不同水泥掺量胶结钙质砂的导热性能及微观结构分析

钙质砂的导热性能影响周围土体的传热过程,引起不同环境温度下钙质砂的工程力学性能变化及灾害效应。基于热针法分析5种不同水泥掺量（P_s=5%、7.5%、10%、12.5%、15%）胶结钙质砂的导热系数变化规律,利用SEM、MIP、NMR技术综合揭示该过程中胶结钙质砂微观孔隙结构变化的本质特征,在此基础上阐释热特性演化的微观机理。试验结果表明：胶结钙质砂的导热系数λ随水泥掺量P_s的增大而递增,P_s小于10%时,λ呈线性递增,P_s大于10%时,λ增长缓慢;随着水泥掺量P_s的增大,胶结钙质砂中孔隙数量越来越少,孔隙占比下降明显,但P_s增大到10%后,总孔隙面积、孔隙数量、孔隙率等微孔隙结构参数变化减缓;不同水泥掺量胶结钙质砂的导热系数λ与其微观孔隙结构变化呈负相关关系,本质原因在于凝胶状的水泥水化产物连续填充了胶结钙质砂孔隙,降低了其孔隙率,改善了砂样内部传热,宏观表现为其导热系数λ随水泥掺量P_s的增大而增大。     

钙质砂粘性土的渗透特性

研究了孔隙比、钙质砂含量、不均匀系数与曲率系数对不同钙质砂含量下粘性土渗透系数的影响规律。土样渗透系数与10^e(e为孔隙比)之间呈现较好的线性关系,且两者的相关性程度较大;渗透系数随着钙质砂含量的增加而显著增加,钙质砂含量对渗透系数的影响变大会造成渗透系数数量级的变化;土样不均匀系数与曲率系数对土样渗透系数具有较好的相关性。     

波浪荷载下钙质砂孔压增长特性的试验研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪模拟海洋波浪的加载形式，对相对密度为30％的钙质砂进行扭转和竖向加载耦合循环剪切试验，着重研究波浪荷载作用下主应力方向连续旋转及初始主应力方向角α0对饱和钙质砂孔隙水压力增长特性的影响。结果表明，主应力方向的连续旋转导致了钙质砂中孔隙水压力的增长。初始主应力方向和动应力幅值对钙质砂的孔压增长模式有显著的影响；归一化后的孔隙水压力比与广义剪应变之间的关系可以用双曲线表示。     

不同温度环境下珊瑚钙质砂导热系数试验

基于热探针法测定了不同温度环境下珊瑚钙质砂的导热系数,探讨环境温度、试样含水率对珊瑚钙质砂导热系数的影响规律,提出了一个考虑不同温度环境作用的珊瑚钙质砂导热系数计算模型。结果表明：珊瑚钙质砂导热系数λ值随着环境温度T值的递增呈指数增加,λ最大提高倍数为3.46,温度对导热系数的影响主要取决于试样内水蒸气的潜热传输效应;珊瑚钙质砂导热系数随着试样含水率的增加而递增,二者呈现出良好的幂函数关系,主要原因在于珊瑚钙质砂内孔隙水变化和热对流方式的影响。对比分析表明,导热系数计算模型具有较高精度和较好适应性,相关系数R²=0.968 2。     

不同活性炭含量下MICP加固钙质砂的物理力学特性研究

MICP是利用微生物诱导CaCO₃沉淀的一项新型环保的地基处理技术,可以改善砂土的力学特性.目前,对MICP过程中细菌保留能力的相关研究相对较少,活性炭是一种具有吸附性的多孔结构物,利用活性炭的吸附性,可以增加细菌在试样中的滞留能力.基于活性炭的吸附作用,利用无侧限抗压强度试验、渗透试验及SEM电镜扫描研究了活性炭含量对MICP加固钙质砂的力学性能的影响.试验结果表明,在钙质砂中加入活性炭能够提高微生物诱导CaCO₃沉淀的产量,对其无侧限抗压强度和渗透特性均有所改善,最佳活性炭掺量为0.75%,这也说明了在钙质砂中加入活性炭能够解决MICP加固过程中细菌滞留不足的问题,为后续提高细菌滞留率的研究提供了可靠的试验依据.     

