水灰比对混凝土毛细吸力的影响

毛细吸力为非饱和混凝土中驱动孔隙水-气流动、控制材料收缩开裂的重要作用力，其大小取决于混凝土细观孔隙结构，与混凝土的主要指标—水灰比密切相关。因此，基于相对湿度法，研发了一套非饱和混凝土毛细吸力的间接测试装置及方法，分析不同水灰比条件下毛细吸力的演化特征，并从孔隙尺度探析了毛细吸力演变的内在机制。结果表明，毛细吸力随水饱和度的减小呈非线性增长趋势，饱和度越低增长速率越大；水灰比减小会导致混凝土孔隙更加细密，从而使毛细吸力增大。     

多孔介质中甲烷水合物的微观分布对电阻率的影响

电阻率测井技术是天然气水合物储层资源量估算的重要手段,明确储层电阻率与水合物在沉积物孔隙中微观分布的关系对准确估算水合物饱和度有重要意义。使用自主研发的天然气水合物计算机断层扫描（CT）技术-电阻率测量装置,开展多孔介质中甲烷水合物生成实验,同时进行CT观测与电阻率测试,得到了反应过程中扫描图像和电阻率数据,讨论了孔隙中水合物在不同微观分布模式下电阻率与水合物饱和度的关系。结果表明：水合物饱和度低于10.50%时,水合物以接触分布模式为主,与水合物对孔隙的填充效应相比,排盐效应更加显著,电阻率随水合物饱和度增大略有下降;水合物饱和度为10.50% ~ 22.34%时,水合物为悬浮与接触共存分布模式,悬浮分布模式下的水合物对孔隙水连通截面的阻塞作用较大,电阻率随水合物饱和度的增大急剧升高;水合物饱和度为22.34% ~ 27.50%时,水合物仍然为悬浮与接触共存分布模式,在大部分孔隙已被堵塞的情况下水合物的填充作用对电阻率影响较小,电阻率随水合物饱和度增大而升高的趋势逐渐变缓。可见,电阻率响应特性在不同的水合物饱和度范围下明显不同,与水合物的微观分布有关。     

循环孔隙水压后的混凝土动态损伤特性研究

利用10MN大型多功能静动力三轴仪对经历不同循环孔隙水压(0、1、3、5、7 MPa)作用后的混凝土进行不同应变速率(10~(-5)、10~(-4)、10~(-3)s~(-1))下的压缩试验,分析其力学特性,并基于改进的能量法损伤表达式研究了不同应变速率对混凝土损伤发展的影响。结果表明,当应变速率较低时,混凝土的峰值应力、峰值应变随循环孔隙水压力值的增大呈减小趋势,损伤曲线比较分散,且增加循环孔隙水压力混凝土损伤将提前;当应变速率较高时,峰值应力、峰值应变呈现不同程度的上升,曲线较为集中,增加循环孔隙水压力使混凝土的损伤发生滞后。     

澎内传防水涂层在大坝混凝土防渗墙中的应用

为了研究澎内传防水剂涂料对大坝防渗墙混凝土性能的改良效果,设计了4种浓度的澎内传防水剂的混凝土涂层,对改性试样开展渗透试验、高速水流冲蚀试验和强度试验,并进行微观结构的SEM扫描,以此分析了混凝土性能与内部结构的关系。结果表明,防水剂的浓度越大,混凝土防渗性能的改善效果越好,浓度为3.0%的涂层对试样防渗效果最佳;冲蚀程度随着防水剂浓度增大呈先降低后稳定的特点;混凝土的抗压强度和弹性模量几乎不受防水剂浓度的影响;澎内传防水剂对试样内部孔隙结构的改变非常显著,经防渗涂层处理后的混凝土密实程度大幅提高。     

冻融—碳化交替作用下混凝土耐久性试验分析

采用单面冻融法与碳化试验方法,对不同成型方式(透水模板成型和普通钢模成型)混凝土试样分别进行冻融—碳化交替作用和单因素作用的对比研究。结果表明,冻融—碳化耦合作用下混凝土的碳化能有效抑制冻融损伤,且其抑制作用随水胶比增大而增强;透水模板增强混凝土表面成型质量,其冻融损伤和碳化深度显著降低,碳化对冻融损伤抑制作用较普通钢模成型试样小。     

非饱和土壤内部水-气界面特性的微CT 分析

以不同粒径玻璃微珠为对象,通过高分辨率Micro-CT测量获得非饱和土壤内部水-气界面的分布状态特征,并采用欧拉数(Eu)表征土壤内部孔隙的连通特性。结果表明,Eu随饱和度S变化可分为3个阶段,其中当S25%时,Eu随饱和度线性降低;当25%S35%时,Eu随饱和度缓慢降低,直至减小至零;当S35%时,Eu呈现负值,且变化非常微弱。土壤内部的水-气接触面积随饱和度的增加呈现快速上升而后逐渐下降的整体变化趋势。最后,以热导率为例,量化水-气界面状态变化对不同温度下土壤宏观热物性的影响,并分析土壤内部水-气扩散与流动机制。     

