水泥基材料离子迁移过程的可视化与定量分析

氯离子的侵蚀是引起滨海混凝土钢筋锈蚀的关键因素之一.为探索离子在水泥基材料中的原位迁移过程,利用X射线计算机断层扫描(X-ray computed tomography, XCT)技术,以碘化物为示踪剂,对掺有粉煤灰的水泥基材料的离子迁移过程进行无损分析.结果表明,XCT技术可以对离子在水泥基材料中的迁移过程进行无损、可视化跟踪,并能精确定量离子在样品内的浓度分布.将XCT与滴定法分别测得的离子浓度进行对比,证明了XCT测试结果的准确性.     

外加剂对水泥净浆水化热的影响

采用直接测定法测试了矿物、化学外加剂对水泥净浆的水化热的影响，并对外加剂降低或提高水化物的原理作了一些探讨。结果表明，粉煤灰和矿渣等矿物外加剂能明显在降低水泥净浆的水化热和温升。FDN-5型减水剂、糖密缓凝剂等化学外加剂能不同程度地降低水泥净浆的水化热和温升，推迟热峰出现时间。Na2SO4早强剂会提高水化热和温升，且使热峰出现时间提前。松香引气剂对水化热和温升影响不明显。     

氧化石墨烯分散液对水泥净浆水化和力学性能 影响机理分析

为研究氧化石墨烯(GO)掺量对水泥净浆水化和力学性能的影响,采用改进Hummers法和超声波分散法制备GO片层分散液,利用傅里叶红外光谱(FTIR)和X-射线衍射(XRD)表征GO;研究了GO掺量对水泥净浆抗压、抗折强度的影响规律,并从微观角度揭示了GO分散液对水泥净浆的调控机理。结果表明:与普通水泥净浆相比,掺入适量的GO能够促进水泥水化进程,提高水泥净浆中的化学水结合量,水化晶体互相缠绕、交织形成规整有序的多面体状微结构,使水泥净浆的早期力学性能显著提高,最佳GO掺量为水泥质量的0.03%。适量的GO能够提高水泥净浆的抗压和抗折强度,促进水泥净浆水化晶体的生长,改变晶体的尺寸和形状,实现对水泥净浆微结构的调控。     

基于碳纤维的电学性能对水泥净浆水化监测评定性研究

主要研究了搅拌时间对纤维分散的影响，得到了适合纤维分散的搅拌时间；电极的选择、制作及插入方法并建立了电阻的测试系统；以化学结合水法为基准分析了水泥基材料的水化监测方法的合理性并得到一定的结论。     

过硫磷石膏矿渣水泥净浆微观力学性能表征

基于纳米压痕测试,结合解卷积技术、微观力学理论和均匀化方法,分析了过硫磷石膏矿渣水泥(PPSC)净浆的微观力学性能和物相组成,表征了其主要水化产物的力学性质和微观结构。结果表明：在剔除异常数据点后,压痕点的力学性能分布相对集中,大多数压痕点的硬度在1 GPa左右,模量在10 GPa左右和30 GPa左右;PPSC净浆中主要水化产物占比69%,由不同含量的C-S-H凝胶、钙矾石和孔相组成;凝胶相中凝胶颗粒的模量值为56.47 GPa,由C-S-H凝胶颗粒和钙矾石晶体颗粒复合而成,两者含量之比约为3∶1;主要水化产物由低密度凝胶相(η=0.61)和高密度凝胶相(η=0.75)组成,两者对应的凝胶颗粒堆积方式类似球体的随机紧密堆积、六方紧密堆积和面心立方堆积。     

电阻率法研究早期水泥净浆孔结构的演变过程

采用无电极电阻率法原位连续监测3种水灰比（0.23、0.35和0.53）水泥净浆早期水化过程中电阻率的变化全过程,同时结合等温量热仪测试的水化程度,建立水泥净浆随时间发展过程中浆体电阻率与孔结构发展的定量关系。结果表明：根据电阻率及其微分曲线的变化规律可以把水泥水化过程分为4个阶段：溶解期、诱导期、加速期和减速期。水灰比越低,毛细孔隙率和收缩因子变小,曲折因子变大,致使浆体电阻率升高,而孔溶液电阻率却下降。     

