家的饲养条件明显不同于国内，他们更注重家畜品种的选育和饲料的优化，家畜对生长促进剂和增强剂易感性较低。1999年，Rambeck 等首先进行了一系列猪的饲养试验。用稀土元素盐饲养72只德意志和皮特兰仔猪，平均体重7千克，分为两组，对照组饲喂纯氯化镧（99.7% LaCl3.6H2O），试验组38.0% LaCl3.6H2O + 52.1% CeCl3.6H2O + 3%C rCl3.6H2O，以75毫克/千克和150毫克/千克添加到全价日粮（能量：13兆焦耳/千克；52.7% 大麦,20% 小麦,18.8% 豆类）饲喂五周。结果表明，饲喂了稀土元素混合物的试验组效果最好。体重增加了5%，饲料转化率提高了7%（P〈0.05〉[4]。在He（2001）等进行的另一个试验中，体重17.5千克的杂交仔猪饲喂 300毫克/千克含稀土元素配方。一个月以后，试验组体重明显增加了19%，饲料转化率提高了11%。继续添加一个月后，体重比对照组高了12%，饲料转化率高3%。在瑞士进行的猪场实验把猪分为两组，一组97头仔猪 （初始重11.2千克）,一组176头仔猪(初始重8.3千克)(Schweizer Edelschwein，2003)。分别饲喂16天和30天，与对照组比较，添加了200毫克/千克稀土元素混合物的实验组体重增加3%-10%，饲料转化率提高2%-9%。这是第一次猪场实验证明稀土元素作为添加剂是有效的。由于负离子的存在，稀土元素盐的生物利用率会受到影响，稀土元素中柠檬酸盐的影响也被考虑。Halle等（2003）发现，柠檬酸盐可以显著提高鸡的体重达7%。但Schuller等（2002）发现，在同样条件下，氯化盐既不能提高体重也不能提高饲料转化率，因此柠檬酸盐被广泛应用于仔猪饲养试验。另外因为柠檬酸盐比氯化盐的吸湿度要小，作为饲料添加剂比较容易置放。在一项持续了六周的饲养试验中，50、100和200毫克的柠檬酸盐添加给28只仔猪（每组7只，体重8.6千克）。按照剂量比例计算，体重增加高达22%，饲料转化率达19%。2004年，Kessler研究发现，柠檬酸盐对整个育肥期有显著的促进作用，以250毫克/千克的浓度添加到饲料中，对照组达104千克需102天；而实验组只需93天；日增重分别是782克/天VS.851克/天；饲料转化率分别为2.5 VS 2.4；差异特别显著。稀土元素对家畜的健康和肉产品的质量和安全性没有影响。对胴体和肉的质量检测数据显示，所有被测家畜肉是E或U级（两个最高等级，EUROP等级制）。其他有关肉质参数也没有受到稀土元素的影响，例如，PH1和PH24，肉色和瘦肉率均很正常。从试验猪采取的肌肉、肝脏和肾脏样品中，实验组和对照组的稀土元素含量都很低。尽管实验组镧的含量比对照组高，但所有试验猪的镧沉积速度都很低，接近检测极限。也有研究发现稀土元素添加剂对体重和饲料转化率没有影响。例如，Halle(2003)等做的一项有关猪的肥育试验，在饲料中添加不同稀土元素负离子氧化物，浓度为100毫克/千克，却没有表现出促生长效应，也许是本试验的浓度太低所致。在另一个实验中，稀土元素氯化物（300毫克/千克饲料）几乎对体增重（-4.7% 对比对照组）和饲料转化率(+1.3%对比对照组) 没有作用。4．结论稀土元素对猪生产性能产生显著影响的机理目前尚不十分清楚。据分析，虽然胃肠道对稀土元素的吸收很少，但可影响胃肠道微生物的组成，从而促进日粮中营养成分的消化和利用。高浓度的镧系元素通常可以抑制细菌的生长，低浓度的镧系元素可能促进细菌生长。稀土元素既有微量元素的特征，可划为营养类添加剂；又可以增加胃肠道消化率和稳定有益菌丛，可被视为益生类添加剂。从目前在国内外养猪业的应用效果来看，稀土元素是一种高效、低价、安全的新型饲料添加剂。参考文献1．何若钢，夏中生，《稀土对生长肥育猪生产性能的影响》，广西农业科学1998年（5）-243-2452．李德发，余伟民，《添加稀土对生长猪生长性能及氮平衡的影响》，饲料博览1992年（4）-3-43． 陈樵，高家骅，《稀土的表观消化率及添加稀土对日粮粗蛋白粗脂肪表观消化率的影响》，江苏农业科学1994年（1）-59-614． Rambeck W.A., He, M.L., Chang, J., Arnold, R., Henkelmann, R. & SuB, A Possible role of rare earth elements as growth promoters. In: Vitamine undZusatzstoffe in der Ernahrung von Mensch und Tier. Symposium, 22-23 September 1999, Jena/Thuringen, Germany, pp.311-317 (1999).
研究结果表明，不同的稀土离子对肝癌细胞的增殖表现出不同的效应。与王玺[H]等的结果相似，Ce 和La3 及Eu¨对细胞增殖在狭窄的剂量范围内促进了癌细胞的数目增加，与以往关于 和Ce 对癌细胞的抑制作用不一致。而其他稀土离子，却对肝癌细胞的增殖有不同程度的影响。对人的肝癌细胞株SMMC一7721来说，镧系离子根据种类的不同可分为前述3种不同的浓度依赖关系。另外，许多研究都反映了稀土元素种类差异所引起的生物效应模式的不用。因此，对稀土元素及其化合物的性质进行分析并从中找出其生物效应的规律性，有助于了解稀土生物效应的内在机制和应用价值。在对人的肝癌细胞作用中，镧系离子随着原子序数的不同对细胞的相对增殖影响呈现一定的规律性，以Gd 为界表现出一定的对称性，其规律类似于镧系元素的物理数据相对于原子序数做出的“双一双效应”曲线_l ，但还需进一步研究其本质。
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资料分析是指用适当的统计分析方法对收集来的大量资料进行分析，提取有用资讯和形成结论而对资料加以详细研究和概括总结的过程。这一过程也是质量管理体系的支援过程。在实用中，资料分析可帮助人们作出判断，以便采取适当行动。以下是我为大家精心准备的：资料分析在混凝土配合比设计中的应用探究相关论文。内容仅供参考，欢迎阅读!
