水泥石导热系数影响因素研究

为了研究水泥石在服役期的导热系数影响因素,选取0.25、0.3、0.4、0.5、0.6五种水平水胶比制作水泥石试件,采用QTM-500导热仪测定了水泥石在不同温度下的导热系数,采用甲醇法测定其孔隙率,推出密实状态下水泥石导热系数与温度之间的关系式;利用正交试验方法,选用水胶比、粉煤灰掺量、矿渣掺量作为主要因素,考察不同温度下各个因素对水泥石导热系数影响的大小顺序以及显著性,最终得到水泥石导热系数的预测方程。研究结果表明:水泥石导热系数与水胶比、孔隙率呈负相关性,与温度呈正相关性,温度每提高1℃,密实状态下水泥石导热系数增大0.006 8 kJ/(m·℃·h);在不同温度下,各因素对水泥石导热系数影响的大小顺序为水胶比>矿渣掺量>粉煤灰掺量,且各因素对水泥石导热系数的影响均特别显著;通过对试验结果进行多元回归分析,得到水泥石导热系数与各因素之间的关系式,其预测精度较高。     

密度与应力水平对珊瑚砂颗粒破碎影响试验研究

珊瑚砂在剪切过程中容易发生颗粒破碎,而颗粒破碎与应力水平、初始密度以及应力路径等因素有关。为了研究密度和应力水平对珊瑚砂颗粒破碎的影响,对珊瑚砂进行了三轴压缩试验和侧限压缩试验。文中建立了三轴压缩条件下颗粒相对破碎与围压和试样初始孔隙比之间的定量关系表达式,以及相对破碎与试样平均粒径之间的关系表达式。研究表明,在三轴压缩和侧限压缩条件下,试样的相对破碎均随着应力水平(围压或竖向应力)和试样密度的增大而增大,但两种应力路径下的颗粒破碎程度有显著的不同。     

颗粒级配对珊瑚砂微生物固化影响研究

对不同颗粒级配的珊瑚砂试样在相同条件下进行了微生物固化试验,研究颗粒对细菌的吸附性、固化体无侧限抗压强度与渗透系数、干密度增量的关系及内部碳酸钙的微观分布,分析颗粒级配及初始孔隙比对固化效果的影响。试验结果表明:低孔隙比试样对细菌的吸附性更好,适中的孔隙比能保证砂颗粒对细菌的吸附性与渗透性达到最优平衡;固化体无侧限抗压强度在1 MPa^3 MPa范围内,应力-应变曲线均为软化型,颗粒错动与薄弱结构面导致阶段性应力峰值的出现;抗压强度随干密度增量的增加而增大,随渗透性增大而减小,孔隙比约为1的级配不良试样固化效果最好;固化后孔隙比高的级配良好试样颗粒间碳酸钙黏结较少,孔隙比低的级配不良试样颗粒表面碳酸钙包裹覆盖更好,颗粒间碳酸钙分布更连续均匀。     

不同温度条件下混凝土导热系数影响因素研究

为了研究混凝土在不同温度条件下的导热系数变化规律,利用单因素试验方法,以骨料体积分数、砂率、水胶比、饱和度粉煤灰掺量、矿渣掺量为因素,采用QTM-500导热仪测试混凝土在不同温度条件下(-30～20 ℃)的导热系数,并分析各影响因素对混凝土导热系数在不同温度条件下的变化规律,最终得出混凝土导热系数与各因素之间的预测方程。结果表明:混凝土导热系数与温度呈负相关性;混凝土导热系数随着骨料体积分数的增大而增大,随着砂率的增大而减小;干燥状态下,混凝土导热系数随着水胶比的增大而减小;饱和状态下,混凝土导热系数大于干燥状态下混凝土导热系数,随着温度的降低,尤其在0～-10 ℃时,混凝土导热系数骤增;混凝土导热系数随着粉煤灰、矿渣掺量的增加而减小;通过对试验结果进行多元回归,得到了混凝土导热系数与各因素之间的计算模型,该模型预测精度较高。研究结果可为混凝土结构内部温度场的精确计算、保温隔热性能以及表面裂缝的控制提供理论依据。     

