沥青路面裂缝高聚物注浆效果试验评价研究

非开挖式注浆技术采用高聚物双组分材料注浆,能有效填充沥青路面裂缝处半刚性基层和底基层层间脱空,排出结构层水分,密封裂缝,达到补强路面结构层效果。为了评价注浆技术应用效果,通过施工过程注浆孔检测、注浆前后探地雷达图谱测试、弯沉测试以及取芯等方式来评判,结果显示注浆后裂缝处弯沉能降低20%,两侧弯沉差明显减小,三维探地雷达检测显示裂缝注浆后灰度图内部未出现异常信号,无振幅加强现象,证明裂缝处浆液被填充。

高聚物注浆修复的面板堤坝探地雷达波场特征分析

针对高聚物注浆修复堤坝面板脱空病害的修复效果问题,依据实际堤坝面板层间结构和材料介电参数,基于时域有限差分法和完全匹配层边界条件建立了高聚物注浆修复面板脱空堤坝的探地雷达电磁波计算模型,分析了雷达中心频率、面板脱空修复程度及脱空区域大小、面板厚度及配筋等因素对高聚物注浆修复面板脱空堤坝探地雷达波场特征的影响。结果表明:随着激励源中心频率增大,探地雷达剖面图分辨率逐渐增加;随着脱空区域长度增加,探地雷达剖面图中产生的水平状界面反射波增长;随着脱空区域深度增加,探地雷达剖面图水平状反射线之间时间间隔逐渐增大;随着堤坝面板厚度增加,在面板脱空修复区域绕射波和衍射波幅值减小;探地雷达发射的电磁波遇到钢筋时将产生能量较强的绕射波,强绕射波将脱空区域上下分界面的反射波分割开,难以判断反射波的水平长度。根据高聚物注浆修复面板脱空堤坝的探地雷达波场特征,能有效判断堤坝面板脱空区域的高聚物注浆修复效果,有助于解释实际堤坝面板高聚物注浆修复效果的探地雷达图像。

基于高聚物模板的纳滤膜制备及性能研究

研究了水相水溶性高聚物性质对膜性能的影响。实验表明,高聚物亲水性能够有效的调控膜性能。当水相中添加戊二醛(GA)与聚乙烯醇(PVA)时,随着GA添加量的增加,PVA与GA交联度增加,PVA高聚物亲水性下降,水相涂覆后的膜表面接触角增大,经此水相界面聚合后膜性能恶化;当水相中添加0.01%单宁酸(TA)与0.1%PVA时,水相涂覆后的膜表面水接触角为32°,且此时膜性能最佳,水通量达65 L/(m^(2)·h),脱盐率达99.1%;当TA继续添加时,其与PVA之间的过量物理交联出现的溶出物导致膜性能下降;SEM及AFM均表明亲水性高聚物网络能够促使膜表面生成致密的条纹结构,并经XPS测试表明,致密的条纹结构有利于分离层交联度的提高,能够有效的提升膜性能。

HMX基高聚物粘结炸药界面增强的粒径效应

为研究炸药晶体粒径对高聚物粘结炸药(PBX)力学性能及界面增强效果的影响规律,以4种不同粒径HMX(160μm,60μm,25μm和150 nm)为主体炸药,氟树脂为粘结剂,中性聚合物键合剂为界面增强剂,制备了8种HMX基PBX。采用压缩应力应变试验、巴西试验分别获得8种PBX在常温(20℃)和高温下(60℃)的压缩和拉伸力学性能,采用动态热机械分析仪的三点弯曲模式获得储能模量和力学损耗因子,采用扫描电镜对PBX断面进行表征。结果表明,PBX的压缩强度和拉伸强度随HMX粒径的减小而增大,纳米HMX在力学增强方面具有很好的效果。20℃以纳米HMX为基的PBX-nano压缩强度和拉伸强度可分别达到61.3 MPa和5.7 MPa,较以160μm HMX为基的PBX-L可分别提高73.1%和63.5%。添加中性聚合物键合剂后,不同粒径的HMX基PBX压缩力学强度和拉伸力学强度均得到提高,纳米HMX的增强效应尤其显著,PBX-nano-M在20℃和60℃下的拉伸强度分别可达10.4 MPa和5.8 MPa,较PBX-nano可分别提高82.6%和101.4%。当HMX平均粒径从百微米减小至百纳米,炸药件发生界面脱粘/损伤乃至断裂所需的断裂功越大,拉伸力学强度提升幅度越大。