资料分析在混凝土配合比设计中的应用探究全文如下：
混凝土是全世界范围应用最为广泛的建筑材料。在混凝土诞生的一百多年中，无数科研工作者、工程实践者付诸大量的心血探索混凝土的奥秘。但是由于混凝土是一种从细观到巨集观都是高度非均质的多项复杂体系，在科学实践中存在众多问题。
混凝土配合比设计的研究对于混凝土生产企业优化工艺、降低成本有着重要意义，为此全世界范围内的学者都给出过不同的研究方法。但是现行的配合比设计方法仍存在较多问题亟待解决。究其原因主要是有关混凝土材料的基础理论性研究不足，导致现行的众多的配合比设计方法均不能以材料科学: 组成、结构与效能的科学方法来阐述混凝土的内在问题。
我们可以对国内外几种配合比设计方法进行简单的评价: 美国ACI 方法: 其优点在于简单易行，通过查表即可得出配合比，但是各个引数的选择理论依据不强，对于材料性状变化的敏感性差，是经验性配合比设计方法最为典型的案例。而英国BRE 方法，相比美国ACI 方法引数选择相似，但是其选择依据考虑的因素更多，缺点也比较明显，仍是图表选择的形式，可能导致普适性较差。法国Dreux 方法的优点在于各个引数考虑细致。但是，Dreux 级配曲线可能有一定局限性。法国 de. larrad 则在理论上更胜一筹，以物理模型和数学模型建立的设计方法。而我国现行的配合比设计方法更注重的是经验性设计。应该注意到，这样的配合比设计方法理论基础相对薄弱，经验性选择居多，并且计算结果偏差很大。具体表现在，强度公式引起的误差波动，其次用水量与砂率的选择依据也并不充分。
近年来，随着“人工神经网路”等资料分析方法研究的兴起，越来越多的人开始尝试用资料探勘与分析的方法来进行混凝土配合比的设计与优化。比如人工神经网路方法就具有非线性处理能力强、不需要明确的函式关系式等特点。一个三层BP 神经网路可以以任意精度近似任何连续函式。甚至有研究指出采用人工神经网路技术进行混凝土配合比设计，具有适应性强、准确有效的优点，是进行多组分混凝土配合比设计的一种切实可行的方法。
本文针对混凝土配合比设计的研究工作已经取得的进展，阐明混凝土配合比设计所存在的问题，分析并讨论资料分析在混凝土配合比设计中的地位与意义，为混凝土配合比设计的进一步研究与工程实践提供一定的参考价值。
1 资料分析与混凝土配合比设计
1. 1 人工神经网路
1. 1. 1 人工神经网路技术简介通常意义上的BP人工神经网路是以输入单元为自变数、输出单元为因变数、网路单元间的连线权值为调整参量，按最小误差原则逐步反馈修正而使网路达到最佳模拟状态的一种数学演算法，即误差反传误差反向传播演算法的学习过程，由资讯的正向传播和误差的反向传播两个过程组成。输入层各神经元负责接收来自外界的输入资讯，并传递给中间层各神经元; 中间层是内部资讯处理层，负责资讯变换，根据资讯变化能力的需求，中间层可以设计为单隐层或者多隐层结构; 最后一个隐层传递到输出层各神经元的资讯，经进一步处理后，完成一次学习的正向传播处理过程，由输出层向外界输出资讯处理结果。
当实际输出与期望输出不符时，进入误差的反向传播阶段。误差通过输出层，按误差梯度下降的方式修正各层权值，向隐层、输入层逐层反传。周而复始的资讯正向传播和误差反向传播过程，是各层权值不断调整的过程，也是神经网路学习训练的过程，此过程一直进行到网路输出的误差减少到可以接受的程度，或者预先设定的学习次数为止。
1. 1. 2 在混凝土配合比设计中的应用人工神经网路的特点是非线性处理能力强、不需要明确的函式关系式等，正是因为这些优点，人工神经网路技术慢慢渗透到了各行各业当中且有着非常广泛的应用。理论上讲，一般的三层BP 神经网路可以以任意精度近似任何连续函式。有科学研究指出，采用人工神经网路技术进行混凝土配合比设计，具有适应性强、准确有效的优点，是进行多组分混凝土配合比设计的一种切实可行的方法。刘国华等人曾以BP 网路表达的混凝土效能——配合比关系作为约束条件，以成本函式作为目标条件，采用Monte - Carlo 随机试验法建立直接优化设计模型，并对网路输入输出单元的选择和预测结果稳定性进行较深入的探讨，最终开发出了实用软体。
1. 1. 3 应用例项
用BP 人工神经网路技术建立一个混凝土配合比设计的预测模型，首先必须能够让输入单元反映出影响混凝土最终效能的各个因素，且输出单元要包括所设计混凝土的各项效能指标。因此输入单元主要包括各种原材料的用量和混凝土制作工艺，主要有以下几种: 胶凝材料水泥的品种、强度、初终凝时间; 砂的用量与细度模数; 石子的用量、颗粒级配和最大、最小粒径;矿物掺合料如膨润土、粘土、粉煤灰、矿渣、矿粉等的用量; 用水量; 外加剂 主要指减水剂用量及其减水率 。对于混凝土的制作工艺，主要是指其拌合方式，因为不同的拌合方式成本不同，得到的混凝土效能也有差异。而输出单元主要包括混凝土强度、流动度与和易性，其他各项效能因一般情况暂不要求顾不做考虑。
为了提高模型在实际运算中的效率，可根据不同要求对输入输出单元做适当取舍。将输入单元中原材料的影响分为用量与质量指标两类。对于原材料的用量，由于在具体工程中某些材料如矿物掺合料等不会被采用，因此可以忽略; 质量指标往往对于同一工程而言，同产地原材料效能变化不大，在计算中可视为常值不予考虑。如果样本中原材料种类过多，包含了预设输入单元以外的原材料，则视作无效样本，不予采用; 但当样本中原材料种类少于网路单元中原材料的种类时，此类样本中未使用的原材料用量可以以0 代替。当然，如果试验得到的混凝土效能种类少于网路输出单元的效能种类，则视为无效样本。
1. 2 模糊聚类分析
1. 2. 1 模糊聚类分析简介模糊聚类分析是用数学方法研究和处理所要研究物件的分类问题，即用数学定量地确定分析物件之间在性质、特征等方面的亲疏关系和相似性，从而实现对事物客观地分型划类的数学方法。它是一种非常有效的分类手段，广泛地应用于天气预报、地震预测、地质勘探、环境保护以及影象语言识别等领域之中; 但是模糊 *** 论不同于普通的 *** 论，它是一种全新的理论，因而理解起来需要作一下思维的变换。而聚类分析是数理统计中的一种多元分析方法，它是用数学方法定量地确定样本的亲疏关系，从而客观地进行型别的划分。在客观世界中，事物之间的界限有确切的亦有模糊的。