微型精密数显碳化测量仪的研发与应用

为准确测量混凝土碳化程度,基于碳酸盐含量测试法原理,研发了混凝土碳化程度精确测试系统。该设备轻巧便捷一体化,主要由智能精密气压传感器、自动加液装置及反应装置三部分组成,气压测试分辨率可达0.01kPa,测试结果既能实时数显,亦可连接电脑进行动态数据采集。试验验证表明,利用该设备不仅能快速精确地测得混凝土中CaCO_3的含量,且沿试件保护层厚度逐层取粉测试,还可有效表征混凝土完全和部分碳化区域的分布特征,可广泛应用于混凝土碳化测试。     

混凝土导热系数与其饱和度及温度的关系

在已有混凝土导热系数影响因素研究成果的基础上,以普通混凝土、泡沫混凝土、植物纤维陶粒混凝土、棉花秸秆石膏混凝土四种不同混凝土为研究对象,采用QTM-500导热测试仪分别对四种混凝土不同饱和度时不同温度下(-30~20℃)的导热系数进行试验,并分析不同饱和度下各混凝土导热系数随温度(-30~20℃)的变化规律,最后采用压汞仪对四种混凝土的孔隙率、孔径分布等参数进行测试,从微观孔隙角度深入分析各混凝土导热系数随温度的变化规律。结果表明,各混凝土的导热系数与其饱和度呈显著的正相关性,干燥状态下,四种混凝土的导热系数随温度变化不显著;饱和状态下,各混凝土导热系数在一定温度范围内会发生突变,当超出温度敏感区域后,各混凝土的导热系数基本趋于稳定值;在试验温度范围内,混凝土导热系数变化规律与其孔隙参数有关。该研究结果可为寒冷地区大体积混凝土结构、建筑节能混凝土的导热系数试验及分析提供参考。     

排气状态对非饱和土变形特性的影响

为研究排气状态对非饱和土固相、液相和气相的分布影响,以排气状态为控制变量,通过不同饱和度、不同干密度的非饱和粘土和粉土的三轴剪切试验,分析了气相对非饱和土变形特性的影响。结果表明,试验过程中非饱和土表现出了明显的剪胀性,不同排气状态下的剪胀程度不同,且排气状态对粘土变形的影响较粉土显著。通过微观机理解释为试验过程中孔隙气压力的增大程度不同,会造成土体颗粒间不平衡力矩的差异性,从而导致剪胀程度的不同。     

东阿县沿黄区孔隙地下水化学特征及成因分析

基于东阿县牛角店镇、乐平铺镇等地区38组孔隙水样品和3组黄河水样品,采用水化学离子比法和氢氧同位素分析法,系统分析了东阿县沿黄区孔隙水化学特征的形成机理及黄河水对孔隙水的影响。结果表明,研究区孔隙地下水以HCO₃-Na型为主,含水层中主要发生硅酸盐岩溶解和碳酸岩溶解过程;黄河水入渗、大气降水的入渗和水-岩相互作用是区内地下水化学成因的主导因素;区内地下水化学与同位素特征反映出研究区内黄河影响带范围在18 km以内,影响带范围内地下水参与外界循环不积极,主要受黄河水的补给,地下水化学组成主要受黄河水和水-岩相互作用的影响,在影响带范围外地下水化学组成受到大气降水的影响程度增大。     

湿态混凝土常规三轴压缩试验研究

为了研究水饱和情况下混凝土性能(相比于自然湿度混凝土)的变化情况,对不同应变速率时的自然湿度和水饱和混凝土做了常规三轴应力作用下的抗压试验,得到了不同湿度混凝土的应力应变全曲线,分析了不同湿度混凝土的峰值应力与应变、割线弹性模量,并基于损伤力学研究了混凝土的力学损伤特性。研究结果表明,常规三轴压缩状态下水饱和混凝土相同应变所对应的应力值较自然湿度混凝土小,即相同应变作用下水饱和混凝土较自然湿度混凝土破坏严重,这种状态将一直持续到混凝土破坏为止。     

不同饱水强度灰岩应变及微观孔隙分布特征研究

为揭示饱水强度对灰岩应变和微观孔隙分布特征的影响,对四组灰岩进行了强制饱水试验、单轴压缩试验、压汞试验,测得了应力—应变和压汞曲线。结果表明,与低饱水试样相比,高饱水灰岩的压密阶段相对延长而弹性阶段相对缩短;饱水强度显著降低了灰岩脆性而未对破坏类型造成较大影响,以剪切破坏为主;随饱水强度增加,平均峰值强度和平均弹性模量分别呈指数和对数衰减,闭合应力呈指数增加;进汞量—孔径曲线呈三次函数变化,小孔隙区域、中孔隙区域和大孔隙区域的孔径分界点为2 000、30 000nm,中型孔径孔隙决定孔隙度和损伤程度;单位质量进汞体积累计量随饱水强度呈一阶指数增加。     

