碳纳米管/环糊精金属有机骨架协同强化混合基质膜的CO2分离

为了实现混合基质膜中CO₂的高效分离,设计了羧基化多壁碳纳米管(CNT)和氨基化β-环糊精金属有机骨架(β-CD MOF)双填料(CM),并将其引入磺化聚醚醚酮(SPEEK)基质中,在膜内同时构建CO₂扩散通道和亲和位点,增强了混合基质膜的分离性能。采用FTIR和BET表征了CM的化学结构和孔结构,借助膜的SEM、FTIR和力学性能表征了填料-聚合物界面相互作用。研究了CM的合成比例、含量、压力、温度和混合气等因素对混合基质膜分离性能的影响。结果表明：CM与SPEEK之间具有良好的相容性并为气体分子提供了快速的传递通道。在改性CNT与MOF的质量比为5∶5、添加量为7%(质量)以及0.1 MPa和25℃的条件下,混合基质膜的分离性能最优,CO₂渗透性为844 Barrer,CO₂/N₂选择性为84,与纯SPEEK膜相比,分别提升了178%和163%,超过2019年上限。羧基化CNT的直孔通道缩短了CO₂的扩散路径,同时改性β-CD MOF表面的氨基载体提升了CO₂的溶解性,两者协同提高了混合基质膜的分离性能。此外,负载双填料的膜比单独负载相同含量的羧基化CNT或氨基化MOF的膜具有更好的分离性能。在360 h的测试过程中,混合基质膜保持较好的分离稳定性。     

基于黏性土的静压沉桩受力特性室内模型试验研究

将增敏微型光纤光栅传感器(以下简称FBG传感器)、土压力传感器成功应用于静压桩室内模型试验中,对贯入黏性土地基中双壁开口试桩TP1压桩力、桩端阻力、桩身内外管轴力、内外管侧摩阻力、单位侧摩阻力等的发展变化情况进行了监测。试验结果表明:FBG传感器、土压力传感器能较好地监测沉桩过程中的桩身受力状态。开口试桩TP1的压桩力、桩端阻力、桩内外管侧摩阻力均随着沉桩深度的增加而逐渐增大,而不同贯入深度下的内外管桩身轴力逐渐递减且斜率逐渐减小。静力沉桩过程中土塞逐渐形成并趋于稳定,沉桩结束时土塞高度超过3L/100。在沉桩过程中,随着贯入深度的增加,同一沉桩深度处桩侧水平应力逐渐释放,桩侧摩阻力出现"退化效应"。沉桩结束时,外管侧摩阻力值是内管侧摩阻力值的3倍。     

基于FBG传感技术的砂土中管桩土塞效应测试

为了探索光纤光栅传感技术在双壁开口管桩贯入过程中土塞效应的适用性,采用增敏微型光纤光栅传感器,在大尺寸模型试验箱中进行了静力压桩下双壁开口模型管桩的土塞效应测试。试验模型管桩高为1 065mm,厚度为20mm,模型材料选用铝管,管桩贯入到密实状态的砂土中。沿内、外管对称布置26个光纤光栅测点,通过改变桩靴形式,采集贯入过程土塞高度和应变数据,分析了不同桩靴形式下管桩的土塞高度、桩内和外侧摩阻力等贯入特性,研究了静压作用下管桩的土塞效应。结果表明,光纤光栅适用于双壁开口管桩的土塞效应测试要求,能准确体现管桩的应变大小及桩内、外侧摩阻力等贯入特性。     

纳米SiO_2溶胶缓解油井水泥高温强度衰退的作用机理

油井水泥石强度衰退是高温固井所面临的主要难题之一,而添加纳米SiO_2能否缓解水泥石的高温强度衰退以及其作用机理是什么,还有待于验证和确认。为此,通过室内试验,基于X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪分析水泥石的矿物组成、微观结构和水化产物的元素,测定了高温条件下(150℃/35 MPa)纳米SiO_2溶胶对G级油井水泥石抗压强度的影响及变化规律,据此研究纳米SiO_2溶胶在高温下对水泥水化产物的作用机理。研究结果表明:①纳米SiO_2溶胶可以提高G级油井水泥浆的稠度系数,对水泥浆的流变性会产生不利的影响;②在高温养护初期,纳米SiO_2溶胶会降低水泥石的抗压强度,但加入纳米SiO_2溶胶的水泥石的抗压强度不会随着养护时间的增加而产生明显的变化;③加入少量纳米SiO_2溶胶的G级油井水泥中的纳米SiO_2颗粒吸附在水泥矿物表面阻碍水化反应,能够缓解水泥水化产物的高温脱水变质,纳米SiO_2颗粒还可以提高水泥微观结构的致密性;④加入大量纳米SiO_2溶胶的G级油井水泥中的纳米SiO_2与氢氧化钙发生火山灰反应生成一种新型的、结构松散的薄片蜂窝状CSH产物,难以提供较高的抗压强度。结论认为,纳米SiO_2可以作为水泥添加剂以缓解油井水泥高温强度衰退,该研究成果为高温固井水泥浆体系的设计提供了一条新的思路。     