当分类要求涉及事物之间的模糊界限时，需运用模糊聚类分析方法。通常把被聚类的事物称为样本，将被聚类的一组事物称为样本集。模糊聚类分析有两种基本方法: 系统聚类法和逐步聚类法。聚类分析是用数学方法研究和处理所要研究物件的分类问题，即用数学定量地确定分析物件之间在性质、特征等方面的亲疏关系和相似性，从而实现对事物客观地分型划类的数学方法。用模糊聚类分析事物更加的灵活，客观和计算简便。
1. 2. 2 在混凝土配合比设计中的应用模糊聚类分析在混凝土配合比设计中的应用主要是采用基于模糊等价关系的动态聚类法，其计算过程主要是样本与聚类指标的选择、资料标准化、计算模糊相似关系、确定模糊等价关系和聚类，模糊聚类分析的结论并不表征物件绝对属于某一类，而是以清晰的阈值表征物件在一定程度上相对属于某一类。模糊聚类分析与BP 人工神经网路结合进行预测比单纯的模糊预测精度要高，所需的训练次数要少，而且预测效果要好。这是因为通过模糊聚类分析可以预先将各个模式分成若干类别，而如果单纯地通过隶属度进行预测计算则无法充分利用各个模式间存在的相容相斥关系，这样将会导致可利用的资讯不完整。
相反。如果能够很好地配合BP 人工神经网路的资讯处理机制，则可以充分增强神经网路的分类能力。除此之外，还可以使各个模式间的相容相斥资讯得以利用，预测精度会相应提高。模糊聚类由于可以从量上把握研究体系中的复杂和模糊不确定的关系，因此在混凝土配合比设计中应用模糊聚类方法可以解决那些往往无法定量讨论的问题。模糊聚类还可以通过对混凝土配合比基础理论的修正，来侧面优化通过人工神经网路建立的混凝土配合比设计系统。周双喜曾以钢渣粉、粉煤灰、矿渣粉、烧黏土等作为试验物件，把掺加不同掺合料胶砂的3d与28d 抗压、抗折强度作为样品的指标，通过模糊聚类分析了掺合料的活性，并由此避免了凭经验选择所带来的主观片面性。
李敏等人采用抗压强度损伤系数、外观损伤系数和耐久度损伤系数为一级评价指标，以爆裂度、裂缝宽度为二级指标，确定了评价因子的权重，建立了评价计算模型，实现了无损伤快速的对高强混凝土受火后的综合评价。田华等人指出通过选取两类指标: 最简单直观的水灰比、矿物掺合料用量、砂率、水泥强度、混凝土外加剂用量和骨料最大粒径或者体现混凝土强度、工作性、耐久性和经济性的抗压强度、坍落度、抗渗性和原材料，将模糊聚类分析法用于混凝土质量控制中可改进传统混凝土质量评定结果的不客观性。赵运德等人以人力、机械、材料、方法和环境为指标采用模糊聚类分析法，建立了一种快捷方便的混凝土质量评估模型，可预测混凝土质量评价中的影响因素，以确保工程质量的合格。
1. 3 灰色关联分析
1. 3. 1 灰色关联分析简介灰色关联分析方法是根据各个因素之间发展趋势的相似相异程度 灰色关联度 作为衡量因素间关联程度的一种方法。灰色关联分析的基本原理是考察各行因素之间微观或巨集观的几何接近，以分析和确定各因素之间的影响程度或若干个子因素对主因素的贡献程度。灰色系统理论实际上提出了对各子系统进行灰色关联分析的概念，该理论企图通过一定的方法来寻求系统中各子系统 或因素 之间的数值关系。也正因为此，灰色关联度分析对于任意一个系统的发展变化态势都提供了数量化的度量。关联度是针对于两个系统之间的因素中随时间或不同物件而变化的关联性大小的量度。在系统发展过程当中，若两个因素变化的趋势具有一致性 同步变化程度高 ，则可以说二者关联程度大，因此可以得出在某个包含多种因素的系统中具体的某个因素是属于主要的、次要的还是影响比较小的。
1. 3. 2 在混凝土配合比设计中的应用
混凝土是一种可用于多种环境下的非均质材料，其效能受多种因素的影响，而应用灰色关联理论可以将混凝土多个影响因素的“影响力”进行量化、排序，不仅使人们在理论上更好的认识混凝土，而且有助于混凝土配合比设计方法在理论层面上的完善。冯庆革等人曾借助灰色关联理论计算出养护龄期为7、28d 的混凝土抗压和抗拉强度与10nm ～ 20nm 范围的孔关联度最大， 91d 时与大于400nm 的孔关联度最大。梁本亮的结论与按照单因素敏感性分析方法得出的结果一致，即应用灰色关联建立了氯离子浓度、水灰比、环境溼度和构件表面氯离子浓度与氯离子侵蚀寿命之间的关联度，得出混凝土结构氯离子侵蚀寿命影响因子敏感度中，以构件表面氯离子浓度为最高，其次是氯离子浓度和环境溼度，水灰比敏感度最低。
张永娟等人通过灰色关联理论分别分析了钢渣粉和矿粉颗粒与混凝土强度之间的关系，指出要想提高钢渣粉颗粒群的反应活性，应增加粒径为5μm ～ 30μm，尤其是粒径为5μm ～ 10μm 的颗粒含量，而矿渣粉则是0 ～20 μm范围内的颗粒对混凝土强度有积极作用。席峰等人通过分析聚苯乙烯泡沫混凝土的原材料用量与混凝土强度和密度的关联度，指出在密度不变的情况下，水灰比的改变和减水剂的使用对混凝土强度影响最大; 而在强度不变的情况下，砂石和EPS 的含量是影响密度的主要因素。
C. Y. Chang和他的团队曾将灰色关联和赋权技术结合起来确定了应用再生骨料生产混凝土的最佳引数。冯庆革等人通过灰色关联分析法计算出养护龄期为7、28d 的混凝土抗拉、抗压强度与10nm ～ 20nm 范围的孔关联度最大，91d时与大于400nm 的孔关联度最大。罗洵利用灰色关联法，分析了胶凝材料用量、水胶比、磨细矿渣掺量、矽灰掺量与混凝土坍落度和28d 强度的关联度，得出胶凝材料的用量对混凝土强度和流动性的影响最大的结论。袁晓露的团队还通过灰色关联法分析了水泥矿物组成与韧性间的主次相关性。陈志江等人利用灰色关联分析法得到了各个因素对混凝土碳化深度的影响，按照大小依次排序为: 水灰比、相对溼度、水泥用量、碳化时间。
2 总结
1 采用人工神经网路技术进行混凝土配合比设计，具有适应性强、准确有效的优点，是进行多组分混凝土配合比设计的一种切实可行的方法。
2 模糊聚类分析与BP 人工神经网路结合进行预测比单纯的模糊预测精度要高，所需的训练次数要少，而且预测效果要好。