考虑化学反应的高聚物压密劈裂注浆仿真研究

考虑浆液化学反应原理,综合运用扩展有限元理论、修正剑桥模型和高聚物浆液膨胀力计算模型,建立了模拟高聚物在土体中压密劈裂注浆动态过程的二维仿真分析方法。通过模型试验验证了所提出方法的适用性,进而分析了浆液膨胀力、浆脉形态、土体孔隙比随时间变化规律及注浆孔埋深、土体断裂韧度对浆脉扩展过程的影响。结果表明:受高聚物化学反应进程驱动,在浆液与土体耦合作用下,浆液膨胀力初期随时间近似呈线性增长,达到峰值后快速下降并趋于稳定;浆脉长度和宽度发展速度不同步,裂缝启裂至二次扩展阶段,浆脉长度基本保持不变,宽度线性增大,裂缝二次扩展后,浆脉长度近似线性增大,而宽度增长速率趋缓;受浆液挤密作用影响,裂缝两侧一定范围内土体孔隙比显著降低,沿垂直于裂缝面方向,距注浆孔中心越近,孔隙比越小;孔隙比随时间整体呈下降趋势,随着裂缝的扩展和后期膨胀压力的下降,紧邻裂缝面两侧土体孔隙比有一定恢复,随后趋于稳定;随着注浆孔埋深和土体断裂韧度的增加,浆脉长度逐渐减小,宽度不断增大,两者变化速率基本保持不变;浆脉扩展稳定时间随埋深的增大而提前,随断裂韧度的增大而延后。

双向振动下高聚物胶凝戈壁土的动力特性试验研究

地震灾害是我国岩土工程中经常遇到的问题之一,为研究戈壁土受地震作用时的动力特性变化规律,采用大型动静三轴试验系模拟土体在受到地震纵横波共同作用时的激振应力,研究掺入一定量的高聚物胶凝材料后的高聚物戈壁土受双向振动作用下各因素对戈壁土动剪切模量、阻尼比及残余变形的影响。研究结果表明:双向振动下,动剪切模量随动剪切应变的增长逐渐减小,随径向动应力比增加,动剪切模量呈现出先增后减的趋势;围压和固结比与动剪切模量呈现出正相关;相位在0°~180°内增长时,双向振动作用下的试样动剪应力增大,动剪切模量随之增加,而阻尼比受各因素的影响较小。高聚物胶凝戈壁土的残余变形随高聚物质量比的增大而迅速减小;在相位差为180°时的动残余体应变和残余剪应变均增大。研究结果初步探明了高聚物胶凝戈壁土在双向振动下的动力变形特性,可为高聚物胶凝戈壁土的应用及工程抗震设计提供参考。

共轭高聚物双分子结构中激子电致解离的动力学研究

通过绝热动力学方法,研究了共轭高聚物双分子结构中激子对外加电场的响应.当外电场强度超过某个临界值时,激子会被解离成一对自由的电子与空穴.对于双分子结构中的激子,其临界解离电场除了受电子与电子相互作用以及电声相互作用影响之外,还受分子间相互作用的影响.由动力学演化的计算得到,激子临界解离电场强度随分子间相互作用强度的增大而呈非线性降低;随电子与电子相互作用强度的增大呈非线性减小的变化;但是,随电声耦合强度的增大却呈现出线性增大的变化.

