高分子材料与工程专业综合设计型实验教学探索

“高分子全流程实验”是一门涉及高分子化学、高分子物理和高分子工程的综合设计型实验课程,让学生完成对高分子材料从合成到性能表征及应用的全流程认识和实践过程,旨在培养学生综合运用高分子相关知识的能力,以及解决复杂工程问题的能力。基于工程教育理念,分别从课程内容、教学方法和手段、课程评价体系以及实验课程思政教育方面对课程进行了一系列改革探索,丰富了实验教学资源,提高了本科实验教学水平,为高分子材料与工程专业创新型人才培养提供了新思路。

钢渣土工应用渗透特性试验研究

为使废弃钢渣在道路基层填充或地基回填等工程中被合理利用,根据粒径及化学组成将废弃钢渣分为细、粗、砾3种钢渣.通过颗粒分析试验、相对密度试验和比重试验得到了3种钢渣的基本物理参数;然后,考虑不同相对密实度、级配等因素开展纯钢渣的常水头渗透试验,测试各工况下的渗透系数;并分别推导出3种钢渣渗透系数的预测公式.研究结果表明:纯钢渣的渗透系数受粒径和相对密度影响较大,相对密度越大,渗透系数越小;细钢渣、粗钢渣以及砾钢渣的渗透系数分别在10-3、10-2以及10-5~10-3.修正后的Chapuis公式适用于粗、细钢渣渗透系数的预测,拟合所得砾钢渣渗透系数与实验值偏差较小.从渗透性能来看,钢渣适用于路基填充和建筑地基回填等实际工程中,研究结果为废弃钢渣合理用于路基等工程的设计与施工提供参考.

废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙的抗震性能振动台试验

为了研究废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙在地震作用下的抗震性能,根据量纲分析理论中的Froude常数与相似比原理设计了土工格栅加筋挡土墙振动台试验模型,利用汶川地震近场什邡波(SF)和远场松潘波(SP)作为主要加载波形,以废弃钢渣为回填料,开展了土工格栅加筋钢渣挡墙的振动台模型试验。考虑地震强度的影响研究加筋挡土墙在不同地震波、不同地震强度下的墙体位移、水平加速度、回填料加速度、回填料表面竖向沉降以及土工格栅动应变等反应规律。为了将钢渣回填土工格栅加筋挡土墙的反应特性与传统砂土回填加筋挡土墙的反应特性作比较,开展了传统砂土回填土工格栅层的挡土墙抗震性能研究。试验结果表明:在不同加载强度下,远场SP波加载时的墙体加速度放大系数均大于近场SF波加载时墙体的加速度放大系数,挡土墙在加载远场SP波时比加载近场SF波时的反应更为激烈;在相同的地震波、地震强度下,通过对比钢渣和砂作为填料时的墙体和回填料的加速度、墙体变形和回填料沉降反应特征,得出质重且级配良好的钢渣作为加筋挡土墙回填料时,加筋墙体具有良好的抗震作用。在地震作用下,土工格栅应变峰值随墙高的分布情况为"上下小,中间大",与静态下格栅应变规律一致。研究结果表明废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙可以应用到工程实践中。

基于砾钢渣+橡胶颗粒的新型填料动剪切模量与阻尼比特性试验

为了解决固体废弃物循环利用问题,提出将废旧轮胎橡胶颗粒掺入废弃钢渣中形成新型土工填料。为了了解该新型填料的动力特性,采用共振柱试验对基于钢渣+橡胶颗粒的新型土工填料的动剪切模量和阻尼比特性开展研究。首先分析围压与橡胶颗粒含量对新型填料动剪切模量和阻尼比的影响,试验结果表明:动剪切模量和阻尼比与剪应变的关系类似传统土类,动剪切模量随着剪应变的增大而减小,阻尼比则随着剪应变的增加而增大,变化曲线趋势基本一致;新型填料的动剪切模量随着钢渣含量的减少和橡胶颗粒含量的增加而逐渐减小,橡胶颗粒含量达到20%时,动剪切模量与剪应变的关系曲线低缓显著,新型填料中橡胶颗粒不宜掺入太多。然后,基于Hardin-drnevich双曲线模型建立新型填料的动力特性理论模型,Hardin-drnevich双曲线模型能够较好地模拟新型填料动剪切模量归一化的数据,并对新型填料参考剪应变随橡胶含量的变化趋势进行了预测。最后,将新型填料的最大动剪切模量与纯钢渣、南京砂和福建标准砂的最大动剪切模量进行比较。分析结果表明:新型填料的橡胶颗粒含量不宜超出15%,这种新型填料动剪切模量适中,阻尼比较大,具有较好的抗震减震能力,能够替代砂土成为一种回填材料。