3 灰色关联理论可以将混凝土多个影响因素的“影响力”进行量化、排序，不仅使人们在理论上更好的认识混凝土，而且有助于混凝土配合比设计方法在理论层面上的完善。
谈废旧混凝土的资源化水中和 万惠文武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室 （武汉 430070）前言水泥混凝土的产生对人类文明和进步发挥了积极的推动作用。但随着混凝土需求的急剧增长和废旧混凝土的大量产生，由此引发的资源、能源和环境问题也日益严重。以我国当前混凝土产量20亿立方米计，需要使用水泥8亿吨，需消耗天然砂石36亿吨以上。统计表明，生产每吨水泥需消耗石灰石0.95~0.98吨，生产1吨熟料约排放CO2大约1吨，还会产生大量的硫化物、氮化物和其他有害气体和粉尘。在混凝土中比例最高的骨料是分布较为广泛的自然资源，但由于长年开采，已经开始出现石料资源难以为继的问题[1]。其中，有工业价值的石灰石仅可维持30~40年的开采。同时，天然材料的大量开采和使用，也造成水土流失和自然景观恶化，严重影响社会的可持续发展，甚至危及子孙后代的生存。据不完全统计，中国目前每年产生的建筑垃圾达到1亿吨左右，而长期积累的建筑废弃物将高达数亿吨。如果这些建筑废弃物能够加以资源化，其意义将是难以估量的。将建筑废弃物回收利用，代替部分自然资源生产建筑材料，是保护自然资源，改善环境，推进可持续发展的一条重要途径。将废旧混凝土收集加工后，进行再生利用，不但可以节省天然资源，还可以减轻环境污染，促进社会的可持续发展。由于对废旧混凝土进行再生利用的意义重大，世界各国纷纷开展了对这一问题的研究[2]。1 废旧混凝土与再生骨料废旧混凝土可能由不同类型（等级）的混凝土所组成。要想改善废旧混凝土的质量，就需要对不同类型的混凝土加以分选。CS Poon和水中和等[3]对香港地区几种废旧混凝土的性能作了检测，部分结果列于表1。三种骨料的表观密度和吸水率等指标差别较大，天然骨料密实度最高，由较高强混凝土制得的骨料HPC密实度其次，而普通混凝土NC骨料的密实度最低。采用压汞法分析了三种骨料的孔分布，结果与上述性质相一致，三种骨料的孔隙率分别为：天然骨料1.6％，普通混凝土NC再生骨料16.8％，高强混凝土HPC再生骨料7.86%。从两种再生骨料的孔分布情况看，NC骨料的孔隙主要集中在0.01至1微米范围；而HPC骨料的大部分孔隙处于0.1微米以下。再生混凝土骨料（RCA）就是废弃的旧混凝土块经过分选、破碎和筛分等过程，所获得的具有一定力学性能和颗粒级配的人工石料。分选和破碎过程中，必须将夹杂在原始混凝土中的钢筋木材等杂物除去[4]。废弃混凝土经过破碎处理，生产出的再生骨料含有一定量的硬化水泥砂浆，这些水泥砂浆大多数独立成块，少量附着在天然骨料的表面，导致再生骨料棱角较多，表面粗糙密度小，吸水率高，粘结能力弱。废弃混凝土块再生破坏过程中由于损伤积累会使再生骨料内部存在大量微裂纹。表1 天然和再生骨料的物理性质[3]骨料类型 10%压碎指标* (kN) 表观密度 (kg/m3) 吸水率 (%) 含水率 (%) 10mm 20mm 10mm 20mm天然花岗石 159.7 2.620 1.25 1.24 0.52 0.56再生NC骨料 101.9 2.409 8.82 7.89 3.64 3.25再生HPC骨料 123.8 2.390 6.77 6.53 5.36 2.89*根据英国BS标准为了更好地发挥再生骨料的使用价值，需对破碎的混凝土粒料进行必要的加工。在荷兰，提高粒状垃圾质量的主要目的是降低有害物质的渗析并改善其作为骨料的性能。为了改善再生混凝土骨料的性能，关键是要选择有效的分离净化技术。用于粒状建筑垃圾分离净化的常见技术有：尺寸分选技术，密度（重力）分离技术，磁选技术，涡流分离技术和浮选技术等[5]。经过破碎后的再生混凝土骨料，其颗粒级配经适当调整是可以满足有关标准要求的。由于不同粒级的再生骨料中水泥砂浆的含量不同，其物理力学性能也有所不同。通常，细骨料部分所含高吸水性砂浆较多，将会影响混凝土的工作性，可通过加入适量的天然砂而加以调节。表2给出了比较典型的试验结果[4]。表2 天然和再生骨料的性质对比骨料类型 尺寸(mm) 密度(kg/m3) 吸水率(%) 洛杉矶磨耗(%) 附着砂浆的含量(%)天然卵石 4-88-1616-32 250026202610 3.71.80.8 25.922.718.8 000再生骨料H(W/C=0.40) 4-88-1616-32 234024502490 8.55.03.8 30.126.722.4 583835再生骨料M(W/C=0.70) 4-88-1616-32 235024402480 8.75.44.0 32.629.225.4 643928再生骨料L(W/C=1.20) 4-88-1616-32 234024202490 8.75.73.7 41.437.031.5 613925再生骨料M(W/C=0.70) <5 2280 9.8 - -2 再生骨料混凝土性能2.1 新拌混凝土性能试验表明，在相同的W/C条件下，随着再生骨料取代率增加，混凝土的坍落度逐渐变小。显然，因再生骨料表面粗糙、孔隙率高、吸水率大而明显影响了新拌混凝土的和易性。在以上研究的基础上，选取样品50%天然碎石和50%再生骨料（重量），用10~30%的原状粉煤灰等量取代水泥，可以看到，再生混凝土的坍落度随粉煤灰的取代率增加而缓慢增加。由此可知，在混凝土配料组成中，用粉煤灰等量取代水泥可明显改善新拌混凝土的和易性。但较高的粉煤灰取代量会使再生混凝土的早期强度下降。高效减水剂可以显著地改善再生混凝土的流动性，而矿物外加剂能较好地改善再生混凝土粘聚性和保水性[6,7]。随再生骨料取代量的增加，混凝土的坍落度损失的幅度逐渐增大，这与再生骨料表面吸水需要一定时间达到平衡有密切的关系。再生骨料混凝土的初始流动度和坍落度损失与再生骨料的含水状态有关[8]。2.2 硬化混凝土的物理力学性能表3给出了由三种不同的RCA配制的混凝土的抗压强度[7]。结果表明，在龄期为7天和28天时，天然骨料混凝土的强度高于再生骨料混凝土。但是，强度差别在28天有所减小。