融雪剂离子在沥青中的渗透行为分析

为研究融雪剂离子在沥青中的渗透扩散行为,采用A_(3) N(由醋酸盐、NaNO_(2)和尿素配制而成)、Ca(CH_(3)COO)_(2)、Mg(CH_(3)COO)_(2)、KCH_(3)COO、NaCl和NaNO_(2)共6种融雪剂对沥青进行渗透实验,通过三大指标的变化分析融雪剂对沥青稠度、塑性和高温稳定性的影响。利用离子色谱仪检测融雪剂溶液中离子浓度的变化,分析融雪剂阳、阴离子的渗透扩散规律。基于各浸泡周期融雪剂阳、阴离子浓度的变化,运用Fick定律分析各融雪剂离子在沥青中的渗透扩散行为。结果表明:经融雪剂浸泡后,基质沥青和SBS改性沥青的稠度和塑性增大,且NaCl对稠度和塑性的影响最大,而醋酸盐和A 3 N使沥青的高温稳定性降低,NaNO_(2)和NaCl会提高沥青的高温稳定性;融雪剂离子在基质沥青中的渗透性强于SBS改性沥青,阳、阴离子扩散强度最大分别为KCH_(3)COO中的K^(+)和Mg(CH_(3)COO)_(2)中CH_(3)COO^(-),经过5周期的渗透,基质沥青和SBS改性沥青上方融雪剂溶液中K^(+)浓度降幅分别为27.59%和16.89%,CH_(3)COO^(-)的浓度降幅分别为35.16%和19.38%;Fick定律扩散模型可较好描述沥青对各离子吸附量的变化,其中阳离子吸附量的非线性拟合优度高于阴离子,更易被量化分析。

黔北旦坪铝土矿床胶体包粒成因及其形成时间估算

世界大多数铝土矿床中均发育有同心层状的颗粒结构,其生长过程记录了铝土矿成矿相关信息,具备重建铝土矿成矿环境的潜力。区别于碳酸盐岩鲕粒,对铝土矿床中这种类似鲕粒的多圈层包粒结构的研究还不够深入,其基本的定义、成因与生长时限均不明确,亟待进一步研究。针对这一问题,结合现代热带氧化土剖面中淀积黏化层产出包粒结构这一特点,对黔北务川—正安—道真(务正道)地区旦坪矿区下二叠统铝土矿开展了相关研究,提出将铝土矿同心层状结构命名为“胶体包粒结构”。本研究在对旦坪铝土矿床典型含矿岩系剖面地质特征研究基础上,重点对其中的胶体包粒开展了研究。旦坪铝土矿中的胶体包粒由不同类型的核心及周围交替出现的铝赤铁矿、勃姆石圈层组成。采用二分值法对包粒圆度进行了统计,分析结果显示其圆度以圆形、近圆形为主。归一化处理包粒圈层范围为11.2~319.5μm。对胶体包粒圈层数目的统计发现,其层数以1~3层为主。基于以上统计数据,研究使用Fick第一定律及其拓展式对铝土矿胶体包粒生长时间进行估算,并尝试构建其扩散生长模型。胶体包粒生长时间计算结果表明:胶体包粒内铝赤铁矿圈层的形成时间为0.1~96.9年,勃姆石圈层的形成时间为0.2~143.6年。微观尺度胶体包粒(粒径0.1~0.4 mm)的形成时间约为0.6~481.2年;手标本尺度胶体包粒(粒径2.0~5.0 mm)的形成时间为1178~7364年。预估铝土矿中各尺度胶体包粒(粒径0.1~5.0 mm)的形成时间为0.6~7364年。以上研究结果表明,胶体包粒结构与铝土矿形成过程中淋滤作用之间存在较为复杂的联系:互层状圈层的形成指示了旦坪地区含铝土矿地层中胶体包粒的周期性凝聚作用,从微观上刻画了周期性的成矿节律。胶体包粒形成过程中铝的地球化学行为可能是主导因素,其行为特征主要受到风化剖面中有机酸浓度、氧化还原条件、圈层矿物表面电荷属性等关键控制条件对羟基铝和交换铝的吸附富集过程的影响。

