煤矸石机制砂C20混凝土力学性能研究

为探究煤矸石机制砂对低强度等级C20混凝土力学性能的影响,调控煤矸石机制砂掺量和水灰比浇筑混凝土试块,开展抗压和抗折强度试验。结果表明:相同水灰比下,随煤矸石机制砂掺量增加,混凝土的抗压强度先增强后降低;相同取代率下,混凝土的抗压和抗折强度随水灰比增大而降低。相较于煤矸石机制砂取代率,水灰比对混凝土抗折强度的影响更大。取代率不超过30%时,对混凝土的抗压和抗折强度均有利,水灰比为0.55、取代率为25%时,混凝土抗压和抗折强度提高最多。

葡萄干酿制葡萄酒的工艺优化

目的研究并优化用普通葡萄干酿造葡萄酒的工艺。方法通过单因素和正交试验研究料水比、果胶酶添加量、酵母菌接种量和发酵温度对葡萄酒品质的影响,并优化酿造工艺。结果单因素试验结果表明,料水比、果胶酶的添加量以及发酵温度主要影响葡萄酒的色度,对残糖浓度和酒精度的影响不明显。相比之下,酵母菌接种量对这些特性的改变贡献较小。正交试验表明,发酵温度、酵母菌接种量和料水比对酒精度有显著影响,且果胶酶添加量明显影响感官评分。在最佳的发酵条件下[发酵温度20℃、酵母菌接种量0.50 g/L、果胶酶的添加量25 mg/L、料水比1:6(g/mL)],可以酿造出酒精度约为12.3%vol,感官评分约为90.5分的高品质葡萄酒。结论普通葡萄干酿制葡萄酒可行性较高,不同因素组合选择余地大,葡萄酒品质符合国家标准,酿造工艺具有一定的商业价值。

基于混凝土切割面统计方法的纤维取向分布研究

纤维分布和取向是影响纤维增强混凝土力学性能的重要因素。本文采用混凝土切割面统计方法研究不同水胶比和振捣时间对钢纤维混凝土中纤维分布及取向的影响。结果表明:随着水胶比和振捣时间的增加,边壁效应对纤维分布影响减弱;高水胶比条件下纤维在垂直于振捣方向上出现了偏析现象(垂直方向上的不均匀分布),随振捣时间增加,偏析更显著;对于高性能混凝土,增加振捣时间有利于纤维的均匀分布,而普通混凝土应缩短振捣时间。此外,统计结果表明,钢纤维取向角分布呈现高斯分布规律,峰值处于40°~50°。当水胶比为0.45,振捣时间为20 s,纤维取向角在45°附近,纤维数量占比最大,纤维取向系数达到0.73。

3D打印混凝土抗碳化性能各向异性及成因分析

受挤出式工艺的影响,3D打印混凝土中存在较多的界面,影响着打印混凝土的耐久性能。为了探明3D打印成型混凝土抗碳化性能的各向异性变化规律,通过碳化试验研究了三种水胶比3D打印混凝土沿X、Y、Z三个方向的碳化行为。基于压汞试验和X-CT扫描获取了3D打印混凝土的孔隙特征和分布规律,从微观层面阐释3D打印混凝土抗碳化性能的变化机理。结果表明:孔隙与3D打印混凝土的碳化行为有着密切联系,层条间界面因条带堆叠产生了更多孔隙,因而CO_(2)在界面位置扩散速度更快,碳化深度更大;受界面的影响,打印混凝土的抗碳化性能具有明显的各向异性;基体部位材料的抗碳化性能优于层间界面,层间界面的抗碳化性能优于条间界面;水灰比越低,材料抗碳化性能越好;当CO_(2)在混凝土中扩散时,受层条间大孔隙的影响,打印成型混凝土中形成了未碳化岛。

原生混凝土强度对再生骨料透水混凝土强度的影响

将废弃混凝土试块按强度等级分类制成再生骨料,在不同水灰比条件下制备再生骨料透水混凝土。通过对所制试件进行抗压强度和弯拉强度测试、宏观和微观组织表征以及显微硬度测试,分析了原生混凝土强度和水灰比对再生骨料透水混凝土强度的影响。结果表明,再生骨料透水混凝土强度与原生混凝土强度存在明确正相关性。原生混凝土强度每提高10 MPa,再生骨料透水混凝土抗压强度可提高10%~20%,弯拉强度可提高10%~30%。不同强度等级原生混凝土制备的再生骨料透水混凝土最优水灰比呈现规律性变化。随着原生混凝土强度的提高,再生骨料表面的孔隙变小、微裂缝变少,附着的水泥浆趋于致密,所制再生骨料透水混凝土界面强度增大。

矿渣水泥基复合材料在杂散电流作用下的抗软水溶蚀机理研究

在轨道交通工程运营期间,复杂的服役环境导致混凝土结构耐久性下降。本文主要研究了在杂散电流与软水溶蚀耦合作用下,矿渣掺量、水胶比和杂散电流电压强度对矿渣水泥基复合材料微观结构的影响。结合X射线衍射、热重、扫描电子显微镜和压汞等方法,分析了矿渣水泥基复合材料经溶蚀90 d后的物相组成、Ca(OH)_(2)含量、微观形貌以及孔结构变化。研究结果表明:矿渣掺量越大,矿渣水泥基复合材料内部的Ca(OH)_(2)含量越少,材料的孔隙率越低,结构更均匀致密;随着杂散电流电压强度的增加,矿渣水泥基复合材料内部的Ca(OH)_(2)和AFt含量变少,且AFt和Ca(OH)_(2)等物相边界变得模糊不清;矿渣水泥基复合材料中C-(A)-S-H的含量略有增多,孔隙率略有下降;随着水胶比的增大,矿渣水泥基复合材料内部的Ca(OH)_(2)含量变少,剩余物相含量变少,微观结构变得松散多孔,孔径结构整体粗化,孔隙率增大。