到了90天龄期，HPC骨料混凝土的强度达到了与天然骨料混凝土相当的水平，但NC骨料混凝土的强度仍然有一定的差距。由此可见，骨料的类型对混凝土的强度有一定的影响。当骨料表面孔隙率高，骨料本身强度较低，那么，用它配制的混凝土的强度也较低。表3 用三种骨料配制的混凝土的抗压强度骨料类型 表观密度(kg/m3) 抗压强度 (MPa) 7 day 28 day 90 day花岗石 2382 32.8 41.5 54.7再生NC骨料 2233 26.2 32.6 46.5再生HPC骨料 2266 29.9 38.7 55.0再生混凝土的强度与基体混凝土的强度、再生骨料破碎工艺、再生骨料的替代率以及再生混凝土的配合比等密切相关。由于基体混凝土的强度等级、使用环境与碳化程度各不相同，解体、破碎的工艺及质量控制措施的差异，导致再生混凝土强度变化的规律性较差，不同的研究者所得的结论也有所不同。Hansen[4]的试验结果表明，随着基体混凝土的强度降低，再生混凝土的强度呈下降趋势。但对于不同强度等级的再生混凝土，再生骨料对其强度的影响不同：配制高强再生混凝土时，再生骨料的性能对再生混凝土的强度影响最大；配制中等强度再生混凝土时，影响程度次之；配制低强度的再生混凝土时，再生骨料对其强度的影响最小。实际上，通过采用适当的技术手段，含再生骨料的混凝土的强度完全可以达到或超过天然骨料混凝土。原因在于：再生骨料表面粗糙，界面啮合能力强；再生骨料吸水率高，加水搅拌后，再生骨料大量吸收新拌水泥浆中多余的水分，既降低了粗骨料表面水灰比，又降低了混凝土拌和物的有效水灰比。另外，再生骨料表面包裹着水泥砂浆，使再生骨料与新的水泥砂浆之间弹性模量相差较小，界面结合可能得到加强。界面结合的加强，因再生骨料强度较低而导致的再生混凝土性能的劣化得到了一定程度的补偿[9]。弹性模量由于再生骨料中有大量的旧砂浆附着于原骨料颗粒上，导致再生混凝土的弹性模量通常较低，一般约为普通混凝土的70%～80%。由于弹性模量低，变形大，可以预计再生混凝土具有较好的抗震性能和抵抗动荷载的能力。掺入塑化剂后，再生混凝土的弹性模量有所提高。当掺入最佳数量(10%)的膨胀剂后，弹性模量可提高8%～10%。水灰比对再生混凝土的弹性模量影响较大，当水灰比由0.8降低到0 4时，再生混凝土的抗压弹性模量增加33 .7%。再生混凝土泊松比在0.18～0.23范围内[4]。干缩与徐变与普通混凝土相比，再生混凝土的干缩量和徐变量增加。干缩率的增大数值取决于基体混凝土的性能、再生骨料的品质以及再生混凝土的配合比。粘附在再生骨料颗粒上的水泥浆含量越高再生混凝土的干缩率越大[10]。研究表明，再生骨料与天然骨料共同使用时，再生混凝土的干缩率增加；水灰比增加，再生混凝土的干缩率增大。还有观点认为由于再生混凝土中的砂浆量大大提高，其干缩率必然会提高。当采用较低水灰比或较高强度的再生骨料时，可使徐变值降低。干缩和徐变较高是影响再生骨料混凝土推广应用的重要因素，如何降低再生混凝土的收缩和徐变，有待于进一步研究。2.3显微结构再生骨料具有多孔性，因此，它与水泥浆体之间的界面结合的状态将直接关系到新混凝土的微观结构和耐久性能。从当前的试验结果看，天然花岗岩骨料的吸水率为0.5~2％，而再生骨料可达到5～20％。再生骨料的多孔性和高吸水率，将在混凝土拌合的早期引起骨料－水泥浆体界面剧烈的水分迁移，并导致微观结构的复杂变化[10,11]。CS Poon和水中和[11]利用扫描电子显微镜观察了三种不同的骨料和水泥浆体之间界面的形貌特征。结果显示，天然花岗岩骨料－水泥浆体之间界面上可看到大量的孔洞，较大的孔隙尺寸约为10～20m。某些孔隙呈条状，其长度达50m左右。从SEM照片中可以很容易看到发育良好的Ca(OH)2晶体和须状钙矾石晶体。大量的研究已经证实在界面处存在丰富的Ca(OH)2晶体[12,13]，笔者采用EDX作了进一步的验证。而在NC骨料的界面的形态呈现不同的特点。在界面区的水化产物为疏松多孔的颗粒。水化物颗粒的形状不规则，颗粒的尺寸为10－50m，颗粒之间有接触，但似乎没有牢固的连接，有少量的片状和须状晶体夹杂在颗粒状水化物中。经EDX分析表明，颗粒状水化物主要为CSH凝胶。由于NC骨料孔隙多，在拌合过程中容易吸收大量的水分。当水泥水化一段时间之后，NC骨料又向外释放水分。这样，可能导致界面区比较宽厚。因此，水化产物有较大的生长发育的空间。这是普通混凝土骨料－水泥浆体界面存在大量孔隙和发育良好的水化产物的主要原因。高强混凝土再生骨料（HPC）与水泥浆体之间的界面呈现出与天然骨料相似的微观结构特征，尽管在界面处存在一些孔洞，但界面处水化产物比较密实，呈板块状。在这一界面上比较显著的特征是，在孔洞处很少看到片状、絮状或须状的水化产物，而这些水化产物在天然骨料－水泥界面上比较容易发现，而在NC骨料－水泥界面更容易找到。HPC骨料－水泥界面比较密实且在孔隙中难以形成发育良好的水化产物，可能的原因有两方面：其一是HPC骨料具有适中的吸水能力，它所吸收的水分既能保证界面周围水泥的水化，又不至于形成较大的充水空间，所以，水化产物在这一区域十分密实。其二，HPC骨料中含有硅灰，因此，该骨料中硬化水泥浆体的碱度比较低，高碱性的水化产物难以在这样的环境中生成。2.4 耐久性相关性能抗渗性由于再生骨料的孔隙率较大，基于自由水灰比设计方法之上的再生混凝土的抗渗性比普通混凝土低。在有些情形，曾观察到再生混凝土的抗渗性较普通骨料混凝土高出三倍[4]。降低水灰比是改善再生骨料混凝土抗渗性的一条途径。研究表明，掺加了粉煤灰之后，粉煤灰能细化再生骨料的毛细孔道使抗渗透性有很大改善。抗硫酸盐侵蚀性由于孔隙率及渗透性较高，再生混凝土的抗硫酸盐和酸侵蚀性比普通混凝土稍差。掺加粉煤灰后，能减少硫酸盐的渗透，使其抗硫酸盐侵蚀性有较大改善。耐磨性再生骨料的抗磨损性较差。从不同强度的基体混凝土中得到的再生骨料其抗磨性不相同。日本Roshikana从强度分别为15MPa、16MPa、21MPa、30MPa、38MPa和40MPa的基体混凝土中得到了再生骨料并进行了LA磨损性测试，结果损失率分别为28.7%、27.3%、28.0%、25.6%、22.9%和20.1%。