玄武岩纤维混凝土力学性能及氯盐侵蚀行为

为探究氯盐侵蚀对玄武岩纤维混凝土力学性能的影响及氯盐在混凝土中的侵蚀行为,以抗压强度、劈裂抗拉强度、氯离子沉积量为表征手段进行盐雾侵蚀试验,并根据Fick第二定律计算得到不同侵蚀龄期下氯离子扩散系数。结果表明:混凝土强度在氯盐侵蚀过程中呈现先上升后下降的趋势;通过氯盐侵蚀的玄武岩纤维与普通混凝土相比,能有效提高混凝土的抗压及劈裂抗拉强度,降低混凝土劣化速率;在相同深度及侵蚀龄期下玄武岩纤维混凝土氯离子含量均低于普通混凝土;此外,氯离子扩散系数随着侵蚀龄期的增加而降低,且相同龄期下玄武岩纤维混凝土氯离子扩散系数均低于普通混凝土。

机场跑道“锅盖效应”防治机理研究

地表覆盖层使土体表面蒸发效应受阻,引起水汽在不透气的覆盖层下集聚,进而引起一系列的工程病害的现象被称为“锅盖效应”。“锅盖效应”会导致水在浅层土体中积聚,最终诱发机场跑道道基灾害。基于锅盖效应水汽迁移量计算方法,建立计算模型,对不同条件下的“锅盖效应”防治效果进行分析。基于计算结果,认为在土体中铺设隔断层会抑制“锅盖效应”,透气性能越强的隔断层起到的抑制效果越弱,隔断层最优铺设位置为最大冻结深度位置。基于土体透气性对水汽迁移的影响规律,开展理论分析,认为在有效范围内,含水率、干密度的增大会使土体透气性下降,抑制土体水汽迁移速率,进而抑制“锅盖效应”的产生。以上研究结论对于选取隔断层材料、确定隔断层埋深位置具有一定的参考价值,同时可为寒区机场跑道冻害的防治提供思路。

聚酯纤维纺织品中游离锑的检测研究

为探讨萃取时间和冷却时间对纺织品可萃取重金属检测结果的影响,选择国内相关标准中限量值较大(≤30 mg/kg)的重金属锑作为代表性研究对象。通过对实际测量值接近限量值的稳定样品单因子周期性持续监测分析,确定萃取时间和冷却时间对检测结果的实际影响程度。通过锑相关纺织品的工艺和菲克定律,对监测结果进行详细分析,确认了萃取时间和冷却时间对纺织品可萃取重金属检测结果的正向性影响,为试验室在执行相关检测标准时需要关注和规范的重点提供参考。

采空区封存二氧化碳全生命周期评估及分析

围绕采空区CO_(2)地质封存研究,探讨了封存全生命周期内的考察评估、注入准备、封存作业、安全监测、运维管理5个阶段的科学内涵以及封存量的计算方法。基于Fick扩散定律和溶解度模型,建立了采空区地质封存CO_(2)泄漏的数学模型,同时分析了采空区CO_(2)泄漏的危险性。结果表明,采空区地质封存CO_(2)具有一定的可行性和潜力,但需要充分考虑各种因素的影响,并制定科学的管理策略。采空区地质封存CO_(2)的封存量模型(GCS模型)与其他深部地下储层的计算方法有所不同,需要考虑采空区特有的岩层结构和孔隙度等因素,并且CO_(2)泄漏会导致地下水和地表水的酸化、植物死亡等问题,需要采取有效的监测和管理措施。建立的数学模型可为采空区地质封存CO_(2)的安全管理提供参考,为实现煤矿绿色开采提供理论基础,且提出的封存量计算方法可为采空区地质封存CO_(2)的实际操作提供指导,对于控制CO_(2)排放、减少温室气体具有一定参考意义。

