煤矿井下灾区水凝胶密闭填充材料性能研究

针对目前矿井密闭填充材料在应用中的局限性,采用双溶液混合法制备了新型水凝胶密闭填充材料,研究了该材料胶凝时间影响因素、热稳定性与力学性能等.结果表明：胶凝温度每升高10℃,材料的胶凝时间大约减小1/2-1/3;且与引发剂浓度的-1/2次方成正比,与促凝剂含量呈一次线性关系.材料的失水率随加热时间增长呈线性增大,与加热温度的二次方成正比,与引发剂含量基本没有关系.另外,材料的变形率与单体添加量、交联剂浓度、促凝剂含量有关,弹性模量出现阶段性的变化,且分界点一般出现在纵向形变为50%的点处.     

矿用防灭火凝胶泡沫的研究

为了解决煤矿自燃和瓦斯防治的难题,研制出煤矿用材料——凝胶泡沫.采用Ross-Miles法对不同发泡剂进行比较,筛选出一种使用量少、发泡能力强的凝胶泡沫用发泡剂,0.3%～0.5%的使用量发泡高度可达22cm以上.配制出成胶时间可控、凝胶强度大的胶凝剂和交联剂.实验结果表明:凝胶泡沫稳定时间长,在常温常压下10d不脱水,增加了防灭火效果的耐久性;结合凝胶和泡沫的封堵能力,能有效的阻止瓦斯从煤体中释放.通过阻化实验表明,凝胶泡沫能有效的减缓煤的氧化放热速率,抑制煤温的升高,阻化率达到62.23%,很好的抑制了CO在自燃过程中的释放量.     

泡沫混凝土结构粉化表征及其分析

采用铅笔硬度法对泡沫混凝土粉化程度进行了表征,并利用水分蒸发率、SEM、DTG/TG等方法分析了产生粉化的原因。结果表明,泡沫混凝土的铅笔硬度值小于6B时,表明其已产生粉化;低密度泡沫混凝土(小于500kg/m3)容易产生粉化;泡沫混凝土密度越小,早期水分蒸发率越大,24h水分蒸发率超过40%以上时,产生粉化,水分早期快速蒸发是造成泡沫混凝土粉化的原因。泡沫混凝土早期失水使结构疏松,导致CO2更容易侵入而产生碳化,通过分析硬化浆体的CaCO3含量可以分析泡沫混凝土的粉化程度。     

碳纳米管/多孔纤维素凝胶材料的制备及其蒸发性能

以微晶纤维素(MCC)为基体材料、碳纳米管(CNTs)为光热转换材料,通过溶胶-凝胶法制备出用于太阳能水蒸发的碳纳米管/多孔纤维素凝胶材料(CNTs-PCG)。扫描电镜图像显示该材料具有蜂窝状的多级孔隙,可以快速吸水。太阳能水蒸发测试和红外热像测试显示该材料在1 kW/m~2的光照强度下,具有优异的蒸发性能与较高的蒸发效率:当CNTs质量分数为0.2%时,CNTs-PCG最高的水蒸发速率为1.274 kg/(m~2·h),是纯水对照组的4.2倍,水蒸发效率为82.3%,材料最高温度可达44.4℃。     

超声场作用下胡萝卜渗透脱水质量传递规律研究

以胡萝卜为原料,探讨了在超声场作用下,浸泡液浓度、渗透时间、温度等因素对胡萝卜—蔗糖溶液固液体系传质速率的影响.通过实验得出了胡萝卜失水率及固形物得率,由此确定了不同条件下胡萝卜失水率及固形物得率常数,基于质量守恒定律建立了胡萝卜渗透脱水传质模型.结果表明:当温度保持不变时,物料的失水率及固形物得率常数随蔗糖溶液浓度的增加而增加,同时温度对高浓度渗透液的影响比低浓度的大;当渗透液浓度不变时,随着反应温度增加失水率常数增加,固形物得率常数降低.失水率随时间变化与可渗出但仍保留在物料中的含水率呈正比线性关系.     

提取温度对亚麻籽胶流变性质的影响

测定了在不同温度下提取的亚麻籽胶的组成、色泽及黏度,通过对不同应用温度下的流变性质的研究,发现亚麻籽胶溶液黏度对温度依赖性很大,升温降温过程中胶黏度表现出明显的不对称性.此外,对亚麻籽胶的胶凝性质也进行了测定,发现亚麻籽胶是热可逆的冷致凝胶,其溶胶-凝胶转变具有温度上的滞后现象.     

基于Landsat 8的开采全周期矿区地表温度反演

为研究非充填开采与充填开采两种开采方式对矿区地表温度影响的差异性,以袁店二矿83、82采区为例、Landsat 8 TIRS为数据源,利用辐射传导方程法(大气校正法)分别对两个采区进行地表温度反演,根据地表温度变化规律判断两种开采方式对地物的影响。研究表明:1)非充填与充填两种开采方式均对各种地物类型造成不同程度的影响;2)不考虑气温对地表温度的影响,非充填开采导致水体温度下降,且下降速率高于充填开采区域,两种开采方式影响下裸地区域地表温度均呈上升趋势;3)充填开采方式作用下水体与植被区域地表温度均高于非充填开采区域;4)两种开采方式作用下建筑物区域的地表温度无显著变化。     

低温下胶结充填体温度场和强度时变规律研究

为了认识矿山低温充填环境对胶结充填体的强度影响机理,采用基于成熟度理论的b4cast有限元软件,对大尺度充填体进行建模分析,获得低温充填环境下胶结充填体温度场和强度的时变规律。通过对胶结充填体进行X射线衍射(XRD)和扫描电镜分析(SEM),揭示了低温下胶结充填体的固化机理。结果表明:在5℃的初始充填温度下,从充填体中心至围岩处,充填体的温度和强度呈现逐渐增大的规律;大尺度充填体内部温度上升的十分缓慢,充填28 d时的中心温度仅达到12. 5℃;通过XRD和SEM分析发现,胶结充填体内的主要水化产物是钙矾石和C-S-H凝胶,低温下钙矾石的生成速率决定着胶结充填体早期强度的发展。     

快速失水条件下纤维素醚改性水泥浆体水化规律

以泡沫混凝土为高吸水性基体,研究了薄层纤维素醚改性水泥浆体在快速失水条件下的水化规律.从水泥浆体表面至与基体界面处,将水泥浆体平均分为3层,利用失水速度、含水率、XRD、FTIR和TG-DSC-DTG等测试方法对每层6h、12 h、1d和3d的试样进行分析.结果表明:水化时间小于6h时,各层水泥浆体快速失水,只在第2和第3层中检测到Ca(OH)2的特征衍射峰.当水化时间大于12 h时,失水速度显著降低,在3层水泥浆体中均可检测到Ca(OH)2的特征衍射峰,且从浆体表层至与基层界面处,水化产物衍射峰的强度不断增大,水化产物C-S-H凝胶中硅氧四面体的聚合态发生变化.随着水化时间延长,水化产物Ca(OH)2的衍射峰和振动峰不断增强.     

三种气相色谱溶胶-凝胶毛细管柱的极性与温度关系的研究

采用表观碳数差ΔC测量了自制的溶胶-凝胶毛细管气相色谱柱的极性.测定结果表明极性的与非极性的色谱柱经过长时间使用后,在不同的温度下固定相的极性不变,这就保证了在不同温度下溶胶-凝胶毛细管气相色谱柱上的出峰顺序不变.