可见，随着基体混凝土强度的增加，再生骨料的抗磨性提高。Hansen[4]的试验表明，随着再生骨料尺寸的减小，其抗磨性明显降低。原因是再生骨料尺寸越小，其含有硬化砂浆颗粒的概率越大，而砂浆的抗磨性较差。抗裂性一项研究表明，再生混凝土的极限延伸率为(2.5-3.0)×10-4。同普通混凝土相比，再生混凝土极限延伸率增加27.7%。由于再生混凝土弹性模量低，拉压比高，因此再生骨料混凝土抗裂性优于普通天然骨料混凝土。抗冻融性再生混凝土的抗冻融性比普通混凝土差。Yamato等人[4]的试验表明，再生骨料与天然骨料共同使用时或通过减小水灰比可提高再生混凝土的抗冻融性。3技术问题3.1 配合比设计与优化由于再生骨料各方面的性能不同于天然骨料，为合理有效地推广再生混凝土，必须根据再生骨料的特点，对再生混凝土的配合比设计进行专门研究。张亚梅[9]等研究了C20，C30和C40三个系列的再生混凝土，对再生混凝土配合比设计进行了初探。研究结果表明，当设计强度为C20时，以普通混凝土配合比设计方法配制的再生混凝土强度高于基准混凝土，但工作性能显著降低。在此基础上，她提出了再生骨料预吸水法，这种方法与史巍等针对再生骨料吸水率较大而建议的基于自由水灰比之上的配合比设计方法是一致的。即将再生混凝土拌和用水量分为两部分，一部分为骨料所吸附的水分，称为吸附水，它是骨料吸水至饱和面干状态时的用水量；另一部分为拌和水用量，除了一部分蒸发外，这部分水用来提高拌合物的流动性并参与水泥的水化反应。吸附水的用量根据试验确定，拌和水用量按普通混凝土配合比设计方法确定。在实际操作中，两部分水是一起加入的。在配合比设计中，可以采用再生骨料和天然骨料相混和以及掺加外掺料与外加剂等来改善再生混凝土的性能[14]。Saroj等人的试验中掺加了10%的粉煤灰，使再生混凝土的性能有了很大的改善，具体表现为不但使得再生混凝土的干缩应变、渗透性和吸水性接近普通混凝土，而且再生混凝土的抗酸性大大提高。张亚梅[9]等全部采用再生骨料作为粗骨料，并掺加了高效减水剂和粉煤灰，配制出强度为54.6MPa再生混凝土。邢振贤等[6]采用基体强度为C20-C25的废弃混凝土骨料，通过掺加高效减水剂使水灰比降低到0.35，配制出了强度为40.4MPa的再生混凝土。由此可见，再生混凝土配合比设计要比普通混凝土复杂，但只要措施得当，仍可以获得比较满意的力学性能。3.1 表面处理与复合改性不少研究者尝试用聚合物或水泥浆来封堵再生骨料的表面孔隙。再生骨料表面用聚合物水溶液处理，经干燥后，可在其表面形成很薄的薄膜，有些聚合物水溶液还会渗入表面的孔隙中，起到了封闭或堵塞再生骨料表面孔隙的作用，从而降低了吸水率，达到了提高再生混凝土流动性的目的。尽管再生骨料表面的聚合物薄膜具有水溶性，但在短时间内（2h）是不会被溶掉的；随着水化龄期的延长，薄膜会溶解、消失，这有利于骨料与水泥浆体的结合。机械活化和化学改性可以改善再生骨料的性能。机械活化的目的在于破坏弱的再生碎石颗粒或除去粘附于碎石上的低强度水泥石残渣，这是从再生骨料上消除残留砂浆的一种可行办法。但是没有必要通过高耗能途径来去掉附着的砂浆，原因是这样不但会消耗掉大量的能量，而且会产生大量的粉末，这些粉末进一步处理非常困难。化学方法是用聚合物和防水剂等外加剂来处理再生骨料。借鉴普通混凝土的高强途径，将水泥和外掺超细矿物质(如粉煤灰、纯水泥浆和硅粉等)与水按比例调成浆液，分别对再生骨料进行浸泡和干燥处理，可以降低再生骨料的吸水性。试验表明，浆液能够在一定程度上填充再生骨料的孔隙并粘合破碎过程中其内部产生的一些微裂缝，强化后再生骨料本身的强度得到一定程度的提高。万惠文等[10]将再生骨料分别用1%PVA聚合物溶液和MS高效防水剂浸泡48h，并在50℃烘箱中烘干，冷却至室温后配制成再生混凝土，得到的混凝土拌合物的流动性明显提高。3.4 移动加工技术从实践经验看，固定的再生骨料生产场地由于运输量大而导致生产成本的大幅度上升。而采用移动式破碎加工设备，在废弃物产生的现场生产再生骨料，将大大降低运输费用，可以使再生骨料的成本控制在天然骨料成本之下。当前，欧美国家非常重视移动加工处理系统的开发和推广，而中国在这一方面基本上处于空白。发展移动破碎加工设备和技术是废弃混凝土和类似固体废弃物资源化的关键问题之一。4 环境评价在再生混凝土的环境评价方面，万惠文等进行了资源消耗、能量消耗和二氧化碳排放量3方面研究[15]。表4是配制1m3混凝土所消耗的资源。表中显示:用废弃混凝土作再生骨料，可节省62%的天然石子资源；若用废弃混凝土作生产水泥的原料，还可以节约制造水泥的60%优质石灰石和近40%粘土与铁粉资源。表4 配制1m3混凝土所消耗的资源 Kg/m3 石灰石 粘土 铁粉 石子作骨料用天然原料 372（100%） 62.0（100%） 18.5（100%） 1800(100%)用废弃砼作再生骨料 372（100%） 62.0（100%） 18.5（100%） 682(38%)用废弃砼作水泥原料 143.4(39%) 37.6(61%) 12.1(65%) 682(39%)表5是生产1m3混凝土所消耗的大致能量和CO2排放量。总的来说，能耗相差并不大，但当用废弃混凝土作水泥原料时，可节省少量的煤，因为煅烧石灰石需要大量的能量，而废弃混凝土中已有部分水泥的水化产物，所需的分解能量较石灰石少。废弃混凝土中含有一定量的水泥水化产物，如:氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝(铁)酸钙、钙矾石等，在高温下分解并不放出CO2，因此，用废弃混凝土作制造水泥原料可减少CO2的排放量。量化分析结果表明，当利用废弃混凝土作再生骨料时，石灰石资源可节省62%，而当废弃混凝土用作制造水泥的原料时，除可节省62%石灰石资源外，还可节约制造水泥的优质石灰石60%、粘土40%和铁粉35%的资源，同时，可减少20%的CO2排放量，所以，再生混凝土有利于保护自然资源和环境。