不定型煤基活性焦制备及预处理影响研究

我国煤炭燃烧排放大量的SO2和NOx等导致了严重的空气污染,需要寻找一种清洁高效的烟气联合脱硫脱硝技术.煤基活性焦因其脱除效率高,再生能力强等诸多优点备受关注,但目前的研究主要集中在柱状和粉末状活性焦上.为研究大粒径煤基活性焦的制备参数和预处理对活性焦理化特性的影响,对原煤颗粒进行高温空气预氧化处理,并通过炭化-水蒸气活化两步法制备活性焦.结果表明:低温长时间活化可使炭化料内部孔隙充分刻蚀,显著提高比表面积和孔容,以水蒸气作为活化剂有利于微孔和介孔协同发展,适合制备大粒径分级孔结构活性焦.700℃活化3 h制得的府谷煤活性焦比表面积为429.54 m^(2)/g,介孔占比27.80%;850℃活化3 h制得的大同煤活性焦比表面积为892.20 m^(2)/g,介孔占比21.46%.高温空气预氧化能够改变原煤内部结构,对府谷煤颗粒在200℃下预氧化15 h后,氧化煤内部成分和结构基本稳定,脂肪结构被消耗的同时生成了大量含氧官能团.预氧化处理对炭化过程的影响较为显著,氧化煤在炭化过程中热塑性特征显著降低,减少了焦油对孔隙的堵塞,此外,含氧官能团的交联作用也促进了煤中大分子的缩聚和孔隙的形成,从此促进初步孔隙的发展.虽然预氧化使得活性焦的比表面积和孔容都有所增大,但活化剂和样品之间的成孔路径未产生改变.

持续负温(-5℃)养护条件下含气混凝土性能劣化及孔结构发展规律试验研究

通过对比负温养护、标准养护条件下5种不同含气混凝土试块在不同龄期下的抗压强度值及内部孔结构,分析持续负温(-5℃)养护条件下含气混凝土抗压强度的发展规律,针对持续负温(-5℃)养护条件,对少害孔的范围进一步明确;并从混凝土内部孔隙分布状况对引气类混凝土普遍存在的强度缺失进行研究。试验结果表明:持续负温(-5℃)条件养护对含气混凝土抗压强度的增长有明显的抑制作用,相同引气剂掺量下混凝土试块强度均小于标准养护试块的强度;同种养护条件下,受引气剂影响,混凝土的强度与引气剂掺量间均呈现负相关;在负温养护环境条件下,实验中设置的最高掺量(0.2%引气剂掺量组别)含气混凝土结构整体密实性因浆体内部孔隙数量的增加而减弱,对混凝土自身的强度有一定影响,但引气剂的加入对负温环境混凝土的抗冻作用不可忽视。为了分析负温环境与引气剂掺量之间的平衡性,通过对含气混凝土在不同养护条件下孔结构发展规律的研究,在保证含气混凝土抗压强度劣化程度低、孔径结构相对优化的前提下,明确了负温(-5℃)条件下含气混凝土引气剂的最优掺量。

碱激活地聚物泡沫混凝土稳定性的试验研究

采用试验和分析法,研究了低密度(500 kg/m 3级)碱激活地聚物泡沫混凝土(alkali-activated geopolymer foamed concrete,AAGFC)稳定性的影响因素、失稳机制及新拌AAGFC浆料稳定性对其硬化性能的影响。结果表明,AAGFC浆料的初始屈服应力对其稳定性的影响较初凝时间更显著;初始屈服应力较高的AAGFC浆料稳定性更高。当AAGFC浆料稳定性较高时,对应的硬化AAGFC试样具有孔径更小且分布更均匀的气孔结构。气孔特征对硬化AAGFC抗压强度的影响较基体强度影响大,具有孔径更小且均匀的气孔特征的AAGFC-1的抗压强度较AAGFC-3提高20.28%。

瓦斯隧道气密性机制砂混凝土的配制与研究

通过掺入气密剂,配制适用于瓦斯隧道的气密性机制砂混凝土,并研究其对水泥水化的影响,运用等温量热仪、X射线衍射仪、热重分析仪、扫描电镜和压汞法对水泥水化放热及水化产物进行分析。结果表明:相较未掺时,掺入气密剂混凝土表观渗透率由497.50×10^(-18) m^(2)减小为29.16×10^(-18) m^(2),抗氯离子渗透系数减小了54.96%,56 d干燥收缩减小了8.63%,56 d抗压强度提高了11.2%。掺加气密剂对水泥净浆水化产物的生成无不利影响,同时明显减少了水泥净浆水化产物内部的大毛细孔(100~1000 nm)数量,使水化产物更密实,并改善了混凝土界面过渡区结构,从而提高了混凝土的强度、气密性及耐久性。