钙质砂中静力触探试验的大变形有限元模拟

静力触探试验（CPT）被广泛用于确定无黏性土的力学性质,现有研究集中在普通石英砂,由CPT贯入阻力推测钙质砂强度特性的成果很少。钙质砂的峰值内摩擦角一般高于石英砂,内摩擦角和剪胀角随应变的变化也不同于石英砂。采用任意拉格朗日欧拉公式的大变形有限元方法,模拟石英砂和钙质砂中CPT的完整贯入过程,有效避免了锥尖周围的网格扭曲。引入修正摩尔-库伦模型描述石英砂和钙质砂强度发挥与塑性剪应变的关系,由弯曲元和三轴排水试验确定本构模型参数。数值模拟得到的锥尖贯入阻力与离心机试验结果吻合,表明建立的数值模型能够模拟钙质砂中的CPT试验。     

复杂应力状态下钙质砂的动强度

利用土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪模拟海洋波浪的加载形式,对相对密度为30%的钙质砂进行了扭转和竖向耦合循环剪切试验,着重研究了复杂应力状态下初始主应力方向角α0和中主应力系数b对钙质砂动强度特性的影响.研究表明:初始主应力方向对钙质砂的动强度具有显著的影响,随着初始主应力方向角α0的增大,动强度明显降低,且降低的程度随破坏振动次数的增加而增加;b值对动强度也有影响,影响程度与α0相比要小.     

温度效应对钙质砂体积应变和固结特性的影响

为了探究温度变化引起钙质砂体积应变的作用机制,在不同温度和围压下对南海钙质砂进行温控三轴试验,并与石英砂试验进行对比. 研究表明：升温引起相对密实度为70%的钙质砂和石英砂产生压缩体积应变;升温引起的钙质砂热体积应变远大于石英砂,且钙质砂热体积应变对围压的敏感性远强于石英砂;在围压较大时,升温引起的钙质砂热体积应变明显增加且体积应变发展模式显著改变. 利用温控固结仪研究不同温度下钙质砂和石英砂的固结特性. 研究表明：随温度升高,2种砂在e-lg p面内的压缩曲线先向上移再下移,直线段的斜率先减小后增大,但达到固结稳定的时间均提前;不同于石英砂,在45~75°C下,升温导致钙质砂的固结压缩量显著增加,远超常温水平,这是因为由筛分试验发现,随温度增加,钙质砂颗粒破碎程度增大,导致其在高温固结时的压缩量增大.     

强夯砂桩加固填海地基孔隙水压力特性试验与分析

在强夯置换砂桩加固填海地基工程中,对强夯砂桩施工过程中超孔隙水压力变化的监测是十分必要的.通过合理布置各组孔压监测点,对各组孔压的变化及超孔压力的消散周期进行了试验研究,分析了其变化规律,依据预测的累计超孔压力与埋深提出了合理的施工控制和建议,在工程应用中取得了较好的效果,为此类工程相关施工参数的确定提供了理论依据.     

基于NMR技术的孔隙结构与充填体强度关联机制

充填料浆凝固后形成的充填体中含有大量的孔隙,孔隙对充填体力学性能的影响尚不明确。为探究充填体内孔隙结构与充填体单轴抗压强度(Uniaxial compressive strength, UCS)的关联机制,利用十二烷基硫酸钠(Sodium dodecyl sulfate, SDS)调节充填体内的孔隙含量,采用低场核磁共振技术(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)测试充填体内部孔隙的横向弛豫时间,利用压力机测试充填体的UCS,利用扫描电镜(Scanning electron microscope, SEM)获取充填体破坏面孔隙结构的微观图像,对孔隙的孔径分布进行了分析,对孔径的分形特征进行了研究,结果表明：充填体内孔隙总量随着养护龄期的增加逐渐降低,且SDS掺量越高,样品在14d与28d时的孔隙总量越接近;多害孔隙的占比随着养护龄期的增加明显降低,且与样品的UCS呈负相关,无害孔隙、低害孔隙、有害孔隙的占比在各龄期间变化较小;SDS掺量为所用水泥质量的2‰时对样品的UCS最有益;孔径在5nm-130nm区间的孔隙数量具有较为明显的分形特征,而孔径不在该区间的孔隙数量不具有分形特征;水泥水化反应产物呈簇状,簇状产物因生长、发育、延伸而挤占了孔隙空间是孔隙总量、多害孔隙数量随养护龄期增加不断降低的微观原因。研究结果可以为更全面的理解充填体强度提供理论支撑。     

MICP加固钙质砂的耐久性试验研究

南海岛礁建设中,钙质砂是易于获取的原材料,但也存在孔隙多、易破碎等不足。为保证岛礁建设的安全稳定,设计经微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)加固后钙质砂试样在海水、纯水环境下分别进行浸泡与干湿循环试验,以探究不同环境与处理方式对MICP加固钙质砂样耐久性能的影响。结果表明：(1)经MICP加固的钙质砂具有较好的抗侵蚀能力,通过增加钙质砂的加固轮次能够有效地提高试样的耐久性能,其在海水中干湿循环时劣化最快,在纯水中浸泡时劣化最慢;(2)持续浸泡与干湿循环均会对试样耐久性造成不利影响,干湿循环的劣化作用更大;(3)控制其余变量不变时,海水环境下试样耐久性能的劣化比纯水环境下更严重。     