单掺活性MgO水泥膨胀性能与微观结构表征

胶凝材料水化反应过程中收缩或膨胀体积变化是由其水化产物性质决定。水泥的收缩值随水化龄期的变化规律反应了水泥水化特点。研究活性MgO水泥浆体水化过程及水化产物,探索单掺MgO对水泥体系膨胀特性的影响。活性MgO由菱镁矿经700℃保温2.5h煅烧制备。单掺8%活性MgO水泥净浆的安定性合格,单掺质量分数12%活性MgO水泥净浆的安定性不合格。MgO掺量由4%增长到20%时,20℃水浸泡膨胀率由1.88‰增加到10.05‰。纯水泥浆体20℃水浸泡90d后的孔容为0.018cm3/g,活性MgO增大了水泥浆体的孔容。MgO质量掺量由8%增加至12%时,水化产物Mg(OH)2堵塞了孔径,浆体20℃水浸泡90d的孔容从0.079cm3/g减小到0.030cm3/g。12%MgO水泥浆体孔径分布范围比8%MgO水泥浆体广,主要分布在2～100nm之间,且孔径微分分布增大。根据MgO水化反应产物、形貌表征以及孔径分析、体积膨胀率的实验结果,解释单掺活性MgO导致水泥浆体安定性问题的原因。     

传质、传热和动量传输与冶金过程数学化

由于包括传质、传热和动量传输理论在内的科学原理日益广泛地应用于冶金过程研究和冶金体系的设计及操作,冶金科学和技术正日趋数学化和精确化。作者曾在全国第一届冶金反应动力学、第二届炼钢理论学术讨论会(1982年4月,重庆)上,从物理概念出发,扼要剖析了传输理论及其在冶金中的应用。本文在该文[5]的基础上对传输理论作进一步的分析,结合几个实际问题的讨论和处理,包括我们自己有关的研究工作,具体说明传输理论在冶金中的应用和冶金过程数学模拟的概念,并对我国开展这方面的科学研究提出一些想法。     

添加剂对水泥性能与水化过程的影响

研究了单组分添加剂及其复合添加剂对水泥物理性能和水化特性的影响,结果表明：单组分添加剂对水泥的细度、净浆流动性、胶砂强度均有一定提高,复合添加剂的助磨、减水、增强效果均有大幅度提高,水泥80μm筛余降低45.8%,勃氏比表面积增加了14.0%,粒径为3-30μm的颗粒明显增多.水泥粉体的SEM分析表明：添加复合添加剂能显著降低粗颗粒的比例;水泥净浆流动度由135 mm提高到了190 mm;3 d、28 d强度提高了3.2MPa和7.4MPa.水泥水化样XRD分析表明：掺入复合添加剂能提高水泥的水化速率,促进水化产物的生成.     

钢结构施工过程动态可视化仿真软件的开发与应用

在复杂桥梁工程架设施工过程中,为保证施工人员能快速检索到所需的各类信息和掌握工程的关键施工技术,以钢桁梁桥为例,开发了可视化的仿真软件系统.实现了数据库数据对可视化仿真模型的调用和控制,使各种控制数据直观地显示在可视化仿真窗口中;实现了施工管理信息化,提高了施工管理的效率;具有对工程关键技术的预演与记录、大场景施工再现等功能.该软件系统适用于各类钢结构工程,可实现现代化施工管理的精细化、自动化.     

空分过程专用模拟软件的开发与应用

根据空分过程的特殊性，研制开发了用于空分生产过程设计和模拟的专用系统软件，并与有关厂家合作设计开发了多种新式空分流程。     

基于无人机点云与改进RS表征法的结构面粗糙度定量分析

为研究采样尺寸、采样间距对高陡斜坡岩体结构面粗糙度评价结果的影响,选取藏东南某铁路察达车站工点左岸高陡岩质斜坡为研究区,提出采用无人机多角度贴近摄影测量技术获取毫米级点云数据以建立研究区斜坡岩体高精度三维模型,并从中选取典型区域裁剪出带有点云信息的27条面状结构面,使用Delaunay三角化原理对结构面进行网格化重建。基于此,提出一种采用点云拟合平面代替R_S表征法中垂直投影平面的新方法,并研究结构面粗糙度在不同采样尺寸、采样间距下的变化规律,结果表明：不同三角剖分方式对R_S表征值影响较小;结构面粗糙度具有尺寸效应与间距效应,其粗糙度表征值随结构面尺寸的增加逐渐趋于稳定,随结构面采样间距增大逐渐减小;部分存在尺寸效应的结构面存在“假有效采样尺寸”与“真有效采样尺寸”。在进行粗糙度评价时应确保所得有效采样尺寸为“真有效采样尺寸”。     