表5 配制1m3混凝土所消耗的能耗及所排放的CO2量指标 能耗 CO2排放量(Kg/m3) 水泥制造 骨料生产 水泥制造 骨料生产 合计用天然原料 42.0kwh+1004MJ 25.2kwh 254.0 6.2 260.2(100%)用废弃砼作再生粗骨料 42.0kwh+1004MJ 24.6kwh 254.0 6.2 260.2(100%)用废弃砼作水泥原料 39kwh+967.6MJ 24.6kwh 200.7 6.9 297.6(100%)5 结语我国每年需要消耗石子和砂子达数十亿吨，这两种材料的消耗量可能占整个建筑材料资源需要量的一半以上，由此对资源、能源和环境产生重大影响。所以，开展对再生骨料混凝土的研究和推广应用有着十分重要的社会和经济意义。当然，废旧混凝土的资源化是一项系统工程，需要解决一系列技术问题，更需要政府在政策上的大力支持。随着人们对资源和环境问题的日益重视，废旧混凝土和其他固体废弃物都将得到合理和有效的再生利用。参考文献[1] 中国建筑材料科学研究院，绿色建材和建材绿色化，化学工业出版社，北京，2003.9。[2] Hendriks， Ch.H.， Nijkerk， A.A.， The Building Cycle， Aneas technical publishers， The Netherlands， 2000.[3] CS.Poon, ZH.Shui, L.Lam, Strength of concretes prepared with natural and recycled aggregates at different moisture conditions, International Conference on Advances in Building Technology (ABT), HK, Dec. 2002.[4] RILEM Report 6， Recycling of Demolished Concrete and Masonry， Edited by T.C. Hansen， Published by E & FN Spon， Bodmin， UK，1992.[5] Xing Weihong, Quality improvement of granular secondary raw materials by separation and cleansing techniques, Delft University of Technology, Delft, NL, 2004.[6] 邢振贤，周曰农. 再生混凝土的基本性能研究[J]. 华北水利水电学院学报，1998，19(2):30-32.[7] 水中和，潘智生，赵正齐，再生骨料含水状态与新拌混凝土的性能，国外建材科技，2003年第五期，pp.1-2。[8] CS，Poon， ZH， Shui，L，Lam， et al， Influence of moisture states of natural and recycled aggregates on the slump and compressive strength of hardened concrete, Cement and Concrete research, No.1 2004. pp.31-36.[9] 张亚梅，李慧强，吴贤国。混凝土再生骨料强化试验研究[J]。混凝土与水泥制品，No，1，2002，pp7-9。[10] 万惠文，林宗寿，水中和. 再生混凝土中的水分扩散机理与模型. 武汉理工大学学报， 2003，25(12):99~102.[11] CS Poon, ZH Shui, L Lam, Effect of microstructure of ITZ on strength of concrete prepared with recycled aggregates, Construction and Building Materials, Vol.18(2004), 461-468.[12] 水中和，万惠文，老混凝土中骨料水泥界面过渡区(ITZ)(二)元素在界面区的分布特征，武汉理工大学学报，2002， No.5. pp.22-25。[13] 水中和，万惠文，老混凝土中骨料水泥界面过渡区(ITZ)(一)元素与化合物在ITZ的富集现象，武汉理工大学学报，2002， No.4.pp.21-23。[14] 徐惠忠等编，固体废弃物资源化技术，化学工业出版社，北京，2004.1。[15] 万惠文，水中和，林宗寿. 再生混凝土的环境评价[J]. 武汉理工大学学报， 2003，25(4):17~20。
浅析对高师色彩教学的一些思考论文
随着我国教育领域的各项改革的不断深入，其核心都主要是围绕着培养学生的创新意识和文化综合素质的提高。在这种形势下我们高师美术教育的色彩教学如何适应新形势的需要，适应新的教学对象要求，是摆在我们美术教师要思考和研究的问题。高等师范美术专业的教育理念和方法应与其它美术院校有所不同，传统美术院校培养的目标主要是美术创作者和在各行业当中的艺术从业者-师范院校美术教育主要是培养中小学的美术教师.培养目标上的不同决定了两者培养内容和方式的区别-师范院校美术教育与专业院校美术教育相比，美术专业院校更注重专业的深入程度，而师范院校则偏重于涉及面的广度上-因此师范院校美术专业教学内容要求与美术专业院校相比应有所区别。
我们艺术教育的对象也已发生了很大的变化。如今招生规模扩大，学生美术基础水平参差不齐，专业基础整体较差-学习比较被动，积极性不高。学生们普遍存在对绘画理论认识模糊，往往在色彩练习中只知其然，而不知其所以然，画面的效果只凭感觉或是碰运气。这样必定造成色彩基础的不稳固。学生的审美与鉴赏比较单一，艺术视野比较狭窄。当然，我们部分教师的某些色彩教学观念，也显得有些滞后。色彩课程一般都只重视实践的训练-很少讲系统的色彩理论。认为色彩的学习主要是靠感觉，理论学习对色彩练习作用不大。另外教学方法也比较单一，忽略了学生的天性，缺乏有特色地引导。这些都在一定程度上影响了教学的质量，从而降低了美术师资人才的培养标准。为了全面提高学生的色彩素养，适应教育新形势的需要，我认为色彩教学应做如下改进。