经编贾卡鞋面材料的孔隙特征与透气透湿性研究

为探究经编贾卡鞋面材料网孔组织设计、织物孔隙特征、鞋材透气透湿性能三者之间的关联规律,依据特定的贾卡意匠图设计,制备6种不同结构的鞋材样品进行测试,从表面孔隙率、体积质量与平均孔径描述织物孔隙特征,并对比分析对鞋材透气透湿性能的影响。结果表明:意匠设计中厚组织比例的增加会降低织物表面孔隙率并增加体积质量,进而降低鞋材的透气透湿性;网孔组织比例的增加会增加织物表面孔隙率,并降低体积质量,进而增强其透气透湿性;同等织物厚度下有网孔组织设计的鞋材透气透湿性显著优于无网孔组织设计,但同等网孔比例设计下平均孔径更大的鞋材透气透湿性能更优。

引气剂调节水泥基微膨胀材料波阻抗的研究

为满足施工要求制备与各类较硬岩石波阻抗匹配的水泥基微膨胀回填材料,采用普通硅酸盐水泥、矿粉、中级砂等为原料,引气剂为密度和波速调节材料,通过改变水胶比、砂胶比与引气剂质量分数,探究其对水泥基微膨胀材料抗压强度、密度、波速和波阻抗的影响规律;测量各组材料的流动度和竖向膨胀率是否满足回填施工要求;通过微观测试,探究引气剂质量分数对水泥基微膨胀材料内部孔隙结构与孔隙率的影响规律。结果表明:引气剂的加入在水泥基微膨胀材料内部引入气泡,随引气剂质量分数增加,水泥基微膨胀材料内部孔隙率逐渐增大,抗压强度、密度、波速与波阻抗均下降;所制备出的水泥基微膨胀材料可满足的波阻抗范围为4.67~10.3 kt·m^(-2)·s^(-1),能够匹配各类常见较硬岩石波阻抗;对水泥基微膨胀材料28 d波阻抗进行多元线性回归分析,得到精度较高的回归模型,实际应用时注浆效果较好,可用于岩石波阻抗匹配材料的快速制备。

单面纬编织物变化孔隙率结构设计与透气导湿性能评价

为优化夏季用轻薄但效应单一的平针结构针织物的热湿调节功能,采用不同粗细的涤纶与氨纶搭配,通过原料细度、织物密度以及孔隙率调节,设计开发9种变化孔隙的单面纬编结构织物。研究原料、织物结构和孔隙对织物透气、吸湿等热湿舒适性能的影响。结果表明,孔隙特征与织物透气导湿性能呈现明显关联。织物体积质量在200~400 kg/m^(3)之间,体积质量越小,透气率越高。在机型原料相同的情况下,局部使用细纱会使织物表面孔隙占比上升,织物组织结构影响平均孔径,孔径最大可以达到105μm。在织物组织结构相同的情况下,织物平均孔径与单向水分传递指数和透湿率均呈现正相关;织物水分蒸发速率与织物体积质量和表面孔隙率也呈现正相关性。模糊综合评价的结果表明,对于单面添纱织物来说,添加氨纶虽然能增强单向导湿性能,但氨纶收缩织物孔隙,增加厚重,使透气效果降低,故在原料不含氨纶且织物表面孔隙率较高的情况下,织物的透气导湿性能最优。

不同二次养护方法对混凝土透气性和孔结构特征的影响

为研究不同二次养护方法对混凝土透气性等性能的影响,设计了4种二次养护方式(空气养护、水养护、标准养护及饱和石灰水养护),测试了养护方式对蒸养混凝土的抗压强度和透气性等性能参数的影响;同时,结合图像处理和扫描电镜技术,分析了混凝土孔结构分布及内部微观结构。结果表明,空气养护下混凝土的抗压强度和水化程度增加速度最慢,性能最差;由于浸出效应,标准养护试件的密实性和抗渗性稍优于水养护和饱和石灰水养护;二次湿养护(标准养护、水养护和石灰石养护)可显著降低蒸汽养护混凝土的大孔占比,使微观结构更加致密。

