基于正交试验的自密实混凝土塑性开裂研究

针对汉中市石门水库在泄洪排沙洞改造、大坝加高等大体积混凝土浇筑初期出现的不同程度的塑性开裂问题,借助试验研究优化混凝土配合比,利用正交试验方法探索了自密实混凝土的塑性开裂面积与28d抗压强度的影响因素与影响规律。结果表明,粉煤灰掺量、减水剂掺量、水胶比对塑性开裂的影响十分明显,粉煤灰与减水剂存在显著交互作用,效应顺序排序为粉煤灰掺量减水剂掺量水胶比交互作用,粉煤灰掺量、减水剂掺量、水胶比均取1水平时,对塑性开裂的影响权重值最大;粉煤灰掺量、水胶比、矿渣掺量对28d抗压强度的影响也十分明显,粉煤灰与矿渣存在显著交互作用,效应顺序排序为粉煤灰掺量水胶比矿渣掺量交互作用,粉煤灰掺量、水胶比取1水平时、矿渣掺量取3水平时,对抗压强度的影响权重值最大。研究成果为石门水库除险加固工程大体积混凝土配合比设计提供了参考。     

变态混凝土浆液掺硅微粉改性性能试验研究

变态混凝土加浆环节因加浆液稳定性不良易出现泌水、沉淀,导致加浆堵管和均匀性效果差等问题。为提高变态混凝土加浆液稳定性,尝试采用掺加硅微粉制备浆液,探讨了该类浆液泌水稳定性及流动性特点。结果表明,由于硅微粉颗粒粒径小、提升了浆液Zeta电位,有效缓解了颗粒团聚、大尺寸絮凝多的问题,因而泌水稳定性提高;浆液流动性随着硅微粉掺量增加先提高后降低,原因在于水膜厚度改变是制约流动性关键指标,即硅微粉添加使混合粉体填充密度不断提高,但比表面积亦不断增大导致水膜厚度先增后减;应用改性浆液的变态混凝土其拌合物均匀性显著改善,抗压强度与弹性模量提高,抗渗能力增强。     

低水胶比大掺量多元复合胶凝体系水化特性研究

为了研究低水胶比条件下多元复合胶凝材料的水化反应规律及影响因素,设置梯度结构低水胶比,采用等温量热法、化学结合水量法,分别研究水胶比和矿物掺合料掺量对水泥-矿渣-粉煤灰三元复合胶凝体系水化放热、水化程度的影响。结果表明,与较高水胶比体系不同,水胶比为0.20～0.30时,降低水胶比均会增大样品的最大放热速率;水胶比为0.25、0.30时,复掺矿渣-粉煤灰会延长加速期持续时间,复掺40%时加速期持续时间最长,且体系第二放热峰出现的时间也有所延迟,但进一步降低水胶比至0.20,复掺矿渣-粉煤灰则会使第二放热峰出现时间略有提前,加速期持续时间随复掺量的增加而缩短;水胶比为0.20、0.30时,复掺掺量为30%的复合体系反应程度最大,水胶比为0.25时,复掺掺量为40%的复合体系反应程度最大,且低水胶比条件下硬化浆体的反应程度与水胶比几乎呈线性关系。     

SH固化黄土的土—水特征曲线试验

为提高黄土的强度和稳定性,采用新型高分子材料SH固化黄土,就固化黄土的击实、液塑限特性和土—水特征曲线进行试验研究。结果表明,固化黄土的最优含水率随SH掺量的增加而增大,而最大干密度则呈减小趋势;SH掺入后,黄土的液塑限、塑限指数均明显增大,但液限、塑性指数随SH掺量的增加先增后减;固化黄土的土—水特征曲线随着干密度的增大由陡变缓,干密度不变时,相同基质吸力下,SH掺量大的试样体积含水率大,固化黄土持水特性强,水稳定性高。     

全风积沙混凝土抗压强度试验研究

为探究水胶比、粉煤灰、矿粉掺量、龄期对全风积沙混凝土抗压强度的影响，开展了全风积沙混凝土抗压强度试验，结合XRD衍射结果对其物象成分进行微观表征，并通过多元线性回归建立全风积沙混凝土抗压强度预测模型。结果表明，全风积沙混凝土抗压强度随水胶比增大先增加后减小，当水胶比为0.4时，抗压强度最大；粉煤灰对全风积沙混凝土抗压强度增长效应不及矿粉增长效应显著；粉煤灰和矿粉的掺入更易将AFt转化为AFm;建立的抗压强度预测模型精度较高，适用于细砂混凝土。研究结果可为全风积沙混凝土的工程应用提供理论依据和技术支持。     