新型膨胀纤维混凝土在混凝土缺陷修补工程中的应用

针对水工混凝土中大面积麻面、蜂窝、孔洞等缺陷,在试件中凿除缺陷混凝土并使其形成深度和形状都相同的方形凹槽,采用正交法设计比原混凝土小一级配、强度高一等级的膨胀纤维混凝土进行修补。试验分析了不同粉煤灰掺量、纤维膨胀剂掺量、减水剂掺量和砂率对膨胀纤维混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和静力抗压弹性模量的影响程度,推荐出最佳配合比,并对比了原状、带缺陷和经修补后的混凝土力学性能。结果表明,纤维膨胀剂掺量是影响其抗压强度、劈裂抗拉强度和静力抗压弹性模量的最重要因素,修补后的混凝土在强度方面效果较好。     

静荷载和碳化共同作用下混凝土梁耐久性分析

以某混凝土梁为例,根据元模型原理,并结合碳化深度预测模型,定量分析了碳化深度与荷载和时间的关系,研究了某一特定静荷载作用下混凝土梁碳化深度随时间的变化及其耐久性。结果表明,在0.7T的应力水平下,混凝土梁在加速碳化条件下28d(自然碳化条件下50年)时碳化深度达到20mm,并达到承载能力极限状态,研究结果与某工程栈桥梁碳化的实际情况较为一致。     

排气状态对非饱和土抗剪强度的影响

为研究排气状态对非饱和土抗剪强度的影响,以云南昆明的红粘土和粉土为试验土样,以不排气不排水和排气不排水为控制条件进行三轴剪切试验。试验结果表明,排气条件下的非饱和土强度相较不排气时有所提高,且排气状态对红粘土抗剪强度的影响程度大于对粉土的影响程度;粘聚力与饱和度的关系呈非规律性,内摩擦角随饱和度的增大而减小;排气不排水条件下,粘聚力和内摩擦角均随干密度的增大而增大。试验结果证实了排气状态对非饱和土体抗剪强度的显著影响。     

A basic study on humidity recovery using micro‐porous media: General characteristics and effect of material properties on transport performance

As a first step toward evaluating factors that influence humidity and heat transfer from moist air to dry air through porous media having very small pores, the present paper attempts to clarify factors that influence moisture transport between constant‐temperature water and dry air through a porous media plate. The effect of the pore diameter of the porous plate on the humidity transport through a porous plate was found to depend strongly on the thickness and pore diameter of the porous plate. That is, the smaller the pore diameter and the thicker the plate, the greater the effect of the pore diameter on the humidity transfer. In addition, the performance of heat and mass transfer were confirmed to increase with respect to the increase of air velocity. In addition, a parameter called the humidity absorption rate was introduced to evaluate the utilization degree of the air capacity to absorb humidity. The humidity absorption rate decreased with increases in both air velocity and plate thickness. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 35(2): 137–151, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20102     

不同放置方式对无砂混凝土板过水流量的影响

针对500 kV架空地线防振锤较易出现的滑移现象,分析了地线防振锤的结构特点、运行工况及无风有风力学模型,得出了架空地线防振锤出现滑移的原因为防振锤的受力特点、材料配对及地线蠕变伸长所致,从结构变更、材料选择等层面提出了4种防滑移改进方案,经综合对比最终确定最佳方案（方案1）并将其制成成品。有限元软件ANSYS Workbench仿真和防振锤定型试验结果表明,该方案符合使用要求,能够为地线防振锤滑移的运行维护工作提供一定的参考。     

The usage of rankinite for carbon capture and storage and carbonation kinetics

Low-calcium rankinite C₃S₂ (3CaO?2SiO₂) cement is an a dvanced low-calcium and saving energy cement which hardens by carbonation. The progress of rankinite carbonation and the mechanical strength of C₃S₂ carbonized block were studied. The effects of time, CO₂ pressure, temperature, and relative humidity (RH) during carbonation-curing on C₃S₂ powder were also investigated. We especially focus on the establishment of kinetic equation of carbonation-curing of C₃S₂ powder. The results show that the main product of C₃S₂ carbonization is CaCO₃. As a result, 1 kg of C₃S₂ could capture 0.15 kg CO₂ after 12 h of carbonation-curing, and the compressive strength was 10.2 and 21.3 MPa after carbonation for 3 and 12 h, respectively. The developed kinetic model was able to predict the relationship of carbonation degree and time, temperature, CO₂ pressure, and RH under the tested carbonation conditions.