爆轰法合成纳米TiO_2及其光催化性能

采用黑索金为可爆药剂,用爆轰法制备出了类球形混晶纳米TiO2粉体,并对合成的纳米TiO2粉末进行了表征。以甲基橙为研究对象,紫外灯为光源,研究了甲基橙初始浓度、纳米TiO2用量、甲基橙溶液初始pH值、超声分散和光照时间对甲基橙降解率的影响。研究表明,所制备的纳米TiO2为锐钛矿、板钛矿和金红石组成的混晶体,平均粒度约为18nm。在氧化钛浓度固定的条件下,甲基橙溶液初始浓度越高降解率越低。随着氧化钛加入量的增加,甲基橙溶液的降解率先增大后减小,而氧化钛的加入量超过40.0mg/L后,甲基橙溶液的降解率又呈升高的趋势。超声波分散的纳米氧化钛的表观反应速率明显高于未经超声波分散的氧化钛的表观反应速率。随着光催化时间的延长,光转化率逐渐升高。     

BFRP筋再生混凝土梁抗弯性能试验研究

通过7根玄武岩纤维(BFRP)筋再生混凝土梁和1根钢筋再生混凝土梁的抗弯性能试验,研究了不同纵筋配筋率与再生骨料取代率对BFRP筋再生混凝土梁受弯性能的影响,分析其承载力变化过程、破坏形态、挠度变形与裂缝发展情况,并与钢筋再生混凝土梁进行对比。结果表明,BFRP筋再生混凝土梁的破坏形式有少筋和超筋破坏两种,分别由BFRP筋拉断和受压区再生混凝土压碎控制。合理配筋的BFRP筋再生混凝土梁破坏前产生的挠度较大,且受拉BFRP筋的应变也较大,说明合理配筋的BRPP筋再生混凝土梁具有一定的延性,能较好地发挥两种材料的性能。BFRP筋再生混凝土梁的裂缝宽度和裂缝条数受再生骨料取代率影响较小,而受配筋率影响较大。此外,BFRP筋再生混凝土梁的初裂荷载相比钢筋再生混凝土梁略低,但极限荷载却有明显提高。     

金刚石工具制作方法对金刚石性能的影响

采用电解法对电镀法、热压烧结法和钎焊法制备的金刚石刀头进行腐蚀,将腐蚀后的金刚石与原始金刚石进行粒径、表面形貌、透明度、色度等的比较和分析,并对金刚石进行常温冲击强度(TI)和热冲击强度(TTI)测试,研究金刚石工具的制作方法对金刚石性能的影响。结果表明,镀液浸泡和热压后金刚石粒径基本无变化,钎焊使金刚石尺寸变大;使金刚石表面形貌粗糙度由大到小、透明度由差到好和色度值由小到大的制备方法依次为真空钎焊、热压烧结和电镀。冲击强度测试表明,每种方法制作的金刚石工具腐蚀后,金刚石的TI和TTI值都有所下降,下降幅度从大到小依次为真空钎焊、热压烧结和电镀。     

岩石介质中双孔爆破效应的数值模拟研究

基于动力分析软件LS-DYNA及Langrange-Euler耦合算法,数值模拟研究了双炮孔同时起爆和微差起爆(微差时间分别为0.05 ms、0.1 ms、0.3 ms和5 ms)时爆炸冲击波在岩石介质中的传播规律和爆破对炮孔周围岩体振动效应的影响。研究表明:双炮孔同时起爆初期,损伤破碎区的扩展类似于单孔爆破;当爆炸冲击波相互叠加后,两炮孔中间纵向单元和药柱内外两侧横向近区单元的压力和等效应力随爆心距的增大而减小,而自由面上单元呈现出先增后减的变化趋势,且在距药柱10 cm外出现内侧单元的压力和应力值均高于外侧;微差起爆可缓解爆破振动和改善爆破效果,以同时起爆药柱完全引爆所需时间0.3 ms为例,当微差小于0.3 ms时,随着微差时间的延长,微差起爆对周围岩体单元的压力和等效应力峰值的降低幅度越大,同时缓解岩体纵向爆破隆起和z方向的振动效应也越明显,但超过0.3 ms后则微差起爆的改善效果受到一定限制。     

孕镶金刚石钻头中有序排列参数的确定

有序排列技术既可以降低原料成本,又可以提高工具的寿命和效率。结合金刚石钻头的碎岩机理,对金刚石有序排列的横向和纵向间距进行了分析设计和计算。分析表明:金刚石的粒径d和金刚石的横向间距l影响着破碎坑的直径D,而纵向间距s则影响着金刚石的自锐性能。间距计算结果表明,金刚石颗粒的横向间距合理值为(1～4/3)D,其中D=(2.8～3.1)d;搭接高度h=(1/3～1/2)d,纵向间距s=(1/2～2/3)d。针对具体不同的岩层,以及应用不同的工艺制作钻头时,金刚石的横向和纵向间距值应作适当的调整。在确定合理间距值的前提下,可通过模板法,电磁吸附法等,实现有序排列金刚石钻头的产业化。     