基于桩土界面的静压桩沉桩效应与承载特性室内试验研究

饱和黏性土地基中桩土界面的受力特性会对静压桩沉桩效应及长期承载力的发挥产生重要影响。通过黏性土地基中桩身表面嵌入式安装硅压阻式传感器的静压桩模型试验,分别对开口和闭口静压桩沉桩和加载过程的桩土界面超静孔隙水压力和有效径向应力进行研究。结果表明：在沉桩过程中,桩土界面超静孔隙水压力及有效径向应力随入土深度逐渐增加,沉桩结束时增量幅值随着h/D(h为传感器距桩端距离,D为桩径)增大而减小,同一h/D位置处闭口桩的增量幅值大于开口桩的;同一入土深度处,桩身不同h/D位置处桩土界面有效径向应力存在退化现象,且随着h/D和入土深度的增加退化越明显。在加载过程中,h/D=1和h/D=5位置处桩土界面超静孔隙水压力相比沉桩结束时减小,且随着h/D增大,减小幅度也增大;同一h/D位置处,桩土界面有效径向应力增量幅值随着桩顶施加荷载值增加而增大。沉桩过程和加载过程桩土界面超静孔隙水压力和有效径向应力均随着h/D的增加而减小,不同h/D位置处桩土间的有效径向应力变化是沉桩和加载过程桩土界面受力机理不同的重要原因。     

基于ARM的双平板导热系数测定仪的研制

现有的平板式导热系数测定仪存在测量时间长,操作不便等问题.针对这些问题,本课题研制了一种以微处理器ARM为核心的新型双平板式导热系数测定仪.其方法是通过嵌入式 C/OS-Ⅱ实时操作系统和友好的人机界面实现仪器的全自动控制、数据采集和处理以及导热系数的计算、显示和打印输出.其测量精度符合导热仪国家标准,并具有测量时间短、数据准确、自动化程度高、体积小等优点,是现代化的智能仪器.该仪器可以广泛用于耐热和保温材料的生产企业、相关质量检验部门和单位、高等院校和研究所等科研单位.     

基于FBG传感技术的黏性土中静压沉桩阻力测试

为了探索光纤光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)传感技术在黏性土中静压管桩沉桩阻力测试的适用性,在均质黏性土中进行了模型管桩静力压入试验。数据测试采用增敏微型光纤光栅应变传感器和双模式光纤光栅土压力传感器,基于FBG传感技术采集应变数据,分析沉桩过程桩端阻力和桩侧阻力贯入特性。通过改变桩长、桩径及开口和闭口,对比分析基于FBG传感技术的静压管桩的贯入过程差异。研究结果表明,FBG传感技术对黏性土中静压沉桩阻力的测试性能优越,能够准确体现静压管桩的贯入特性,清晰反映桩端阻力和桩侧阻力随桩径、桩长及开口和闭口的变化过程,这对静压管桩的模型试验与工程设计具有较大的参考价值。     

黏性土中静压沉桩过程桩端阻力试验研究

为准确分离黏性土中静压沉桩阻力中桩端阻力和桩侧阻力,通过在模型桩桩端安装轮辐式压力传感器,对沉桩过程中桩端阻力进行了精确测量。试验结果表明:桩端阻力随沉桩深度的增加呈逐渐增长的趋势;沉桩过程中桩端破土产生桩端阻力,桩端阻力最终为2.054kN;黏性土中的静力压桩结束时,桩端阻力承担了62.3%的荷载。总桩侧摩阻力随沉桩深度的增加逐渐增大;随着沉桩深度的增加,桩周土的侧压力逐渐增大,从而使桩侧摩阻力增大。研究结果可为桩基础设计提供参考。     

光纤光栅和静态电阻在静压模型管桩测试中的对比试验研究

为了提高光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratin g,简称FBG)应变传感器测量精度,针对光纤光栅传 感器在模型管桩试验应用情况,提出了一种光纤光栅传感器理论灵敏度系数和实验灵敏度系 数应变标定方 法。该方法通过实验标定微型光纤光栅应变传感器的灵敏度系数,与理论分析传感器灵敏度 系数进行对比, 同时在模型管桩安装传感器位置粘贴应变片。实验结果表明,标定后的FBG应变传感器测试 结果更加准确, 为基于FBG应变传感器的模型管桩监测技术奠定了基础。同时,该方法适用于FBG传感器应 用与模型管 桩前的标定,可以得到准确反映模型管桩受力变形的真实数据,提高了光纤光栅传感器在模 型管桩试验中 的测量精度。同时,该方法简单、易操作,为光纤光栅传感器在试验和工程中应用奠定了基 础,加快了FBG 传感器在模型管桩荷载传递监测应用的步伐。     

基于光纤光栅的双壁开口模型管桩测试技术研究

针对光纤光栅传感器在模型管 桩试验应用情况, 提出了一种光纤光栅传感器理论灵敏度系数和实验灵敏度系数应变标定方法。结合理论分析 ,在封装FBG 应变传感器前,对模型管桩内、外管进行有限元Abaqus应力分布模拟分析,得到双壁开口模 型管桩对封装 FBG应变传感器没有影响,提高了实验应变测量精度。对模型管桩封装后的FBG应变传感器进 行标定实验, 每次按200逐级加载后并卸载,循环加载5次,得到内外管FBG传感器 应变灵敏度系数分别为2.15 pm/με、2.24 p m/με,且线性度 均达到0.999以上。该方法简单、易操作,可用于光纤光栅应变传感 器在模型管桩试验前的标定,为光纤光栅传感器在试验和工程中应用奠定了基础。