分散性黏土导热系数试验与预测方法研究

分散性黏土冻融循环导致的破坏非常普遍,在我国东北地区水利工程中尤为严重。开放系统中分散性黏土冻融特性有别于非分散性黏土,土体导热系数是土体热分析最重要的参数之一。本文以分散性黏土为研究对象,阐明了影响分散性黏土导热系数的因素;基于Johansen法的改进,建立了适合分散性黏土特点的导热系数预测方法。研究表明,分散性黏土导热系数的影响因素主要为矿物成分、含水率、孔隙率(干密度)和温度。土体温度为负温时,温度越低,土的导热系数越大。初始含水率低于10%,土的导热系数不受温度的影响;初始含水率大于15%,土的导热系数受温度影响较大。饱和状态下的分散性黏土导热系数有别于非分散性黏土,采用串联/并联预测模型方法来计算。所提出的分散性黏土导热系数预测方法和公式,可反映土体温度、土体矿物成分、含水率、干密度的影响,与试验结果吻合,并可为分散性黏土研究和工程应用提供参考和指导。     

颗粒粒径对微生物固化珊瑚砂的影响

为了确定微生物固化珊瑚砂的最佳粒径范围,提高固化效果,选取5组不同单一粒径的珊瑚砂试样进行微生物固化试验,通过固化后珊瑚砂试样的表观特征分析、渗透性改变对比,以及利用环境扫描电镜对固化后的珊瑚砂颗粒进行微观扫描,以此综合分析颗粒粒径对微生物固化珊瑚砂的影响。试验表明,中等粒径（0．075mm～2mm）的珊瑚砂试样固化效果较好,特别是中砂（0．25mm～0．5mm）试样,经固化后整体性最好,无侧限抗压强度达到2．61 MPa ,经微观照片显示,珊瑚砂颗粒表面被一层形状不规则且带棱角的碳酸钙结晶包裹,这些结晶填充了颗粒之间的部分孔隙;粗粒径（大于2 mm）和细粒径（小于0．075 mm ）的珊瑚砂试样,由于其颗粒间孔隙和渗透性等因素导致固化效果较差。     

波浪作用下珊瑚砂的起动研究

本文概述珊瑚砂的物理特性,测量到珊瑚砂起动的起动波高以及对应的近底流速。总结了理论研究的两种基本方法,依托得到的数据并结合泥沙起动的Shields曲线得到适用于珊瑚砂起动的Shields曲线,对今后的珊瑚砂研究具有一定的参考意义。     

碳纳米管导热系数测量研究

碳纳米管是一种具有独特物理化学性质的新兴能源材料,其应用前景非常广阔。对此,通过分析国内外测定微米/纳米尺度下材料导热系数的先进方法———微装配装置法、3ω法及德国耐驰的LFA与瑞典hot-disk的热传递分析仪器的优劣,指出把碳纳米管制成薄膜是测量碳纳米导热系数的主要条件,说明运用分子动力学模拟法测定碳纳米管导热系数是该领域研究发展的趋势。     

珊瑚砂微生物固化条件优化的正交试验研究

珊瑚砂微生物固化影响因素众多，选取颗粒粒径、脲酶活性、底物溶液浓度和配比四个主要影响因素，每个因素取三个水平，对珊瑚砂进行了微生物固化正交试验，研究了各因素对珊瑚砂微生物固化体无侧限抗压强度及干密度增量的影响，得出了最优固化条件。试验结果表明，各因素对固化体无侧限抗压强度影响的主次顺序为:颗粒粒径、脲酶活性、底物溶液配比、底物溶液浓度；对固化体干密度增量影响的主次顺序为:脲酶活性、颗粒粒径、底物溶液配比、底物溶液浓度；综合无侧限抗压强度和干密度增量结果得到珊瑚砂微生物固化的最优条件为:颗粒粒径取粗粒组，脲酶活性取１．８５ｍｍｏｌ／（Ｌ·ｍｉｎ），底物溶液配比取０．７５∶１，底物溶液浓度取１ｍｏｌ／Ｌ。     

开裂混凝土有效导热系数研究:三维模拟与试验验证

利用三维的细观数值模拟,研究了混凝土在单轴拉伸和压缩破坏过程中有效导热系数(ETC)的变化规律,并分别给出拉伸应变、压缩应变与ETC的定量关系。研究发现:(1)拉伸过程中,混凝土试件的ETC在塑性阶段显著下降(23%),但在软化阶段变化很小;(2)压缩过程中,混凝土试件的ETC在塑性强化阶段前期显著下降(30%),在塑性强化阶段后期趋于稳定,而在下降阶段又开始缓慢地减小;(3)骨料与砂浆间界面开裂所形成的界面热阻是导致混凝土ETC在塑性阶段急剧下降的主要原因;(4)开裂强化了混凝土导热性能的各向异性。随后,对单轴压缩破坏混凝土垂直于裂纹方向ETC(C-ETCV)进行了试验测量。数据表明:在单轴压缩过程塑性强化阶段前期,C-ETCV急剧下降20%~25%;在塑性强化阶段后期逐渐趋于稳定。随后利用模拟结果拟合确定了王家俊模型中的界面热阻因子,比较了王家俊模型与试验结果,两者比较吻合,证明了数值方法和王家俊模型的正确性。     