砂土边坡的速凝高聚物微型抗滑桩加固效果研究

针对常规混凝土凝固较慢、工期长、施工复杂等缺陷,提出速凝高聚物微型抗滑桩加固边坡的新思路,开展高聚物微型抗滑桩加固砂土边坡的模型试验与数值模拟研究。结果表明,在数值模拟中,将Mohr-Coulomb强度参数转换为Drucker-Prager强度参数时,应力洛德角取0能够更准确地反映边坡岩土体的强度特征;模拟得到的各边坡工况的位移、变形发展过程和破坏特征都与试验结果较为吻合,在一定程度上验证了数值模拟的准确性;在施加了5级水平推力(1 500 N)后,单排高聚物微型抗滑桩加固后的坡脚、坡中和坡顶的实测位移分别比加固前减小了33.4%、33.3%和33.3%,而双排桩加固后的坡脚、坡中和坡顶的实测位移分别比加固前减小了55.9%、53.4%和43.4%。加固前的坡面呈现波浪状的变形特征,加固后的坡体变形显著改善。在水平推力达到1 800 N时,单排桩工况中的桩体断裂,而当水平推力达到2 400 N时,双排桩工况中的后排桩首先发生断裂。研究结果验证了速凝高聚物微型抗滑桩在边坡加固中具有一定有效性和可行性。

高性能高聚物黏结炸药压制成型研究进展与展望

压装型高聚物黏结炸药(PBX)因具有优异的爆轰性能和力学性能而被广泛应用于现代高效毁伤武器战斗部。未来作战环境和战略需求的不断变化,促使压装型PBX朝着高质量、高安全、高效率成型制造的方向发展。综述了压装型PBX在成型质量与性能调控、压制安全性、自动化制造三方面的相关研究现状及面临的问题。首先探讨了PBX在成型质量与性能调控方面的研究进展,包括炸药颗粒致密化演变规律与密度均匀性、损伤演化机制与界面性能调控、残余应力检测与调控;进而分析讨论了PBX的压制安全性以及在数字化和自动化制造方面的研究现状;最后基于对研究现状的分析,展望了PBX压制成型领域未来的发展趋势与面临的挑战。

温度对自膨胀高聚物浆液在裂隙中扩散行为影响试验研究

为了研究温度对膨胀型聚氨酯高聚物注浆材料在裂隙中扩散特性的影响,设计了平板裂隙注浆模型试验装置,以一种工程中应用的聚氨酯高聚物浆液为对象,开展了高聚物注浆系列试验,测试了不同浆液预热温度、环境温度、注浆量条件下高聚物浆液在平板裂隙中的扩散特性,得到了不同工况下浆液扩散速率、扩散范围以及浆液和裂隙壁内温度分布随时间变化情况。分析结果表明:浆液预热温度对高聚物扩散过程具有重要影响,相同注浆量条件下,预热温度越高,浆液扩散速率越快,初凝时间越早,浆液扩散半径随着预热温度的升高逐渐增大,低温下浆液扩散半径显著低于高温下的试验结果;浆液扩散过程与其化学反应进程不完全同步,其化学反应终止时间晚于浆液初凝时间;浆液温度随时间呈现先升高然后逐渐下降、变化速率由快至慢的演化特征,同一时刻注浆孔中心处温度最高,沿径向逐渐递减;浆液升温速率和温度峰值随预热温度和环境温度的升高而增大;浆液扩散过程中高聚物与裂隙壁间存在明显热传导效应。试验结果对于高聚物裂隙注浆机理研究和注浆技术研发具有参考作用。

高聚物粘结炸药模压成型的数值模拟研究进展

为给高聚物粘结炸药(polymer bonded Explosive,PBX)实际生产工艺参数制定和品质调控提供精确指导,梳理基于连续介质假设和微粒学观点2种方法的PBX压制成型数值模拟研究进展,介绍炸药晶体颗粒与粘结剂的物性模型、微结构损伤表征与演化,以及PBX在机械载荷作用下力学行为的相关理论;从PBX的材料特性以及散粒组合复合材料的特殊几何结构等角度,分析PBX压制理论研究的难点,提出基于统计学概念的PBX压制变形与损伤分析的设想。结果表明:数值模拟可克服物理实验的限制,从而得到PBX在热-力耦合作用下的重要信息。