改性聚醚引气剂的制备及其对盾构管片混凝土性能的影响

以顺丁烯二酸酐、多种脂肪酸、不同分子质量的聚乙二醇、苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺等为主要原料制备了改性聚醚引气剂,研究了改性聚醚引气剂和2种常用引气剂(十二烷基硫酸钠、改性松香热聚物)对盾构管片机制砂混凝土性能的影响。结果表明:3种引气剂中,改性聚醚引气剂的起泡效果最佳,泡沫稳定性高且经时损失小,有利于增大混凝土的含气量和坍落度;当引气剂折固掺量均为0.01%时,改性聚醚引气剂可明显改善混凝土内部孔结构,使混凝土的抗压强度、抗水渗透性和抗氯离子渗透性能均有所提高,批量生产的盾构管片质量符合CJJ/T 164—2011《盾构隧道管片质量检测技术标准》的要求。

聚四氟乙烯覆膜滤料滤膜耐喷吹性能研究

通过脉冲喷吹试验对比4种聚四氟乙烯(PTFE)覆膜滤料脉冲喷吹前后的膜破损率和透气率,评估覆膜滤料滤膜性能。结果表明:PTFE膜的厚度与微细纤维密度呈正相关,孔径大小与膜厚度呈负相关。在PTFE膜复合到聚苯硫醚(PPS)滤料表面后,厚度较大的PTFE膜不容易变形,因此受脉冲喷吹影响较小,具有更长的使用寿命;较薄的PTFE膜容易被拉伸,脉冲喷吹后破损严重,使用寿命较短。并指出,脉冲喷吹试验可用于评估覆膜滤料滤膜的耐久性及可靠性。试验结果可为PTEF膜厚度的选择提供有效参考。

不同孔渗关系模型对比

为了解决空气渗透率与有效孔隙度回归模型斜率偏低、计算结果范围偏小的问题,分析了线性回归模型的特点,对比了自变量、因变量交换以后线性回归模型的变化,提出了二种改进的几何解法并推导了对应的算法。一是应用二条回归直线的角平分线计算渗透率的“角平分线法”模型;二是基于“样品点到关系线距离平方和最小”假设的模型。应用本文提出的孔渗关系模型,可以部分解决回归模型斜率偏低、计算结果范围偏小的问题;其中“样品点到关系线距离最小”模型可推广到多元函数。本文为依据有效孔隙度计算空气渗透率的提供了二种新算法。

高原环境引气混凝土研究现状及抗冻耐久性提升措施分析

青藏高原平均海拔4 000多米,海拔高、气压低、正负温交替天数多,冻融破坏是导致高原地区混凝土结构物性能劣化的最主要因素之一。文章对高原环境下引气混凝土的研究现状进行了分析,论述了低气压对引气剂溶液引气性能、混凝土含气量、孔结构与气孔结构的影响规律,提出了高原环境下提高混凝土抗冻耐久性的相关措施。

中高强混凝土抗压强度与气孔分布特征关系模型研究

为探究气孔分布特征与中高强混凝土抗压强度之间的定量关系,采用低场核磁共振成像分析系统与全自动压力试验机开展了不同气孔分布特征下的高强混凝土抗压强度试验。通过对Ryshkewitch半经验公式模型进行验证和改进,建立了中高强混凝土抗压强度与孔结构关系模型。结果表明:混凝土孔隙率会随着砂率和初始含气量的增加而逐渐增加,相比于提高砂率,提高初始含气量更容易得到差异性较大的孔隙率;提高砂率使非毛细孔占比增加了17.2%,毛细孔占比降低了13.0%;提高初始含气量使毛细孔占比增加了12.7%,凝胶孔占比降低了12.6%。基于Ryshkewitch半经验公式改进的模型R~2接近于1,P值<0.05,可以更准确地描述孔隙分布特征与抗压强度的定量关系。

轧钢线材提速增效工艺研究与应用

六钢轧钢技术创新团队在充分利用现有工艺装备的基础上,通过技术创新、改进及生产工艺路线优化,突破原始设备与产能不匹配的约束,利用技术手段进一步对设备进行综合性能开发,使轧制速度平均提高5 m/s,产能得到更大地释放,实现“提速增产,降本增效”的目的。本项目的实施与应用,是对线材前沿生产技术的实践,还对企业降低生产成本、提高生产效率有很大的裨益,同时也能够有效地节约资源,降低消耗,为国家节能减排作出积极贡献。

