水力紊动条件对含沙高浊水絮体分形结构的影响

在含沙量为85 kg/m3的悬浊液中投加阳离子高分子聚合物,改变水力紊动条件速度梯度G与剪切絮凝时间t,借助沉降技术、图像分析技术及分形特性定量表征参数"分维"探讨了架桥絮体结构的动态演变特性,得出①絮体分形结构从快速混合阶段疏松多孔、开放的分枝状DLCA模式逐步向慢速絮凝阶段密实的RLCA模式演变,在絮凝时间为180 s时出现最佳构型,随后结构密实性有微小降低的趋势;②絮体的最佳分形结构只能维持一段时间;③分形结构达最佳状态时的水力紊动强度Gt值存在两个临界值快速混合阶段G1t1=2 350±100,慢速絮凝阶段G2t2=12 420±100;④不同含沙量架桥絮体分形结构致密度最高时所需的最佳Gt值相近.但含沙量越低,搅拌速率r或速度梯度G值应降低,絮凝时间t值需增加,絮团内部孔隙率增加,分维值下降.     

纳米SiO_2用于含表面活性剂原水的处理

在含表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的低浊(6 NTU)高岭土原水中,投加纳米SiO_2进行动态混凝与静沉试验,借助图像分析技术与定量控制参数,探讨了纳米SiO_2的作用效果与形态学特性.结果表明:絮体的形成与生长具有分形特征,分形结构是影响颗粒混凝、絮团密实度与沉降特性的主要因素;SDS的存在对絮凝初期絮体的形成起阻碍作用,随后SDS与混凝剂的混合体共同对粒子作用,促进絮凝,絮体变大且密实,沉降性能改善;SDS和SiO_2对高岭土粒子存在竞争吸附;单独投加纳米SiO_2时形成的絮体小而脆弱,而以纳米SiO_2为助凝剂能促使PAC絮体结构向更密实的构型转变,对浊度和SDS的去除率提高.     

含沙高浊水架桥絮体的质量分形

处理含沙量在20-30kg／m^3以上的高浊水时须采用高分子絮凝剂，然而对架桥絮体的构造特征却知之甚少，为此采用沉降及图像分析技术，探讨了含沙高浊水架桥絮体的分形结构特征。结果表明，稳态絮体具有多孔、开放的分形结构，渗透率较大。这种分形构造对絮体的混凝及沉降性能影响显著，质量分维值不同则沉速差异较大。     

阳离子聚合物用于低温、低浊水处理及其絮凝形学特性

西安市曲江水厂低温、低浊水(T＜10℃、C0＜10 NTU)模拟试验中,投加阳离子型高分子聚合物,采用微絮凝-深床直接过滤技术、分形数学理论与图像分析技术,研究滤料粒径、原水浊度、原水温度、药剂种类、聚合物分子质量及投加量、混合强度等对处理效果的影响,对不同药剂低温、低浊水的絮凝形态学特性,絮体结构的分形特性及其作用机理进行分析,得出①当T＜4℃、C0＜4 NTU时,不宜单独采用Al2(SO4)3或PAC;当4.5℃＜T＜10℃、C0＜10 NTU时,只投加Al2(SO4)3或PAC时,宜用细砂过滤;②聚合物作絮凝剂宜用粗砂过滤;③单独用聚合物作絮凝剂宜投加分子质量较低的弱阳性或低剂量较高分子质量的强阳性聚合物;用作助凝剂宜投加强阳性或增加弱阳性聚合物剂量,且能显著减少主混凝剂用量;④阳离子聚合物兼备电性中和与吸附架桥絮凝机理,能形成粒径较大、吸附性能与过滤性能良好的网状絮体结构,且能显著减少污泥体积,污泥沉降与脱水效果好,但分维值低.     