胶凝砂砾石材料本构模型研究

胶凝砂砾石材料是一种低强度的筑坝新型材料.在分析胶凝砂砾石材料三轴试验数据的基础上,得出胶凝砂砾石材料的初始切线弹性模量、残余强度和峰值强度与围压的关系,从而建立了包含6个参数的非线性软化本构模型.将建立的本构模型计算所得的理论曲线与三轴试验数据进行对比,吻合情况良好,说明该模型能够较好地反映胶凝砂砾石材料的应力-应变特征,可以为胶凝砂砾石坝的非线性分析提供依据.     

TiC涂层梯度硬质合金残余热应力分析

采用有限元方法分析有无梯度2种TiC涂层硬质合金的残余热应力,研究了残余应力随涂层及梯度层厚度的变化。结果表明:增加梯度层后,涂层内残余热应力的减小超过10%,合金中残余应力减小30%以上,表面残余应力也明显下降;随着涂层厚度的增加,涂层内拉应力大幅减小,剪切应力与等效应力略微增加,涂层梯度硬质合金的等效应力呈下降趋势;随着梯度层厚度的增加,涂层内残余应力减小,当梯度层厚度较大时,残余应力不再改变。因此,选择合适的涂层和梯度层厚度,涂层厚度一般为5～8μm,梯度层厚度控制在20μm左右,可以有效缓和残余应力,提高材料的结合强度。     

高分子材料固化过程的热分析研究进展

高分子材料的交联和固化反应过程对固化物的结构和最终性能有决定性的影响，研究高分子材料的固化过程机理，揭示固化反应动力学机制，从而控制固化反应过程，优化固化工艺参数一直是高分子树脂研究的重要课题，介绍了各种热分析技术的基本原理和特点，在固化反应动力学基础理论指导下，对热分析技术在高分子材料的固化过程机理，固化反应动力学和固化产物的热稳定性研究方面的应用进行了综合分析和评述。     

用水量对胶凝砂砾石抗压强度的影响

胶凝砂砾石材料是一新型筑坝材料,拥有广阔的发展前景。用水量是影响胶凝砂砾石强度的重要因素。通过抗压强度试验分析用水量对胶凝砂砾石抗压强度的影响,得出:最优用水量随胶凝材料掺量的增大而增大,随砂率的增大而增大,最优用水量为85~125 kg/m~3;最优水胶比随胶凝材料用量的增加而减小,随龄期的增加呈减小的趋势,最优水胶比为0.95~1.35。用水量对抗压强度的影响仅次于水泥用量,在施工过程中,应将其作为胶凝砂砾石材料的一项重要参数来控制,以保证胶凝砂砾石材料的性能。     

拉林河中游采沙船作业对河道工程破坏的机理分析

阐述了拉林河中游采沙船的作业情况，分析了采沙船作业对护岸工程及拦河建筑物的破坏机理。     

Influence of Thermal Load on Mechanical Property of Cemented Carbide Material and Heavy Cemented Carbide Inserts Life

A large amount of cutting heat is produced during the heavy cutting process,and insert life is restricted by the effect of thermal load.The thermal load experiment of cemented carbide SCS,WF and YT15 is carried out,and the results show that the bending strength and fracture toughness of cemented carbide material decrease obviously under cyclic thermal load,while in the cooling process,the material mechanical property changes worse suddenly.The high-temperature mechanical property of SCS is the most stable,and that of YT15 is the worst.Further,a relation model among cutting temperature,cutting parameters and insert life is established.Finally,the measures to improve heavy cemented carbide inserts life are summarized from the aspects of cutting parameters selection,insert optimization design and TiCN,Al2O3,TiN complex insert coating.The research results are expected to provide support and reference for heavy cutting technology and insert technology.     

自硬砂替代油砂制芯工艺可行性分析

目的研究用ＰＥＰＳＥＴ自硬砂法替代油砂制芯工艺的可行性．方法通过实验,从ＰＥＰＳＥＴ自硬砂与油砂的硬化特性、抗拉强度、发气性、溃散性以及经济性等方面进行了对比分析．结果ＰＥＰＳＥＴ自硬砂各种工艺性能都优于油砂,可替代油砂制芯．结论ＰＥＰＳＥＴ自硬砂制芯工艺简单,可明显提高铸件质量,节约能源,降低成本,具有推广和使用价值．