长焰煤热解过程中孔隙结构演化特征研究

随着煤热解温度的升高,煤孔隙结构和数量发生剧烈变化。为研究其变化规律,以长焰煤为研究对象,应用压汞法分别对300℃～600℃常规热解和600℃高温蒸气热解固体产物的孔隙结构参数进行测定和分析,计算不同热解温度下的孔隙分形维数,详细比较2种不同的热解方式下固体产物的孔隙特性。研究结果表明:(1)常规热解条件下,总孔隙体积和孔隙率随温度的演化表现为:黑岱沟煤先减小后增大,温度高于500℃后增长的速率较大,而子长煤先增大后减小再增大,增长速率最大的区段是300℃～400℃;比表面积随温度的演化表现为:黑岱沟煤一直增加,而子长煤持续减小。(2)常规热解条件下,长焰煤孔隙体积分布以中孔和大孔为主,温度超过300℃时,大孔占绝大多数;而比表面积的分布以微孔和过渡孔为主。(3)高温蒸气热解条件下,长焰煤热解固态产物的孔隙体积分布以中孔和大孔为主,大孔占主导地位,子长煤表现更为明显,大孔比例达99.91%;孔隙比表面积分布表现为:黑岱沟煤以微孔和过渡孔为主,而子长煤以大孔为主。(4)高温蒸气热解固体产物表现出更为优良的渗透性能,与注入惰性气体相比,注入高温蒸气是煤层原位热解工艺实施的最佳方法。在煤层原位热解工艺实施过程中,该研究可为煤体孔隙结构随温度变化问题提供科学依据和理论指导。     

粉煤灰水泥砂浆孔隙结构及分形维数的演变特征

采用压汞法对不同粉煤灰掺量不同养护龄期的粉煤灰水泥砂浆的孔隙结构进行测定,引入分形理论,对孔径分布进行定量表征,分析孔隙结构随粉煤灰掺量和养护龄期的演变规律。结果显示:当粉煤灰掺量为10%时,孔隙结构与基准砂浆相似,当掺量增加至20%和30%时,孔径分布形态和孔隙量均发生明显改变;随着龄期的增加,孔隙结构细化作用显著,细化过程主要发生在3～28 d;分形维数定量反应了孔隙结构的演变规律,与观察孔径分布曲线得出的结论相一致。     

水泥砂孔隙特征对抗冻性影响的研究

通过抗冻性试验、压汞试验、孔间距系数试验测定了不同含气量下水泥砂的浆孔结构特征及其抗冻性,研究了抗冻性与孔结构之间的关系,此外,还分析了不同含气量水泥砂浆的抗压强度。试验结果表明:含气量的增加使水泥砂浆孔隙率、总孔体积、总孔面积、平均孔径均增加,孔间距系数减小,改善了其内部孔结构,孔径分布也比较均匀合理,虽然其强度有所降低,但大大提高了抗冻性。     

强碱三元复合驱对储层孔隙结构影响研究

储层孔隙结构变化规律是进行强碱三元复合驱后后续水驱和进一步提高采收率方法研究的基础。利用铸体薄片分析、SEM图像、恒速压汞和电子探针结合现场检测等方法,对强碱三元复合驱前后岩样孔隙结构变化进行定性和定量研究。研究表明:强碱三元复合驱后颗粒边界经过强碱溶蚀呈"锯齿状",石英颗粒去棱角化明显,长石溶蚀严重,同时能够观察到大量溶蚀孔隙,黏土矿物中大量的书页状高岭石被溶蚀,同时在黏土矿物表面出现次生石英;"白色云雾状"垢沉淀充填在孔隙中,主要成分为Ca和Si,同时含有少量Mn、Fe、Ti,结垢造成孔隙结构发生变化,部分孔隙阻塞,使强碱三元复合驱后岩心喉道半径平均值较水驱岩心下降6.528%,孔隙半径平均值下降3.360%,孔喉比分布范围更大,平均增加12.84%。     

水泥砂浆的孔结构与抗渗性

本文根据表面物理化学中的长程作用力原理下，建立了水在砂浆中的渗透高度外加压力及砂浆临界连通孔径三者间的关系。用压汞实验给出的砂浆孔结构数据，实际计算了临界孔径ｒｃ及与之相对应的临界渗透压力ＰＣ和渗透高度的比值。     