海洋环境状态下受氯盐侵蚀钢筋混凝土结构耐久性寿命预测

在海洋环境中,Cl^(-)入侵造成的钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构服役寿命的主要原因。因此,提出合理描述Cl^(-)入侵的耐久性模型对于准确预测港口混凝土结构服役寿命至关重要。文章运用MATLAB软件对Cl^(-)在钢筋混凝土结构中的扩展过程进行仿真模拟,将得到的数据进行Gamma过程建模,提出一种Cl^(-)侵蚀条件下钢筋混凝土耐久性寿命预测的新方法。根据菲克第二定律,得到混凝土的Cl^(-)扩散理论基准模型;同时,运用有限差分法和蒙特卡罗法得出多因素作用下结构钢筋表面Cl^(-)浓度数据和结构耐久性数据,做出直方图,与基于Gamma过程的耐久性寿命概率密度函数理论曲线进行对比分析,证明新方法的可行性。结果表明:理论曲线与直方图高度吻合,表明了基于Gamma过程的氯盐侵蚀环境下钢筋混凝土结构耐久性模型的准确性和可靠性。本文成果可为确保港口混凝土结构在预计服役期内满足适用性和安全性要求提供一定的借鉴与参考。

城市浅水型湖泊底泥释磷的通量估算——以南京玄武湖为例

以南京玄武湖为研究对象,通过静态条件下5℃、10℃、15℃、25℃、35℃玄武湖底泥释磷室内实验计算玄武湖释磷速率,得出底泥释磷速率与上覆水温度的关系,进而算出玄武湖北湖每年磷释放量为0．815 t,东南湖每年磷释放量为 1．013t,西南湖每年磷释放量为0．266t．玄武湖每年底泥释磷总量为2．094 t．根据费克定理,建立了间隙水扩散模型,利用模型计算玄武湖北湖每年磷释放量为0．799 t,东南湖每年磷释放量为0．983 t,西南湖每年磷释放量为0．232 t．玄武湖每年底泥释磷总量为2．014t．在不考虑外源污染的情况下,由底泥磷释放造成的内源污染使玄武湖磷浓度年均维持在 0．101 mg/L,超过湖泊富营养化磷标准,因此,在切断外源污染的情况下应采取措施治理磷的内源污染．

甲烷及二氧化碳在不同煤阶煤内部的吸附扩散行为

采用容量法确定吸附量的方法,基于Fick第二定律,在吸附平衡压力约为1.4 MPa,温度为35～65℃的实验条件下,研究了甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)在不同煤阶煤内部的吸附扩散行为。研究结果表明:Fick第二定律能够很好地描述CH4及CO2在不同煤阶煤内部的扩散行为;CH4和CO2有效扩散系数随着吸附温度的升高而增大,同时有效扩散系数和煤阶(利用镜质组最大反射率Ro,max表征)之间呈现"U"形关系;相同条件下,同种煤样的CO2有效扩散系数高于CH4;CH4和CO2在不同煤阶煤内部的扩散主要受微孔内部的表面扩散控制。

60Si2Mn弹簧钢表面脱碳理论及试验研究

通过表面脱碳热力学、动力学分析,采用菲克第二定律对钢坯表面脱碳层深度进行预测,建立弹簧钢脱碳层深度理论值计算模型,研究了保温时间、加热温度对60Si2Mn弹簧钢脱碳层深度的影响,并对弹簧钢完全脱碳机制进行分析,计算出60Si2Mn弹簧钢产生完全脱碳层深度最大时的温度。同时,利用实验室加热炉对60Si2Mn弹簧钢钢坯进行加热,采用金相法测量脱碳层厚度。结果表明:60Si2Mn弹簧钢总脱碳层和完全脱碳层深度与加热时间的平方根成正比;在空气气氛中,60Si2Mn弹簧钢存在最小脱碳条件,最小脱碳条件温度范围为900~1000℃,脱碳层深度在0.01~0.12 mm之间。