南方低浊高藻水的网格絮凝工艺优化

南方水库水多呈低浊高藻特征，根据速度梯度理论设计的传统网格絮凝池对其处理时存在一定的局限性。依据微涡漩理论对传统网格絮凝池进行了改造，结果表明它能降低沉后水浊度，提高对CODMn和藻类的去除效率。等效粒径和分形维数的研究结果表明，改型池内形成的絮体粒径大且密实、沉降性好，此外改型池的水头损失和药耗也较低。     

吸附架桥机理主导下APAM的多级絮凝效能

对吸附架桥机理主导下阴离子聚丙烯酰胺(APAM)的絮凝过程进行了研究,通过改变絮凝剂投加工况,对比分析常规絮凝与多级絮凝在污染物去除效果、絮体性能、絮体生长动力学与污泥调理能耗等方面的差异。结果表明,相同投药量下,两级絮凝的出水浊度低于三级絮凝和常规絮凝,两级絮凝在最少的APAM投加量(2 mg/L)下达到最低的出水浊度(19.53 NTU);与常规絮凝相比,两级絮凝的絮体成长速率、平均粒径和沉降速率分别增加12.67%、30μm、36.74%。两级絮凝在投加间隔为240 s、投配比为1∶1条件下絮凝效能最优,出水浊度为15.34 NTU,絮体沉降速率为1.1 NTU/s,絮体密度达到1.123 4 g/cm³。絮体破碎再絮凝过程中,两级絮凝与常规絮凝破碎后均能恢复至破碎前水平,但破碎后均出现不可逆的絮体结构破损,粒径在0~100μm的絮体颗粒增多,粒径>400μm的絮体减少,破碎后两级絮凝的絮体强度因子(68.15%)高于常规絮凝(41.63%),两级絮凝的絮体强度和抗破碎剪切能力更高。在剩余污泥调理方面,两级絮凝产生的污泥只需要投加40mg/L的APAM就可以达到最低的滤饼含水率(75.5%)。因此,两级絮凝可以显著提升除浊效能与絮体性能,是强化絮凝的发展方向。     

水泥-石灰石粉浆体絮体生长多重分形特征

采用多重分形理论描述了水泥-石灰石粉浆体絮体生长的分布特征,探讨了浆体絮体生长特征与多重分形谱特征参数的关系.结果 表明:随着颗粒总比表面积(SSA)的增加,絮体间的小空隙与大空隙数目增加,絮体分布变分散,小粒径絮体数目减小,大粒径絮体数目稳定,絮体尺寸减小,整体上延缓了絮体生长,而随着SSA的继续增加,絮体生长呈现相反的结果;水泥-石灰石粉浆体絮体生长具有多重分形特征,谱宽、左谱宽和右谱宽可表征絮体生长的空间分布,且谱宽的准确性更高;谱差与左谱值可描述絮体生长的尺寸分布,且谱差的准确性更高.     

碱渣回填地下废弃盐腔室内一维沉降试验研究

盐矿水溶开采产出卤水的同时会在地下形成大量的废弃溶腔,而盐化工企业利用采出的卤水制碱时会产生大量的固体废渣（即碱渣）,将碱渣与饱和卤水混合制成浆体注填到废弃盐腔的过程称为碱渣回填废弃盐腔。碱渣在充满卤水的溶腔内的沉降特性对回填效果会产生重要影响,作为初步研究,对两种不同类型碱渣与饱和卤水混合而成的碱渣浆进行了室内一维沉降试验研究。试验发现：黏粒含量少的碱渣浆絮团发育程度低,絮团小而相互独立,沉降类型为絮凝均匀沉降,黏粒含量多的碱渣浆絮团发育程度高,絮团大而联结成网,发生絮网沉降;碱渣浆沉降过程可以分为4个阶段：絮凝阶段、沉降阶段、主固结阶段和次固结阶段;对比两种碱渣的沉降过程发现,发生絮网沉降的碱渣浆在前3个阶段用时均较长;沉降基本结束后,形成的沉积体孔隙比较大,沉积体内仍含有大量的自由水。本研究揭示了两种不同类型碱渣的一维沉降规律,为进一步探索碱渣沉降固结机理及现场碱渣回填废弃盐腔工程提供一定参考。     