紧密堆积理论与表征方法在水泥复合胶凝材料中的应用

水泥复合胶凝材料的堆积密实度将直接影响新拌净浆、砂浆、混凝土的工作性能以及硬化体的强度、耐久性。阐明了固体颗粒紧密堆积理论,比较了水泥复合胶凝材料体系堆积密实度评价方法的特点,从颗粒形状、颗粒粒径以及粒度分布3个方面,阐述了影响水泥复合胶凝材料堆积密实度的关键因素,指出了水泥复合胶凝材料密实填充效应研究存在的问题。     

生物柴油-柴油-丁醇燃料喷雾与燃烧过程可视化实验

采用可视化定容燃烧器模拟发动机高温、高压环境,利用高速摄像机和铜蒸气激光器,拍摄记录生物柴油-柴油-丁醇混合燃料整个雾化与燃烧过程。对可变高温、高压实验环境下不同掺混比例的燃料液态贯穿距和放热率进行测量。实验结果表明:环境温度800K和900K时,B10D80N10燃料喷射过程中发生微爆,油束末端破裂、发散成羽状,导致液态贯穿距离突然降低。随着环境温度的升高,燃烧过程逐渐由预混合燃烧向扩散燃烧转变,微爆现象也随之减弱或消失。     

新型干法水泥熟料生产过程自动化系统的结构与功能设计

目的 设计出结构上适用、功能上合理的水泥熟料生产过程自动化系统,解决实际生产过程中存在的监控与管理方面的问题.方法 根据新型干法水泥熟料生产工艺特点,将流程行业综合自动化系统的理论与方法与具体的生产流程工艺相结合,按照国内水泥厂实际需求进行方案设计.结果 水泥熟料生产过程自动化系统,在结构上由过程控制系统(PCs)、生产执行系统(MES)和工业多媒体监视系统3部分组成.在其功能设计上,综合考虑了生产运行模式、工艺监控风险、设备操作习惯、检修维护规程以及自动化工程投资等多方面因素.结论 水泥熟料综合自动化系统的建立,可降低企业生产成本,提高产品质量,减少环境污染和资源消耗,对我国水泥企业生产过程的控制与管理提供有力的技术支持.     

玄武岩纤维活性粉末混凝土与钢绞线粘结滑移过程声学特性表征

针对预应力锚索因粘结失效而导致的高边坡失稳问题,提出将预应力锚索与高性能材料结合应用的方法以提高边坡抗灾韧性。首先,开展了预应力钢绞线与玄武岩纤维活性粉末混凝土（BFRPC）中心拉拔试验,研究了公称直径为15.2 mm的钢绞线在两种浆体材料（BFRPC、M40普通水泥砂浆）下的钢绞线粘结性能,总结其破坏形式;其次,基于声发射特征参数的分布规律,识别应力状态下钢筋混凝土材料的损伤过程;再次,通过对上升时间/振幅-平均频率（RA-AF）值进行对比,明确钢绞线-混凝土拉拔过程中的损伤模式;最后,依据Ib值识别不同应力状态下钢绞线混凝土材料裂纹发展的各个阶段。研究结果表明：3个阶段的能量、幅值变化规律与试件内部裂纹的产生、扩展等损伤过程联系紧密;通过RA-AF分析得出,剪切裂纹主要发生在界面混凝土附近,而拉伸裂纹的宏观体现为垂直于加载方向上的裂纹;Ib值波动差至0.25时可以将其视为一个预警值,以警告预应力钢绞线-混凝土材料即将发生劈裂破坏。     

基于工作过程的生料制备与水泥制成操作课程教学设计

根据水泥企业生料制备与水泥制成工作岗位的要求,以生料制备与水泥制成典型工作任务及工作过程为主线,构建项目、任务化的课程体系。通过"三层次、四结合"的教学模式,使基于工作过程的生料制备与水泥制成操作课程体系得以顺利实施。     

铸件自动剖分过程中点与三角形关系分类方法的确定

在对比了多种判断点与多边形关系的方法之后，提出了在铸件凝固数值模拟的自动剖分中，用面积法对点与三角形的关系进行分类是较为理想的，这种方法与其它方法相比有速度快和编程简单的特点．