1加强学生的色彩理论知识
色彩学首先是一门科学，同时又是绘画的基础。既然是科学，就有其规律可循%既然是绘画的基础，就应较全面的认识和理解它并灵活运用它。我们师范美术专业的大部分学生，在入学前虽有初步的色彩常识和实践，但对色彩的认识还不够系统和全面。针对这种情况，对美术教育专业的学生的色彩阶段学习，首先应进行色彩常识、色彩理论学说、世界各国对色彩研究成果等方面的讲解与介绍，让学生们对色彩有一个全面和系统的了解与认识，为色彩的实践打好色彩理论基础。在教学中，除了介绍色彩研究的最新成果和理论，还应介绍科学家和色彩学家的研究方法与科学精神，启发同学们对色彩研究与思考，主动寻找色彩变化的规律，达到对色彩客观认识的教学效果。
一般来说课堂上教师讲解理论课，如不认真准备并借助一定教学手段的情况下，学生对于色彩理论知识的学习通常觉得说教味浓，云里雾里不易理解，也容易枯澡乏味，导致学生缺乏学习兴趣，从而达不到教学的目的。如何引起他们的兴趣，让学生们认识到这一阶段学习的重要性，十分关键。通过多媒体教学是现在进行色彩理论教学的较好辅助工具，因此，老师利用多媒体课堂教学图文并茂的讲解，比较吸引学生的注意力-教学效果也比较好。色彩理论教学中，大量图片的展示与说明，能加深学生对色彩理论理解。作品风格的丰富多彩刺激着人们的感知，使之产生愉悦，领略其中的趣味，感受作品的魅力，从而引起学生的兴趣和探究心理。我们理论教学正是要利用好这种心理，设计好理论内容与相关图画的配置，对教材要正确理解把握透彻，多层次多角度的结合图片加以说明，把一些枯燥而抽象的理论讲得易于学生接受。
在教学过程中，师生要处于平等、信任、理解的状态，营造和谐愉快的教育氛围，教师的课堂语言要温暖而富有感情色彩，要善于把生硬的命令式语言转化商量式、交流式语言。要针对现在的学生基础知识较差，理解能力薄弱的特点，对教材要做适当的处理，多讲宏观的内容，少涉及微观的分析，多结合生活中的色彩现象。课堂教师应多与学生们互动，随时观察学生们的反映，教学中还应巧设问题制造矛盾、悬念，以唤起学生的注意力，促进他们认真思考，激发学生的求知欲。也要根据高校学生的身心发育特点，启发和鼓励学生可以提出自己的见解，让同学们在课堂上热烈地讨论，既引发了他们对理论知识的学习兴趣，又加深了对理论的理解。
2强化学生的色彩实践能力
列宁说：“理论在变为实践，理论由实践赋予活力，由实践来修正，由实践来检验”。自然界的色彩虽然变变化万千，但又是有规律可循的，要让学生在学习理论的基础上不断地与实践相结合，才能正确地掌握色彩规律，深刻的理解色彩基本原理，提高色彩修养。
很多学生在色彩写生前都不太注意观察，其实学会色彩观察是十分重要的，它是色彩写生的第一步，也是至关重要的一步。观察方法的正确与否关系到色彩的画面效果，也关系到色彩能力的提高。因为只有感觉到的'东西才有可能能被准确地表现出来，色彩写生尤其如此。感觉是前提，而感觉的基础是观察，只有掌握了正确的观察方法才能深入地理解物体的本质，也才能深刻地反映所表现的对象。例如：一般来说，一组静物的大色彩关系，大多数学生是能观察到的，而对于那些色彩基本相同的物体的色彩微妙变化，有的学生就不容易观察到，这时教师就要引导学生结合色彩理论，用光源色、固有色和环境色变化规律去分析判断，感觉认识那些细微冷暖不同的色彩，同时，要求学生不仅在色彩写生时做这样的感觉练习，在平时在生活中也要做这样的观察练习。经过一段时间这样的观察训练，学生就会带着一定的(冷暖)眼光去观察所要表现的物体了，并逐渐养成一种比较各种色彩关系的习惯和能力。当然，这里的(观察)不仅仅局限于色彩，同时也要注意画面内容的比例、构图、黑白、虚实与节奏等因素。
3提高学生的色彩审美能力
鉴赏美术作品，可以开阔视野，增长知识，提高对色彩的感受力、鉴赏力、表现力，培养学生正确的审美理想和审美情趣。色彩作品鉴赏不仅使我们视觉满足，更在于美术作品都是通过点、线、面、色彩、空间、肌理等形式组成，画面上的节奏感、韵律感会对人的视觉产生影响，进而使人产生联想。因而，当我们在鉴赏美术作品时，不管是那些赏心悦目的写实作品，还是一些现代派艺术家的抽象作品，都会使我们获得一种赏析、认知与借鉴。对美术作品鉴赏的过程中，也更能激发学生的学习热情与创造能力。美术鉴赏主要是通过多媒体美术鉴赏课教学，美展作品观摩，色彩教学评价等形式，来提高学生的审美能力和艺术修养。对色彩写生更具有指导意义的，能使学生进一步感受色彩的魅力，理解绘画色彩规律，学习各种各样的色彩表现方法。
新美术课程标准要求在学习内容上改变专业化倾向，通过生动的教学活动，使学习内容变得鲜活充实，易于被学生掌握。在小学阶段，培养学生对色彩感受能力是一项重要的教学内容。色彩知识属于美术基础知识的范畴，其中的对比与协调是较专业性的。为上好江苏版美术教材第六册《色彩游戏——对比与协调》一课，我便尝试综合美术，音乐、文学等多种艺术门类，让学生在自主探究、体验，感受中理解色彩对比与协调不仅仅存在于人们生活的衣食住行，在我们所熟悉的音乐、文学作品中也是能体现的。 在游戏中感知色彩： 上课开始时，教师出示学生熟悉的三原色、三间色，接着让学生辨识：感知五彩缤纷的色相。 计“找朋友”的游戏活动，先让学生在纸片上涂出自己喜欢的—种颜色，根据纸片上的色彩“找朋友”。如教师提供的红色，提问：哪些颜色与红色可以成为“朋友”?把它找出来，贴到红色周围。由此学生感知色相接近地颜色组成的协调色画面。针对没有被选出的颜色，让学生说说不配成“朋友的理由，教师引导学生明确常见的红色与绿色、橙色与蓝色等对比色。（在此过程中，教师引导学生感受色彩对比与协调在视觉、心理感知上的区别，为下一步教学做好准备)。 于生活中寻找色彩：教师整理学生的发言，揭示课题(课题的展现要体现色彩的对比与协调)。提问：色彩规律中的对比与协调在生活中有吗?与生活有怎样的关系?带领学生先在教室内找一找(教室环境布置，学生服装等方面的色彩搭配)，再让学生在自己所熟悉的生活中找一找(学习、生活用品等)，由学生自己说一说找到的色彩对比与协调。记得采纳啊
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