微涡旋絮凝在宁夏某水厂改造中的应用评价

采用传统折板絮凝池处理低浊水时面临絮体沉降性差、“跑矾”等现象.为解决上述问题,宁夏某水厂采用微涡旋絮凝工艺对折板絮凝池进行升级改造,但改造完成后的运行效果仍不理想.通过分析对比微涡旋絮凝池和折板絮凝池中的颗粒数、浊度、絮体沉降体积、分形维数、分子荧光光谱等,讨论现有微涡旋改造的不足,并建立一套评价体系,以指导水厂的升级改造.试验结果表明:经过微涡旋改造后除第二絮凝段外,其他各段对浊度的去除率分别提高了8.7％、6.7％、6.5％、56.1％,絮体颗粒数分别降低了20.8％、14.7％、25.2％、48.4％;第二絮凝段由于布水方式和填加微涡旋球过多(水力扰动过大、短流)等问题,使得絮体的形成受到影响,对浊度和颗粒数的去除率相比折板絮凝池无明显提高.所采用的评价指标能够评价水厂微涡旋改造,具有广泛的应用性,为今后水厂的升级改造提供了良好的评价体系.     

水泥净浆絮凝结构研究

通过试验研究了掺加超塑化剂前后水泥净浆流动度的变化,并结合光学显微镜观察相应的水泥絮凝结构,讨论了微观絮凝结构与宏观流动度的联系.得出结论,水泥的絮凝结构中确实包裹了大量的自由水,严重影响了水泥的流动性.同时还应用分形理论得出水泥絮团属于典型的分形结构,其分形维数为1.846 8.     

Effizienzsteigerung von Textilbeton durch Einsatz textiler Bewehrungen nach dem erweiterten Nähwirkverfahren

Textilbeton ist ein neuer, effektiver und sehr innovativer Baustoff zur Verstärkung von Tragwerken. Im Rahmen der laufenden Forschung stehen die weitere Verbesserung des Verstärkungsverfahrens und die stetige Weiterentwicklung der Faser‐Matrix Kombination im Mittelpunkt der Untersuchungen. Aufgrund der hohen Garnzugfestigkeiten sind bei Verwendung textiler Bewehrungen aus Carbon sehr effektive Verstärkungen herstellbar. Bei ungünstiger Konfiguration der textilen Bewehrungen können jedoch verbund‐ und festigkeitsschädigende Rissbildungen innerhalb zugbeanspruchter Textilbetonbauteile auftreten. Diese Rissbildungseffekte werden in Abhängigkeit von der Belastung maßgeblich durch die wirkenden Verbundkräfte und die verarbeitungsbedingte Garnwelligkeit beeinflusst. Dabei ist die Gefahr eines Verbundversagens durch Delamination besonders in den Bereichen der Lasteinleitung in die textile Bewehrung, wie z. B. Endverankerungen und Übergreifungsstößen, kritisch. Dies führt zu einer Reduzierung der nutzbaren Zugtragfähigkeit der textilen Bewehrung im Gesamtbauteil. Um die Effizienz der textilen Bewehrung zu erhöhen, wurde daher ein verbessertes Textilherstellungsverfahren auf Basis der Nähwirktechnik entwickelt. Dadurch wird die ungünstig wirkende Garnwelligkeit deutlich reduziert. Der vorliegende Aufsatz beschreibt vergleichende Untersuchungen der Verbund‐ und Festigkeitseigenschaften zugbeanspruchter Textilbetonbauteile. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Entwicklung des erweiterten Nähwirkprozesses ein maßgeblicher Schritt im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Textilbetons erreicht werden konnte. Efficiency Increase of Textile Reinforced Concrete by Use of Textile Reinforcements from the Extended Warp Knitting Process The composite material textile reinforced concrete (TRC) is a new, effective and very innovative method for the strengthening of load bearing structures. Apart from further improvements to the strengthening methods, a continual further development of the fibre‐matrix combination is at the centre of ongoing research. Due to the high tensile strengths of textile reinforcements made of carbon, it enables very effective strengthening of concrete constructions. However, if the textile fabrics are unfavourably configured, bond and strength damaging crack formations within TRC members can occur. Depending on the load, these crack formation effects are substantially influenced by the bond and the size of yarn undulation, which depends on the processing of the fabric. The danger of bond failure by delamination, which particularly occurs in areas of concentrated load introduction into the textile reinforcement, such as final anchorages and overlaps, is especially critical. It results in a reduction of the usable tensile load bearing capacity in the entire member. For this reason, an improved textile manufacturing method based on warp knitting technology was developed. By means of this method, yarn undulation can be reduced considerably. The article on hand describes comparative examinations of the bond and strength properties of tensile loaded TRC elements. The results show that the development of the extended warp knitting process was a substantial step toward a further improvement of the properties of TRC.     