人工砂中石粉含量对泵送水工混凝土性能的影响

在保证混凝土水胶比、砂率、外加剂掺量不变的条件下,混凝土坍落度控制在160~180mm范围内,研究了人工砂中石粉含量对两种水胶比(0.45、0.37)的二级配泵送水工混凝土性能的影响。结果表明,随着人工砂中石粉含量从12%增至28%,混凝土用水量呈先增后减趋势;对于水胶比较大的A组混凝土,增加石粉含量显著降低了拌合物1.5、2.0h的坍落度经时损失率,而对水胶比较小的B组的坍落度经时损失率影响略小;拌合物的含气量随石粉含量增加而降低,而相同含气量时,引气剂的掺量必然随石粉含量的增加而增大;凝结时间随石粉含量的增加整体呈下降趋势;当石粉含量上限值增至20%时,混凝土的抗压强度高于原级配混凝土,抗冻性能满足设计要求。综合考虑,二级配泵送水工混凝土所用人工砂的石粉含量可控制在15%~20%之间。     

碱对锂渣混凝土力学性能的影响及增强效应

为探究碱溶液对锂渣混凝土力学性能的增强效应,采用pH值为13.5的NaOH溶液或水作为拌合液配制碱锂渣混凝土,通过分析2种混凝土力学性能的差异,探究碱溶液对锂渣混凝土某时段或整个龄期的增强作用。结果表明,碱溶液对小掺量、低水胶比锂渣混凝土后期力学性能的增强作用较小,但在大掺量下,碱锂渣混凝土的影响系数仍能保持在1.1以上;各水胶比下锂渣掺量为40%时,其抗压强度均超过未掺碱的锂渣混凝土,与不掺碱溶液相比,其掺量增大了1倍;锂渣掺量从20%增至60%时,碱锂渣混凝土(水胶比为0.42)的影响系数从1.12倍增至1.39倍,锂渣掺量越大,增长速率Pm~n值大于1的时段越长。因此,碱溶液能增强锂渣混凝土早期力学性能,而后期的增强作用不明显。     

粉煤灰掺量对非连续级配混凝土新拌流变性影响

利用自研流变仪设备,基于非连续级配粗骨料条件,试验研究了粉煤灰掺量对新拌混凝土的浆体包裹层厚度、流变屈服应力与塑性粘度的影响;同时分析了掺粉煤灰非连续级配混凝土的坍损、流变参数经时变化。结果表明,与连续级配混凝土相比,缺级配粗骨料新拌混凝土掺入粉煤灰后浆体包裹层厚度有所增加;屈服应力先增后减,而塑性粘度则先减后增;粉煤灰掺入同时可降低级配不良新拌混凝土塌损和减缓流变参数的经时变化,改善非连续级配拌合物的流变性能效果显著。     

基于单因素试验的三级配RCC施工配合比研究

根据坝体碾压混凝土性能指标和施工要求,利用单因素试验研究了坝体不同标号三级配混凝土的 粗细骨料组合、粉煤灰掺量、水胶比和砂率,并采用绝对体积法给出了施工配合比。试验结果表明,当 采用玄武岩与灰岩为粗细骨料组合、大石∶中石∶小石为35∶35∶30、砂率为32%、用水量为88 kg/m3、 粉煤灰掺量为50%时,能满足C25、C20和C15坝体碾压混凝土各项性能指标和施工要求。     

低强度再生混凝土微观形态与力学性能的相关性研究

建筑垃圾来源复杂,为提高再生混凝土的资源利用,并满足基本工程应用要求,在仅考虑再生骨料密度、吸水和含水率、压碎指标的条件下,采用再生粗骨料混凝土配合比设计法配置低强度再生混凝土,结合切片法和SEM扫描电镜对再生混凝土的孔隙结构变化与微观形貌进行观察,分析水胶比、减水剂、粉煤灰对低强度再生混凝土内部结构的影响,发现当水胶比降低时,再生混凝土内部结构的密实度提升,絮状C-S-H之间更为密实,多害孔的比例降低,抗压和劈裂强度提高;当减水剂掺量提升时,钙钒石(AFt)的含量增加,内部结构更为致密;粉煤灰对再生混凝土的抗压和劈裂强度呈负面影响,降低C-S-H与再生骨料之间的粘结性,内部孔隙率变大,坍落度升高,可降低经济成本。     