基于细观复合材料的寒区混凝土导热系数模型

为分析正负温交替变化对混凝土导热系数的影响机理,进行了温变条件下混凝土导热系数模型研究。提出不同温度下的混凝土孔隙内液相(冰水相)导热系数计算理论,用以表征不同温度下混凝土内部孔隙溶液相变演化特征。从混凝土细观复合材料角度出发,将混凝土看成由等效固相、混凝土孔隙内液相(冰水相)、气相组成的三相复合材料,建立了含温度、饱和度及孔隙分布的串-并联混凝土三相复合材料导热系数计算模型,并与其它模型进行对比计算分析。研究结果表明:串-并联模型计算出的寒区混凝土导热系数与实测值有较好的一致性,且计算精度较高,相对误差范围为8.83%~24.13%;模型计算结果较好地反映了寒区混凝土导热系数与饱和度及温度间的相关关系,在温度敏感区(-10~0 ℃)内,混凝土导热系数发生骤变,变幅范围为2.59%～8.47%。混凝土孔隙内液相(冰水相)导热系数计算模型有效地刻画了温变条件下孔隙溶液相变特征,串-并联三相导热系数计算模型也客观地揭示了正负温交替变化下混凝土导热系数的演化机理。     

冻土层等效导热系数的探讨

冻土层等效导热系数λ 是保温防冻设计中保温层厚度计算的重要参数。依据河北省王村冻土试验场的观测成果分析 ,λ 的主要影响因素为水分条件 ,并提出了重粉质壤土λ 与地下水埋深的关系式以及λ 与地下水埋深和冻前含水量的关系式     

海水环境下MICP加固珊瑚砂试验

在模拟海水环境中使用尿素水解菌ATCC11859(巴斯德芽孢杆菌)进行微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)水溶液试验和浸泡法加固珊瑚砂砂柱试验,研究海水环境对微生物诱导碳酸钙沉积的加固效果。水溶液试验表明,海水环境会抑制MICP过程中碳酸钙的最终生成量;浸泡法试验进一步表明,试样在加固相同时间时,海水环境下加固试样的无侧限抗压强度低于淡水环境下加固的试样;随着时间的增长,砂柱试样在海水环境下的无侧限抗压强度不断增加。     

秸秆混凝土的导热系数及抗压承载力的试验研究

秸秆是一种保温性能非常好的材料,并且是一种每年可再生的资源,把这种材料应用于建材领域,研究节能立废的新型墙体材料,具有促进建筑结构工业化快速发展和节约能源、减少环境污染的重要意义。本文在秸秆混凝土中分别加入粉煤灰和硅灰,通过试验研究秸秆混凝土试块的导热系数以及抗压强度,研究发现粉煤灰的掺量越多,试块的保温性能越好,但其抗压强度越低;掺有硅灰的试块,硅灰的掺量越大其抗压强度在一定范围内越高。     

波浪荷载作用下频率对饱和珊瑚砂动力特性影响研究

选用南海某岛礁珊瑚砂作为研究对象,利用HCA空心圆柱扭剪仪,进行一系列模拟不同频率波浪荷载的循环扭剪试验,较以往试验考虑了中主应力系数变化,使应变分布更加均匀。研究了波浪荷载的振动频率对饱和珊瑚砂竖向应变累积和孔隙水压力发展规律的影响。试验结果表明,模拟波浪荷载广义"圆形"应力路径会产生竖向塑性变形累积,且当初始平均有效固结压力和偏应力比等试验条件相同时,随着频率的升高,塑性变形累积作用加强,在低振动频率(f=0. 100~0. 175 Hz)下,珊瑚砂孔隙水压力呈"快速增长平稳增长下降"的增长模式;当振动频率为0. 200 Hz时珊瑚砂孔隙水压力呈"快速增长平稳增长"的特殊增长模式;珊瑚砂峰值孔隙水压力均较低,在相同条件下远低于普通硅砂。在研究振动频率范围内,珊瑚砂峰值孔隙水压力和峰值振次均随振动频率增加基本呈线性增加。     