CO2在原油中的扩散规律及变扩散系数计算方法

通过室内实验与理论计算相结合建立CO_2在体相及多孔介质中变扩散系数的计算模型,得到不同黏度原油在多孔介质中的变扩散系数,并结合文献中的常扩散系数计算模型,利用MATLAB进行数据拟合与编程,对比分析两种计算方法下的平均扩散系数以及CO_2在溶液中的传质扩散行为。结果表明:原油黏度越大,扩散系数越小,扩散平衡时间越长;采用变扩散系数可以更好地解释扩散过程中的非稳定阶段与稳定阶段,其扩散行为更符合实际条件下的扩散规律。

滇池福保湾底泥内源氮磷营养盐释放通量估算

在滇池福保湾采集柱状芯样，室内静态模拟沉积物NH4^＋-N和PO4^3--P的释放.结果表明，底泥NH4^＋-N和PO4^3--P的释放速率分别为22.941-163.117 mg·（m^2·d）^-1和0.90-2.06 mg·（m^2·d）^-1，不同区域释放速率差异极大.相对较低的释放速率与湖湾接纳高浓度污水使上覆水与沉积物孔隙水间浓度势减弱有关.通过Peeper（原位渗析膜采样器）法获取间隙水-上覆水剖面样品分析，并根据Fick扩散定律计算出福保湾底泥NH4^＋-N和PO4^3--P的释放速率分别为2.85-81.96 mg·（m^2·d）^-1和0.118-0.265 mg·（m^2·d）^-1.比较2种方法，利用Fick定律计算出的界面氮磷释放通量明显小于柱样模拟方法.经面积加权，按静态释放计算出福保湾底泥NH4^＋-N和PO4^3--P的年释放通量分别为（49.9±8.8）t和（0.79±0.53）t.

大宛齐油田溶解气扩散特征及其扩散量的计算

通过对库车坳陷大宛齐油田第四系和上第三系康村组的油田溶解气组成在深度上的分布特征分析,认为大约在埋深450m以内的上部油层溶解气扩散作用强烈,不仅致使甲烷含量降低,乙烷、丙烷等组分百分含量相对升高,而且也降低了气油比,扩大了油藏的地饱压差。根据Fick第二扩散定律模拟计算油层的溶解气中甲烷浓度,从上新世中期到第四纪末期,油田上部的散失比例为54％,埋藏深度较大的下部油层的扩散作用较弱,散失比例为13％。图1表3参3（陈义才摘）

棒形复合绝缘子芯棒吸湿问题的分析与对策

通过对复合绝缘子用芯棒在型式试验中发现绝缘强度降低的现象进行分析,认为芯棒存放或者加工过程中发生了吸湿现象。为了研究芯棒吸湿引起的绝缘强度下降情况、吸湿特点以及预防措施,对芯棒进行了吸湿率、直流击穿、受潮后放电紫外线测量等试验。试验结果显示,吸湿会加剧芯棒局部放电,整支芯棒由于场强畸变（110kV复合绝缘子吸湿后畸变率为52.8%-90.4%）也会加剧局部放电现象,间隔性的吸湿引起场强畸变（〉95%）高于完整相同长度受潮的情况。芯棒吸湿集中在玻璃纤维裸露处,属于Fick扩散。热烘（〉50℃）会导致芯棒热失重,当重新浸入潮湿环境中会加剧吸湿,但提高环境温度（≥30℃）可有效抑制芯棒吸湿。对吸水率的深入分析认为,吸水率〈0.03%可满足同标准规定的直流击穿强度,并提出等效渗入深度概念。综合上述研究结果得出,加强原料和工艺控制,提高芯棒的生产和储存环境温度,生产过程中增加吸水率检测,运输过程中切面封RTV涂料等手段可有效降低芯棒的吸湿情况。

食品干燥过程中水分扩散特性的研究进展

主要综述近年来国内外对食品干燥过程中水分扩散特性的研究现状,分析干燥过程中物料性质、工艺参数、前处理作用、干燥方式等对水分扩散特性的影响,以及水分扩散迁移与干燥产品品质之间的联系,旨在为干燥理论研究的完善提供参考。