加速溶蚀条件下铸铁管内衬水泥砂浆的孔结构演变规律

设计了一种用离心工艺制作的内衬水泥砂浆铸铁管试件,采用流动的6mol/L氯化铵溶液对水泥砂浆内衬进行加速溶蚀试验,并利用压汞(MIP)法和X射线断层扫描(X-CT)方法分析了水泥砂浆内衬孔结构的变化.结果表明:加速溶蚀过程中水泥砂浆内衬的孔结构变化明显,溶蚀150d时水泥砂浆内衬中的净浆层孔隙率(体积分数,下同)从溶蚀前的9.57%增加至35.49%,最可几孔径从17.11nm增加到26.30nm,并有少量危害孔(单孔体积大于4×10~(-6) mm~3)出现;溶蚀450d时水泥砂浆内衬中的净浆层孔隙率达到61.54%,并出现大量危害孔;水泥砂浆内衬中的砂浆层孔隙率和危害孔数量随溶蚀时间的增加而增加.     

粉煤灰水泥压实体早期水化和孔隙结构的演变

利用压实粉体的方法制备粉煤灰水泥压实体,通过毛细吸收法、压汞法、氮吸附法、电子显微分析、非蒸发水和抗压强度的测定,研究粉煤灰水泥浆体早期水化和孔隙结构的演变。结果表明:随着水化进行,3 d龄期浆体水化显著,抗压强度迅速提高,后期水化变慢,抗压强度增长变慢。浆体孔隙率逐渐降低,3 d龄期内尤为明显;早期浆体中的大孔逐渐减少,小孔增多,最可几孔径向小孔径移动,7 d龄期后孔径变化缓慢。     

聚氨酯改性水泥砂浆的汞压力测孔试验研究

研究表明:采用相同水灰比,聚氨酯水泥砂浆与普通水泥砂浆相比,抗折、抗压强度降低,但抗渗性能和抗冻性能显著提高[1],同时,抗碳化性能有一定改善。掺入聚氨酯后水泥砂浆性能的改变,除了试验本身因素外,本文试图通过汞压力测孔法(MIP)的材料分析技术对比分析聚氨酯水泥砂浆与普通水泥砂浆的微观组成及结构,以期得到聚氨酯改性水泥砂浆性能的微观作用机理,为采用聚氨酯作水泥改性剂提供必要的理论指导和依据。     

孔洞结构对超声波衰减特性的影响研究

 碳酸盐岩地层孔洞形状多样、孔洞空间尺度多变、分布复杂,以首波触发机制记录的波速,反映的是沿着波阻抗最大路径传播的声波速度,不能有效反映岩石中的孔洞结构特征。基于波动理论和有限差分方法,实现超声波透射数值模拟实验,研究孔洞形状、尺寸、分布、密度对声波衰减系数的影响。结果表明：(1) 孔洞形状、尺寸、分布、密度对衰减系数均有影响,其中孔洞密度对衰减系数的影响最大,孔洞尺寸次之,孔洞形状和分布对衰减系数的影响较小;(2) 垂直于传播方向的孔洞尺寸和平行于传播方向上的孔洞尺寸均对衰减系数有影响,相对而言垂直于传播方向上孔洞尺寸对衰减系数的影响更显著;(3) 对一定频率的振源,存在一个临界孔洞尺寸,当孔洞的尺寸大于该临界值时,不能应用衰减系数反映孔隙尺寸的变化;(4) 衰减系数与孔洞尺寸、不同孔洞形状的孔隙度之间均表现为幂函数关系,且相关性较好。     

改性聚丙烯纤维混凝土耐久性的研究

研究了一种新型合成纤维-多微孔型的改性聚丙烯纤维对混凝土的孔结构及耐久性的影响。试验结果表明:在混凝土中掺入改性聚丙烯纤维可以明显改善混凝土的孔隙结构,在一定范围内,使其小孔百分含量增加,大孔百分含量减少,同时总孔隙率降低,因而改善了混凝土的抗冻性及抗渗性。     