高聚物粘结炸药压制成型工艺实验研究综述

为提高高聚物粘结炸药(polymer bonded explosive,PBX)药柱生产安全性以及弹药的毁伤威力,对压制成型方法进行分析。介绍药柱密度与力学性能关系的研究现状,并分别介绍成型方法和工艺参数对药柱成型质量影响、压制成型过程炸药颗粒损伤2方面的研究进展。结果表明,该研究可为PBX压制成型机理的深入研究和技术开发提供参考。

高聚物胶凝戈壁土的动残余变形特性试验研究

高聚物胶凝戈壁土是将高聚物与戈壁土按一定比例拌合而成的,可有效提高戈壁土的力学性能。为研究高聚物胶凝戈壁土的动残余变形特性,采用中型动三轴试验研究了高聚物质量比、围压、固结比和动应力比等对高聚物胶凝戈壁土残余剪应变和残余体应变的影响。结果表明:高聚物胶凝材料能有效降低戈壁土的动残余变形,高聚物胶凝戈壁土在经受30次循环荷载后产生的残余剪应变为天然戈壁土的15.0%~18.8%,残余体应变为天然戈壁土的12.1%~22.2%;掺入高聚物质量比为3%和12%时,残余剪应变的减小幅度为85.0%、95.2%,残余体应变的减小幅度为87.9%、95.5%,且高聚物质量比越大,减小幅度越大。采用投影寻踪回归(projection pursuit regression,PPR)分析了各影响因数对残余变形的影响权重,得出高聚物胶凝戈壁土动残余剪应变和残余体应变的影响权重依次为高聚物质量比、围压、动应力比和固结比。采用指数函数对高聚物胶凝戈壁土的残余变形与振次的关系进行拟合,建立了能反映高聚物质量比影响的高聚物胶凝戈壁土的修正残余变形模型。

新型高聚物微型桩加固工程斜坡的抗滑性能模型试验研究

基于高聚物材料成型快、力学性能优异与微型桩施工非开挖、扰动小、场地适应性强的特点,提出一种用于工程斜坡突发滑坡灾害防治加固的新型高聚物微型桩技术。通过自主设计的工程斜坡加固模型试验装置,开展不同设计方案下高聚物微型桩加固效果试验,分析高聚物微型桩的抗滑性能、加固机理、桩体破坏形式与受力变形特征。研究结果表明:高聚物微型桩成型快,具有优异的强度性能,能够有效提高滑坡体的承载能力。在滑坡推力的作用下,桩身呈现出“S”型变形,变形区域主要集中在滑面附近,桩体会发生一定程度的偏转。不同埋深处桩体的剪力与弯矩沿滑面整体呈对称三角形分布,靠近滑面附近的剪力与弯矩最大。在无筋和加筋2种方案下,滑坡体所能承受的极限荷载分别为35 kPa和50 kPa,桩体偏转角度分别为2°和1°,加筋后,桩体承受的最大剪应力约为无筋桩体的1.55倍,其最大弯矩约为无筋桩体的2.75倍。

气相色谱-质谱法测定电子废品回收件高聚物中的5种十二氯代阻燃剂

建立了气相色谱-质谱同时测定电子废品回收件高聚物中灭蚁灵、得克隆602、得克隆603、顺式得克隆以及反式得克隆5种十二氯代阻燃剂的方法。以N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为提取液,超声辅助提取方式可使丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚丙烯(PP)、硅橡胶材质阳性样品溶解,目标物提取率为86.6%~95.3%;聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材质阳性样品采用微波辅助方式提取,目标物提取率为79.7%~87.0%。提取液经硅胶固相萃取小柱净化,可降低杂质对质谱的干扰。结果表明,5种目标物在0.15~50 mg·L^(-1)浓度范围内与响应值呈较好的线性关系,相关系数均在0.996以上,对4种阳性样品分别重复测定7次,5种目标物的变异系数均在3.1%~7.4%范围内。在空白样品中添加3个浓度水平的标准物质,添加回收率在81.7%~112.2%范围内。该方法灵敏和高效,适用于电子废品高聚物回收件中5种十二氯代阻燃剂含量的测定。