菲克定律在氢扩散系数研究中的应用

菲克第一定律、菲克第二定律是氢扩散系数测定的理论依据,但测量时采用的不同初始条件和计算方法会对计算结果造成一定的偏差。针对氢扩散过程中两种初始状态("衰降暂态"、"升起暂态")对应的扩散系数的求解公式及对应电流进行了推导和分析,将理论依据与单电位阶跃的电化学实验方法中的实际模型相结合,得出了实际实验条件下不同初始状态对应的合理的计算方法、实验结果及各自不同的具体应用,通过比较证实"升起暂态"在实验控制方面较佳。

油纸绝缘微水扩散的暂态分布模型

用费克(Fick)第二扩散定律推导油纸绝缘中微水扩散的方程,通过分析边界条件并用数值分析法求解该偏微分方程,得到不同时刻绝缘纸中微水浓度随厚度变化的分布曲线,通过对这些分布曲线的积分计算获得绝缘纸中平均微水浓度随时间的变化曲线,数学分析和实验结果都表明该曲线符合指数函数,但该指数函数的平衡时间受温度、油纸绝缘中微水的稳态浓度、绝缘纸的厚度和透水方式等因素的影响,计算机仿真表明这几种因素对平衡时间的影响是互相独立的。最后通过求取所有单个因素下的平衡时间计算式,综合得到多个因素下的平衡时间的计算方程式。

盐雾环境下氯离子在混凝土中的扩散

通过模拟滨海盐雾环境,采用不同配合比的混凝土试样,进行盐雾环境下的腐蚀试验,研究盐雾氯离子在混凝土中的扩散模型.研究发现,盐雾氯离子在混凝土中的扩散与Fick第二定律的解析解存在一定差距.实验引入环境系数概念,提出经修正的Fick第二定律,推导出修正后的解析解.实验结果显示,实测数据和修正的Fick第二定律符合很好.在实际滨海环境下,选取两处有代表性的钢筋混凝土结构,在典型部位抽取芯样,考察了实际盐雾氯离子对混凝土结构的作用,结合当地环境特征,通过拟合数据点,确定环境系数,验证了环境系数在实际混凝土结构中的应用及其评价意义.

油纸绝缘微水二次扩散过渡过程的分析

以菲克第二定律为基础建立数学模型,分析了变压器油纸绝缘纸中水分一次扩散未达到稳态时,外部条件改变导致绝缘纸中稳态水分含量改变,进而引发的绝缘纸中水分发生二次扩散过程。重点分析了由于一次扩散不充分引起的二次扩散过程中的过渡过程,并进行了实验验证。提出表征二次扩散过渡过程的特征量,即过渡时间和相对误差。过渡时间是从二次扩散开始到绝缘纸中水分扩散方向处处一致的时间,受温度、纸厚和一次扩散平衡率的独立作用;相对误差是以一次扩散水分均值作为二次扩散水分起始分布造成的误差,相对误差峰值表征二次扩散过渡过程的强度,受一次扩散平衡率、二次扩散稳态水分含量影响,相对误差峰值时间表征二次扩散过渡过程的速度,受温度和纸厚的影响。

微电铸器件铸层均匀性的研究

理论分析了负脉冲电流对铸层的修饰作用,采用正负间断脉冲电流和正间断负连续脉冲电流进行了相应的微电铸的实验研究。实验采用的微电铸器件是特征宽度为90μm的微流控芯片的金属模具。微电铸实验主要包括三个步骤:制作SU-8胶胶模,微电铸和去除SU-8胶。为了对实验结果进行对比分析,两组实验的工作时间和电流强度均采用240min和2.5 A/dm2。将正负脉冲电流微电铸与正脉冲电流微电铸的实验结果进行了对比分析。研究结果表明,正负间断脉冲电流能够获得较好的器件铸层均匀性。由于在负向脉冲的间断时间内,铸层表面附近的浓度极差得以改变,因此正负间断脉冲电流微电铸的铸层均匀性优于正间断负连续脉冲电流微电铸。实验结果与理论分析结果相一致。