确定非饱和土渗透特性的一种新方法

用水–气运动联合测试仪对一定湿密状态下的黄土做了大量的试验,结果表明,一定含水量、不同干密度的土样浸水后,渗气系数随时间的变化趋势具有相似的规律,即具有在起初浸水后的短时间内减小,然后逐渐增大,最后趋于稳定的过程。另外,土的渗水和渗气系数随干密度的增大而降低,且干密度越大,降低的幅度也越大。在高饱和度时增湿路径对非饱和土的渗透系数影响不大,而在低饱和度时增湿路径对渗透系数影响较显著。

平原水库运行条件下的土工膜气胀试验研究

为研究土工膜气胀及其与地下水位上升、水库蓄水及库水位骤降等影响因素的关系,研制了土工膜气胀模型试验装置,并对不同模拟工况下的土工膜位移、膜下气压、吸力、孔隙水压力以及竖向土压力的变化规律进行了试验研究。结果表明:膜下气压和孔隙水压力均随地下水位上升而增大,其大小由地下水位上升幅度决定;当地下水位与土工膜之间的非饱和区域较小时,膜下孔隙压力受库水荷载作用增加显著,在蓄水初期极易引发土工膜气胀变形,建议在膜上设置一定压重防止土工膜被顶起;膜下孔隙压力变化滞后于膜上荷载,库水位骤降时,膜下气压将大于膜上荷载,从而引起土工膜气胀破坏。

非饱和土一维固结的半解析解

首先对Fredlund的非饱和土一维固结理论进行简化,由得到的液相及气相的控制方程、Darcy定律及Fick定律,经Laplace变换及Cayley-Hamilton定理构造了顶面状态向量与任意深度处状态向量间的传递关系;通过引入边界条件,得到了大面积瞬时加荷情况多种边界条件下Laplace变换域内的超孔隙水压力、超孔隙气压力及土层沉降的解;采用Crump方法编制程序实现Laplace逆转换,得到了时间域内的超孔隙水压力、超孔隙气压力、土层沉降的半解析解;引用典型算例,对单面排水排气情况,与已有的解析解进行对比,验证其正确性;对单面排气不排水情况,与差分法结果进行对比进一步证明半解析解的正确性,并进行固结特性分析.该研究对非饱和土一维固结的研究具有重要的意义.

土工膜防渗平原水库膜下气场数值模拟

以多相孔隙介质理论为基础推导了考虑孔隙中水气二相流的非饱和土固结理论方程,在一定的简化假设基础上编写了相应的有限元耦合计算程序。针对某土工膜全库盆防渗的平原水库进行了不同地下水位与库水位组合方案的三维有限元计算,通过整理库底和过渡平台两处膜下气压与地下水位及库水位变化关系曲线分析了土工膜下气压变化规律。计算结果表明:地下水位快速上升会引起膜下气压迅速增大,使得土工膜的气胀成为可能;当地下水位与土工膜间距小于1m时,膜下气压会随着库水位上升迅速增大。

矿井避难硐室气幕隔绝系统试验研究

根据避难硐室气幕阻隔系统的防护功能,确定该系统由供气装置、散气装置和启闭装置组成;根据射流理论和对比试验确定气幕系统最佳孔径为1.2mm,最佳孔间距为40mm;通过SPSS方法建立模型,确定气幕系统以衰减距离x为变量的气体衰减函数;根据孔径、孔距及幕帘尺寸,计算确定气幕防护系统的最小供风量为1.61×10-3m3/s;通过模拟密闭空间阻隔性能测试,确定气幕系统的最大阻隔效率可达90%以上,同时阻隔效率随着二氧化碳初始浓度的增加而降低。

非饱和土层一维固结特性分析

在Fredlund非饱和土的一维固结理论的基础上进行假设,由得出的液相及气相的控制方程、Darcy定律及Fick定律,采用Laplace变换、逆变换等数学方法得到了大面积均布瞬时加载下表面为透水透气面、底面为不透水和不透气面的非饱和土层一维固结时间域内的超孔隙水压力、超孔隙气压力及土层沉降的解析解;应用典型算例,分析了不同气、水渗透系数比情况下土体超孔隙水压力、超孔隙气压力消散及土层沉降随时间的变化规律以及不同时间超孔隙水压力、超孔隙气压力消散随深度的变化规律。将得出的结果退化成相应的饱和土的解与太沙基饱和土固结理论结果比较,验证了其正确性。