掺粉煤灰和高聚物纤维的水泥稳定再生基层料性能试验研究

为了有效评价掺入粉煤灰和高聚物纤维的水泥稳定再生基层材料的性能,通过制作水泥稳定再生料、掺粉煤灰的水泥稳定再生料以及掺粉煤灰和高聚物纤维的水泥稳定再生料试件,开展抗压强度、收缩性能、破坏应变以及抗裂性能试验研究。结果表明:纤维的加入可以提高再生料的早期强度、显著改善变形能力并提高其破坏应变,但纤维存在最佳用量;粉煤灰的加入可以降低再生料的收缩系数;复合使用粉煤灰和高聚物纤维可以将混合料抗收缩开裂系数提高60%以上。

高聚物粘接炸药的超声特性数值方法研究

高聚物粘接炸药(PBX)作为航天工程中的一种功能性复合材料,其可靠性关系着装备的性能稳定及使用安全,它的失效往往会导致严重事故,造成人员伤亡及财产损失。文章通过Voronoi方法建立了脆性颗粒-粘弹性粘接剂构成的两相复合材料模型,模拟了内部颗粒的分布及形貌的随机性,并以确定的各相本构参数建立了单颗粒及Voronoi代表性单元(RVE),探究了超声波在Voronoi单元及粘接剂中声特性参数的变化,在较大频率处有效预测了试验材料的衰减系数及声速,并对含裂纹模型的超声非线性特征进行了模拟及验证试验,为后续类PBX复合材料的超声无损检测方法提供理论基础。

珊瑚钙质砂-聚氨酯高聚物复合体蠕变村山流变模型改进

聚氨酯高聚物注浆可显著提高珊瑚钙质砂地基承载力,但目前缺乏模型准确描述注高聚物浆液加固后珊瑚钙质砂地基的蠕变。本文中推导了改进村山流变模型的理论公式,对复合体蠕变进行分段描述,采用一个与应力大小及时间有关的反比例函数代替传统村山流变模型中的黏滞系数。设计了室内蠕变单轴压缩试验,分别在100 kPa,200 kPa和400 kPa轴向应力下测定并建立了珊瑚钙质砂-高聚物复合体的蠕变量与蠕变时间的关系。试验结果表明:改进村山流变模型可有效描述珊瑚钙质砂-高聚物复合体蠕变全过程,当蠕变时间小于临界时间时,传统村山流变模型有效;当蠕变时间大于临界蠕变时间后,传统村山流变模型偏差随着时间增长而增大,而改进村山流变模型预测值与实测值具有很好一致性;复合体所处的应力水平越高,蠕变量越大,发生加速蠕变的时间也越早。

高聚物管道流超大尺度结构特征实验研究

高聚物减阻在管道输送中发挥着重要作用。管道湍流中的相干结构与高聚物减阻机理密切相关。实际工程中的管道流动大多为高雷诺数流动,高雷诺数管道流中最主要的含能相干结构为10倍管径量级的超大尺度结构。本文对高雷诺数高聚物管道流中的超大尺度结构进行实验研究。开展了4种高聚物浓度(以质量分数表征)、3种雷诺数共12组TR-PIV(Time-Resolved Particle Image Velocimetry)实验,使用预乘谱对超大尺度结构的尺度和强度特征进行了分析。研究结果表明:在相同雷诺数下,随着高聚物浓度增大,中心流区超大尺度结构的尺度和强度均明显增大,且与大尺度结构的强度之比也显著增大;在较高浓度下,超大尺度结构取代大尺度结构,成为了外区的主导含能结构。

热循环对TATB基高聚物粘结炸药性能的影响研究

在-40^+75℃条件下对TATB基高聚物粘结炸药进行了热循环试验,并在试验前后对炸药试件的尺寸、力学性能及爆轰性能进行了测试。结果表明:TATB基高聚物粘结炸药在热循环后尺寸出现了长大,随着循环次数的增加,其尺寸长大的速率明显变缓;由于界面脱粘,其模量、强度和蠕变性能在热循环后也出现了一定程度的下降;热循环试验后,TATB基高聚物粘结炸药试件的孔隙率增大,其冲击波感度略有升高,但其爆速变化不明显。