循环荷载作用下水泥复合土孔压性状试验研究

通过复合土体的动三轴试验 ,研究了循环荷载作用下循环应力比、加荷周期和围压对复合土体孔压的影响     

混凝土三相结构与性能研究

对混凝土的性能起决定作用的因素是其内部微观结构,传统观点认为混凝土是由骨料和水泥浆体组成的二相结构,现提出了混凝土微观结构的三相模型,即混凝土有骨料、水泥浆体和过渡带3个组成部分。并分析了混凝土微观结构的3个组成部分对混凝土强度、尺寸稳定性、耐久性能的影响,指出了混凝土的过渡带结构是影响其性能的关键因素。     

循环孔隙水压力作用下砂岩变形损伤的能量演化规律

 从能量的角度出发,分析砂岩在循环孔隙水压力作用下的变形损伤过程,并探讨在这一变形损伤过程中的能量吸收与释放的演化规律,结果表明：单个循环过程中岩石的滞回曲线分为4个阶段,同时单个循环过程中能量吸收与释放也分为4个阶段。在加载段,单位体积吸收能和单位体积释放能均随着循环次数的增加而减小且逐渐趋向于稳定,孔隙水压力循环下限值越大,单位体积吸收能和单位体积释放能均越大;能量吸收与释放分界点对应的轴向有效应力随着循环次数的增大而增大。在卸载段,单位体积释放能随着循环次数的增大而减小,而单位体积吸收能随着循环次数的增加而增大且孔隙水压力循环下限值越大,单位体积吸收能越小;能量吸收和释放分界点对应的轴向有效应力随着循环次数变化有逐渐下降的趋势。单位体积塑性能随着循环次数的增加而逐渐减小,即随着循环次数的增加,岩石在单个循环孔隙水压力后的损伤变形逐渐减小;在循环初期阶段,孔隙水压力循环上限值相同的情况下,下限值越大,单位体积塑性能越小。     

磷酸镁水泥砂浆强度影响因素研究

试验研究了水泥比表面积、胶砂比、水胶比、缓凝剂和养护方式等因素对磷酸镁水泥砂浆强度的影响。研究结果表明:磷酸镁水泥砂浆强度随着水泥比表面积的增大而增大;随着胶砂比的降低,水泥砂浆强度迅速降低,高早强磷酸镁水泥砂浆的胶砂比不应低于1:1;提高水胶比和硼砂掺量,磷酸镁水泥砂浆强度明显降低;磷酸镁水泥基砂浆宜采用空气自然养护,不宜水中养护。     

水泥稳定砂砾基层结构类型的研究

以天然砂砾为试验对象,采用逐级填充试验与理论计算I法相结合的方法确定骨架密实型水泥稳定砂砾混合料级配。根据压实度原理提出级配范围,以筛孔尺寸4.75mm通过率划分了水泥稳定砂砾基层各结构类型。实试验结果表明,按水泥稳定砂砾骨架密实型级配范围配得的混合料的密实度大于其它类型混合料的密实度。说明了采用上述方法划分水泥稳定砂砾混合料组成结构类型的合理性。     

悬挂结构在耦合地震下的抗震研究

针对核筒悬挂结构,建立了三维有限元模型,并且考虑材料非线性,在耦合地震的作用下,进行了弹塑性时程分析,得到了结构不同部位各节点的响应。将结果与单维地震作用下的结构响应进行比较,总结了耦合地震作用下悬挂结构响应的规律,对悬挂结构进一步的抗震研究和设计提供参考。     

不同温度条件下孔隙压力对长石细砂岩渗透率影响试验研究

为探讨温度和孔隙压力对岩石渗透率的影响规律,采用中国矿业大学211工程建设项目"20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机",在不同温度和恒定压力条件下,对长石细砂岩进行大试样的实时渗透率研究,试样为圆柱体,外观尺寸为φ200 mm×400 mm.加温试验发现,长石细砂岩渗透率存在门槛值温度,当温度达到门槛值后,其渗透率出现大幅度增加,与室温状态相比,渗透率增加65倍.在长石细砂岩热破裂的门槛值温度区域,长石细砂岩渗透率同时具有孔隙压力门槛值,其渗透率在孔隙压力门槛值发生剧烈变化,大幅度增加;继续增加温度脱离温度门槛值后,孔隙压力对于渗透率的影响随之减弱.