Feuchtesensoren in der Bauwerksüberwachung

Die Bestimmung des Wassergehalts und insbesondere der orts‐ und zeitabhängigen Feuchteverteilung in Baustoffen hat in der Forschung, Baustoffentwicklung, Bauwerksdiagnose und Bauwerksüberwachung einen besonderen Stellenwert. Bei der Untersuchung von Schadensursachen muss an Bauwerken in der Regel die Baustofffeuchte mit bewertet werden, da sowohl wesentliche Baustoffeigenschaften als auch die Dauerhaftigkeit von Bauwerken in entscheidendem Maße von deren Wassergehalt abhängig sind. In jüngster Zeit werden Feuchtesensoren eingesetzt, um die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Instandsetzungs‐ bzw. Schutzmaßnahmen zu kontrollieren. Dies soll es dem Bauherrn ermöglichen, rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können, bevor Schäden infolge von Wasser‐ bzw. Chloridzutritt auftreten können. Condition Assessment with Moisture Sensors The determination of the water content in construction materials and in particular with regard to its depth and time dependent distribution is of high interest in the area of research, material development and condition assessment of structures. The assessment of the reason of damages mostly require to regard the moisture content of structures, because the moisture content basically affects material properties and the durability of structures. Recently moisture sensors have been used to control the functionality and durability of repair and protection measures. This enables the owner to carry out accurately timed measures to prevent damages due to the ingress of water and chlorides.     

Umlagerungsverhalten von Plattentragwerken aus Stahlfaserbeton

Das Tragverhalten von Platten aus Stahlfaserbeton ist von starker Nichtlinearität durch Rissbildung und großen traglaststeigernden Umlagerungen geprägt. Für ihre Berechnung und Bemessung wird ein nichtlineares Verfahren vorgestellt. Es basiert auf einer elasto‐plastischen Schädigungsbeschreibung des Faserbetons mit eingebetteter Betonstahlbewehrung und einer Finite Elemente Diskretisierung des Stabstahls und der Platte mit regularisierter Verschmierung der Rissbildung im Elementnetz. Das Verfahren wird an einer punktgestützen Stahlfaserbetonplatte eines Großversuchs angewendet und verglichen mit anderen gängigen Methoden, nämlich einer linear‐elastischen Schnittgrößenermittlung bzw. der Bruchlinientheorie. Zur Bemessung erweist es sich als sehr geeignet, allerdings – ähnlich den beiden anderen Verfahren – abhängig von der angenommen Rissbildung, der Nachrisszugfestigkeit und geometrischen Größen. Redistribution Effects of Steel Fibre Reinforced Concrete Slabs Numerical Computation and Design The bearing behaviour of steel fibre reinforced concrete (SFRC) slabs is mainly affected by nonlinearity due to cracking and redistribution effects leading to an increased bearing capacity. A nonlinear approach for structural analysis and design of such structures is presented. It is based on an elasto‐plastic damage theory to model material behaviour of SFRC and allows for additional embedded rebars. By adopting a finite element discretisation of the slab structure a regulated smeared modelling of cracking is achieved. Further the nonlinear model is applied to a full scale test of a SFRC flat slab structure and results are compared to alternative already well established methods, namely a linear elastic analysis and the yield line theory. The proposed method is proven to be very suitable for design but – alike the alternatives – depends on assumed crack patterns, residual tensile strength of the SFRC and geometrical parameters.