CFRP加固含初始裂纹的RC梁的抗爆性能研究

碳纤维复合材料(CFRP)加固建筑结构是一种新兴的加固技术。国内外鲜有CFRP加固含初始裂纹的结构构件(如RC梁)的抗爆性能的研究报道。基于大型非线性动力学分析软件LS-DYNA,从加固层数和加固宽度两方面对CFRP局部全包裹加固含初始裂纹RC梁(裂纹梁)的抗爆性能进行非线性有限元数值分析。研究表明,采用CFRP对裂纹梁的裂纹处进行局部全包裹加固可提高裂纹梁的整体刚度,减小其在爆炸荷载作用下的损伤和变形程度。当CFRP的加固层数为4层、加固宽度为300mm时,可有效提高裂纹梁的抗爆性能。该研究成果对建筑结构抗爆设计和抗爆加固研究具有一定的指导意义。     

高稳定性超疏水水泥基材料涂层制备及性能研究

通过改性铜网复刻和SiO₂相结合共同作用构建水泥基材料微纳米粗糙表面,并采用十八胺接枝腐殖酸作为低表面能物质修饰该表面制备出高稳定性超疏水水泥基材料涂层。研究了涂层中掺入不同浓度SiO₂及改性铜网复刻对其疏水性能的影响,并测定出SiO₂掺入最佳浓度。此外,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等对水泥基材料表面形貌结构及键合情况进行了表征,同时对超疏水水泥基材料的吸水性和涂层稳定性进行综合评估。结果表明,当SiO₂浓度为2.5%时,采用浸渍法处理改性铜网复刻过的水泥基材料表面接触角达到峰值158.6°,滚动角低至5.5°;吸水量下降73.5%。此后,经过反复30次胶带剥离表面测试以及刀刮测试涂层仍保持超疏水状态(接触角为150.2°,滚动角为8.2°),证实了该方法处理的涂层表面具有超疏水性以及良好的稳定性。     

AFRP加固钢筋混凝土梁抗爆性能数值模拟研究

借助非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了爆炸荷载下钢筋混凝土(RC)梁以及芳纶纤维增强复合材料(AFRP)加固后RC梁的三维有限元模型,对比分析了RC梁AFRP加固前后的破坏形态及跨中位移峰值。数值模拟结果表明,AFRP布不仅可以改变RC梁在爆炸荷载下的破坏形态,还可以明显改善梁的变形程度,加固后相较于未加固梁跨中位移峰值约减小50.7%。在此基础上,还分析了AFRP加固方式、加固尺寸、加固层数以及FRP材料类型等因素对FRP加固后RC梁抗爆性能的影响。     

电镀镍-铁胎体金刚石钻头的试验与研究

镀液配方实验是电镀金刚石工具研究中的重要内容.本论文在电镀镍-钴合金钻头的基础上,对镍-铁合金胎体钻头进行了试验与研究.从镍-铁合金的沉积机理,合金中镍与铁的含量的控制,到电镀工艺参数优选与阳极材料及其面积比,均进行了较全面、较深入的试验与分析,取得了有实际意义的研究成果.与此同时,研制了φ41/27 mm小型金刚石钻头,在室内进行了试验钻进,试验岩石为9级花岗岩,钻进小时效率平均达到1.88 m/h,钻头的使用寿命平均达48 m,钻头的制造成本下降约18%,取得了好的试验效果,为电镀金刚石的制造提供了理论指导.     

钎焊地质金刚石钻头的试验与研究

为探索钎焊技术在地质金刚石钻头制造中的应用,本文在分析与比较钎焊法、电镀法和热压法各自优缺点的基础上,介绍了钎焊金刚石钻头的制作工艺,并采用N i-Cr合金钎料制作了35 mm、50mm、70 mm三种规格的薄壁钻头;对试制的钻头进行了室内钻进试验,钻进材料为混凝土、钢筋混凝土和花岗岩。试验发现,烧结温度和钎焊材料中添加剂的成分与含量对金刚石钻头的性能有着非常重要的影响,烧结温度为980℃时钻头的性能最好,加入低熔点的Cu合金可以明显改善钎料与基体的浸润性。钻进结果表明:钎焊地质金刚石钻头具有金刚石出刃高,钻进时效好,寿命长等优点,该技术在金刚石钻头领域的开发与运用中具有重要的意义。