含水率对黏土及沙土导热系数的影响

土壤导热系数是土壤源热泵换热性能的重要影响因素,而含水率是土壤导热系数的主要影响因素之一。采用热探针法进行室内试验,测定含水率为0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%黏土的导热系数,含水率为0%、5%、10%、15%、20%、25%沙土的导热系数。结果表明:黏土导热系数随含水率提高的变化分三个阶段:含水率为0%~5%时,导热系数缓慢增长;含水率为5%~25%时,导热系数与含水率呈正相关线性快速增长并达到峰值;含水率超过25%时,导热系数增长趋缓且有下降趋势。沙土导热系数随含水率的变化情况与黏土类似,也分三个阶段,但线性增长的含水率区间为5%~20%。在一定含水率范围内,土壤导热系数随含水率的提高而增大,因此土壤源热泵建设于地下水富水性好的区域可获得较好的换热效果。采用最小二乘法拟合了黏土和沙土的导热系数与含水率呈线性关系阶段的相关方程。     

人工砂中碳颗粒对混凝土性能影响的试验研究

两河口水电站人工砂中含有悬浮碳颗粒,引起了混凝土用水量增加、含气量反复变化、施工性能不稳定等问题,从而增加了混凝土开裂的风险。利用混凝土试验,对比研究了不同的悬浮碳颗粒含量对混凝土用水量、胶砂用水量以及混凝土性能的影响,以期找出悬浮碳颗粒含量与混凝土性能之间的规律。结果表明:悬浮碳颗粒含量越大,混凝土用水量越高、引气剂掺量越大,但其对混凝土表面气泡、抗压强度、劈裂强度、弹性模量、极限拉伸值以及抗冲磨、抗冻、抗渗等耐久性能影响不大。在此基础上,采取了水洗降低碳颗粒含量、掺硅粉等控制措施,降低了胶凝材料用量,保证了混凝土质量。研究成果可为其他类似工程提供参考。     

碾压方式对珊瑚砂地基工程特性的影响

以某机场吹填珊瑚砂地基加固工程为研究背景,针对吹填珊瑚砂地基的工程性质,采用振动碾压和冲击碾压2种方法对不同试验区域进行地基处理,结合多种现场原位检测手段,并实施沉降监测,分析和总结碾压方式对珊瑚砂地基力学变形特征的影响规律。试验结果表明:振动碾压20遍以上,加州承载比(CBR)可达38%;而经过30遍冲击碾压,CBR值仅为28%。经30遍振动碾压后,未修正的地基承载力特征值在270 kPa以上,土基反应模量达到106.68 MN/m³,且碾压沉降变形趋于稳定。碾压遍数相同时,振动碾压后的珊瑚砂地基承载力及抗变形能力明显高于冲击碾压处理区域,振动碾压法相比较于冲击碾压法更适宜于珊瑚砂地基处理。振动碾压区域的现场浸水试验结果表明珊瑚砂地基水理性质稳定,不易受到地表水变化对其变形性质的影响。研究结果为指导岛礁吹填珊瑚砂地基处理及类似工程提供借鉴和参考。     

密度及应力水平对珊瑚砂强度变形特性影响

为研究密度与应力水平对珊瑚砂强度和变形特性的影响,利用三轴仪,对珊瑚砂试样开展了一系列不同密度、不同应力水平条件下的三轴固结排水剪试验。根据试验结果分析了珊瑚砂密度和应力水平对其应力应变、体积变形特性及强度特性等的影响。结果表明,不同相对密度的试样均表现出剪胀特性,同一初始密度的试样,围压越大其剪胀现象越不显著。珊瑚砂初始切线模量随着围压和相对密度的增大而增大,可近似用直线表示,并建立了初始切线模量与相对密度和围压的关系式。相变点应变随围压的增大而增大,随相对密度的增大而减小。珊瑚砂强度指标φ₀和Δφ随着相对密度的增大而呈线性增大趋势。     

基于多相复合材料的混凝土导热系数预测模型

混凝土温度场分析是混凝土结构耐久性以及服役寿命预测的重要依据,而导热系数则是确定时变温度场分布的主要参数。考虑材料组成的非均质性,将混凝土视为由连续相水泥砂浆、分散相粗骨料以及二者薄弱界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,并基于复合材料导热系数模型,建立了混凝土及其组成单元(水泥砂浆和ITZ界面)导热系数的计算模型;在此基础上,对比分析了水灰比、粗骨料体积分数、砂率、饱和度和界面热阻等因素对混凝土导热系数的影响规律。结果表明:混凝土导热系数随饱和度、粗骨料体积分数的增加而增大,随水灰比的增大而减小;考虑界面热阻的混凝土导热系数预测模型,能够更好地揭示饱和度与砂率对混凝土导热系数的影响机理。