静三轴试验中固化疏浚泥的力学特性研究

为正确理解固化疏浚泥的力学性质,通过对固化疏浚泥进行固结不排水静三轴压缩试验,研究了围压和固化剂掺量对固化疏浚泥的破坏形式、应力—应变关系及抗剪强度参数的影响。试验结果表明,随着固化剂掺量的增加,固化疏浚泥的应力—应变关系由应变硬化型变为应变软化型;破坏形式由塑性破坏向脆性破坏过渡,而围压对其破坏形式无影响;固化疏浚泥的强度和抗变形能力均随着围压和掺量的增加而增大,但当围压小于土体内结构体的屈服强度时,围压对抗变形能力的影响可忽略;粘聚力和内摩擦角随固化剂掺量分别呈对数型和线性规律增长。     

基于熵权理想点法的风力发电机组选型

全面考虑影响风力发电机组选型和设计的影响指标,设计机组选型指标体系,采用熵权理想点法建立风力发电机组选型模型。通过定量计算得到不同指标下的标准化矩阵R,根据被评价对象的评价指标构成的特征值矩阵来确定指标权重W_j,进而得到各指标的属性矩阵A,最终计算得到各方案在相对接近度下的优属度C,从而在8个方案中选择出最优的风力发电机组选型方案。创新性地将熵权理想点法运用于风力发电机组选型中,以期促使机组的选型方法更加客观,提高选型结果的准确性和可靠性。     

基于熵权—理想点法的大坝安全评价模型及应用

针对目前的大坝安全评价方法在解决实际工程问题时存在的不足,引入了理想点法基本原理,提出基于熵权—理想点法的大坝安全评价模型,综合考虑大坝的变形、渗流及环境等三方面因素,选取了9个评价指标作为大坝安全评价指标体系,根据选取的大坝安全评价体系确定了相应的评价标准及安全等级,采用信息熵理论确定评价指标权重,根据理想点法原理计算理想点贴近度,从而给出大坝安全评价结果,并将该模型应用于某已建大坝工程。结果表明,基于熵权—理想点法的大坝安全评价模型的评价结果与大坝实际情况相符,可见该模型可行、有效。     

同强度等级下粉煤灰掺量对抗冲磨混凝土性能的影响

为了研究粉煤灰掺量对抗冲磨混凝土性能的影响，使用4种掺量粉煤灰配合比(20%、30%、40%、50%),通过水下钢球法、高速水下钢球法、旋转射流法、抗空蚀试验、温度-应力法，对抗冲磨混凝土的性能进行试验研究。结果表明，同强度等级设计时，增加粉煤灰掺量，早龄期混凝土的抗压强度无明显降低，轴拉强度略降，弹模明显降低，这对早期抗裂有利；随着龄期增加，粉煤灰掺量高的混凝土后期强度增幅明显；粉煤灰掺量增加后，混凝土表面抗悬移质冲刷强度降低，但抗推移质冲磨强度未见明显下降或提高；抗空蚀强度整体上随掺量增加而提高；粉煤灰可以明显改善混凝土的抗裂性能，以90 d为设计龄期时，最佳掺量为40%。     

固化淤泥的持水特性研究

为满足固化淤泥作为土工材料用于施工时施工工艺的要求,研究非饱和固化淤泥的持水能力非常必要。结合离心机法与滤纸法的优势,采用联合测定法获得龄期为56d的固化淤泥的土水特征曲线,从孔隙水转化的角度分析了水泥掺量对固化淤泥持水特性的影响。试验结果表明,固化淤泥的持水特性随水泥掺量的增加而增加;随着水化产物的增多,土水特征曲线的空气进入值不断增大,脱水速率不断减少。     

自密实混凝土工作性的影响因素分析与评价

为评价自密实混凝土工作性的影响因素,以坍落度和扩展度及1h的经时变化为指标,探讨原材料组分(高效减水剂)和配合比参数(砂率、水胶比、胶凝材料用量)对其工作性能的影响。结果表明,聚羧酸、奈系减水剂两者初始工作性相差不大,但聚羧酸减水剂减水率高且混凝土坍落度及扩展度经时损失少;扩展度随砂率先增大后减小,当砂率为52%时,自密实混凝土工作性最强,坍落度损失率和扩展度损失率与砂率呈波动的曲线关系,当砂率为52%时,损失率较小;坍落度随水胶地的增加变化较稳定,扩展度先减少后增大再减少,自密实混凝土获得优良工作性的胶凝材料用量为350kg/m~3。     

直喷式柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的燃烧及排放特性

研究了直喷柴油机燃用不同掺混比的甲醇和柴油混合燃料对柴油机经济性、动力性、燃烧特性和排放特性的影响，测录了掺甲醇量分别为10％、15％、20％混合燃料和纯柴油时柴油机各种性能，并通过对结果的比较，分析了甲醇掺混量对其影响的规律和原因，采用等过量空气系数法确定试验工况，以保证在同样的燃烧条件下进行比较，结果表明：在等转速和等过量空气系数条件下，加入一定量的甲醇改善了柴油机的燃烧特性，具有较高的燃烧热效率；烟度和CO排放随甲醇掺混量的增加而下降，掺甲醇使NOx排放升高，并在掺醇量为10％～15％时达到最大值。     

早期受冻损伤混凝土强度预测模型研究及其配比优化

针对严寒地区水工混凝土建筑物在浇筑施工时易受早期冻害，并可能影响后期健康服役的问题，为研究早冻混凝土强度损伤规律并对其配比进行优化，利用RSM响应面法Box-Behnken(RSM-BBD)优化试验设计，并建立以水胶比、粉煤灰掺量、引气剂掺量为变量的RSM响应面模型；同时，构建一种GA-BPNN强度预测模型，实现早冻混凝土强度的精确预测。结果表明，与RSM模型相比，GA-BPNN模型有更精确的预测性能，且能更高效地优化配比设计；GA-BPNN强度预测模型的拟合优度R²和平均相对误差e_MRE分别为0.998 5、2.13%,最优配比强度预测值与试验值的相对误差约为1%,应用该模型可实现混凝土受冻强度推演及其配比的高效优化。     

基于热力学效应的迷宫密封封严机理数值研究

热力学效应的研究是揭示迷宫密封封严机理的关键。建立了三维迷宫密封热力学求解模型,推导了考虑热力学效应的密封泄漏量公式,研究了压比、偏心率、密封间隙对迷宫密封熵增与泄漏量的影响规律,从热力学效应角度分析了迷宫密封的流场特性与泄漏特性。研究结果表明:所建立的密封泄漏量公式能够反映热力学效应与泄漏量之间的关系;熵增反映了迷宫密封气体动能转换成热能的程度,热力学效应越充分,熵增的幅度就越小,密封性能越好。压比、偏心率和密封间隙是通过影响气体热力学效应来影响密封泄漏量的;泄漏量随压比和密封间隙的增大而增大,二者近似呈线性关系。随着偏心率的增大,密封封严性能降低,相比于转子同心工况,偏心率为0.9时泄漏量增大了6%。转子高速旋转下与气体摩擦产热所产生的功率耗散会引起气体温度升高。通过研究迷宫密封流场特性和能量耗散,从热力学效应角度进一步揭示了迷宫密封的封严机理。     

高温高压下掺氢天然气的燃烧特性

在定容燃烧弹内研究了高温(450,K)、高压(0.75,MPa)条件下天然气-氢气-空气混合气的火焰传播过程,获得了不同掺氢比和不同当量比下掺氢天然气的无拉伸层流燃烧速率,并分析了火焰的稳定性。结果表明,高温高压下随着掺氢比的增加,掺氢天然气的燃烧速率增加,且增长速率逐渐加快;马克斯坦长度则随着掺氢比的增加而减小,即火焰的稳定性下降。随着当量比的增加,无拉伸层流燃烧速率呈现先增大后减小的趋势,且最大无拉伸层流燃烧速率所对应当量比的位置随着掺氢比的提高而向浓混合气移动;马克斯坦长度随当量比的增加而增大,即火焰稳定性随当量比的增加而提高。