透水混凝土力学性能影响因素的研究进展与分析

为保证工程建设的安全性和有效性,充分了解不同因素对透水混凝土力学性能的影响机理,总结了近年来国内外关于水灰比、砂率、掺合料种类及掺量、骨料粒径等因素对透水混凝土力学性能影响的研究成果,分析了现有研究中存在的不足和尚未解决的问题,并基于透水混凝土细观损伤机理和力学行为,指出了未来进一步研究方向。

聚丙烯酰胺树脂的反相悬浮聚合制备及吸水性能研究

以丙烯酰胺为单体、过硫酸铵为引发剂、单硬脂酸甘油酯为分散剂、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用反相悬浮聚合法制备了聚丙烯酰胺吸水树脂。考察了分散剂、交联剂、引发剂、单体浓度、油水比、反应温度、反应时间等因素对吸水倍率和产率的影响。结果表明,单硬脂酸甘油酯用量为3%、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为0.12%、过硫酸铵为0.5%、单体浓度为30%、油水比范围为4:1~6:1、反应温度在70~75℃、反应时间为4 h时,聚丙烯酰胺树脂的吸水倍率和产率较高。利用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪和凝胶渗透色谱仪对产物进行了测试表征。

体型参数对梯形旋流排沙渠道水力特性的影响

为明确起旋室和排沙洞体型参数对梯形旋流排沙渠道水力特性的影响,采用试验研究与数值模拟相结合的方法,研究了各参数下旋流排沙渠道的分流比、空腔形态、压强、流速,对比分析了不同断面型式的水力特性。结果表明,增大起旋室进口宽度,或减小起旋室出口宽度、起旋室高度、排沙洞直径,均能减小梯形旋流排沙渠道的分流比;起旋室出口宽度是影响分流比的主要因素,排沙洞直径偏小会限制排沙洞内空腔的发展;增加渠道水面与排沙洞出口间的落差后可在排沙洞内形成更有利于泥沙运动的旋转水流;梯形旋流排沙渠道的水资源利用效率更高,当渠道来流量为89.6 m^(3)/h时,梯形旋流排沙渠道的分流比较矩形渠道的降低了6.6个百分点,且同一位置处的旋转水流流速更大。研究成果可为旋流排沙渠道在引水工程中的设计与应用提供参考。

水灰比、砂率及纳米碳纤维对混凝土微波加热性能的影响

通过调整水灰比和砂率,研究了混凝土基本参数对其微波加热性能的影响,并对比分析了水灰比和砂率对混凝土力学性能及微波加热性能的影响程度。为提高混凝土的微波加热性能,以纳米碳纤维为吸波剂,研究了其对混凝土升温速率、温度分布、除冰效率等的影响。并通过介电常数试验和电阻率试验,分析了纳米碳纤维的影响机理。结果表明:随着水灰比和砂率的增大,混凝土的微波加热性能不断增强。与水灰比相比,砂率的改变对混凝土微波加热性能的影响程度更大。改变砂率对于混凝土微波加热性能的影响比对力学性能的影响更为显著。纳米碳纤维通过增大混凝土的介电常数、降低混凝土的电阻率,从而增强混凝土的介电损耗能力和电阻损耗能力,进而提高混凝土的微波加热性能。纳米碳纤掺量越大,混凝土的微波加热性能越佳。

海洋环境下吹填钙质粉土夹层剪切特性研究

南海岛礁吹填工程建设中,建筑地基土层内易形成厚度不均、间断分布的钙质粉土夹层,目前关于钙质粉土夹层在高盐度海洋环境下的力学特性少有研究。本论文分别开展了不同水盐比下钙质粉土的直剪试验、激光粒度分析、Zeta电位分析和SEM试验。结果表明,钙质粉土的抗剪强度和内摩擦角随水盐比的增加呈先减后增的变化趋势,而黏聚力变化呈先增后减;当盐溶液进入过饱和阶段,土体抗剪强度和内摩擦角连续下降,而黏聚力单调升高。含盐量的升高可促进颗粒发生团聚,提高土颗粒表面电势,但随着含盐量进一步增加,颗粒团聚效应不再显著。进入过饱和阶段后,盐晶体沉淀析出,颗粒间胶结程度加强,并以“包裹”细颗粒的形式促进颗粒接触面的润滑作用。

水泥浆拌和固化二氧化碳对水泥性能的影响

为研究水泥浆拌和固化二氧化碳对水泥性能的影响,将不同状态二氧化碳以不同掺量加入新拌水泥,测试水泥浆的固碳效果和强度,并采用TG-DTG、MIP、SEM等表征方法,探究二氧化碳对水泥浆体强度和微观结构的影响机理。结果表明,当水灰比为0.50、气态二氧化碳掺量为1.5%(质量分数)时,水泥的抗压强度和二氧化碳固化效果最佳,3、7 d抗压强度提升100%,28 d抗压强度提升139.6%。掺入二氧化碳后,100~600 nm的孔几乎消失,100 nm以下的孔明显增多,水泥内部的有害孔减少,水泥硬化浆体内部孔结构得到改善。二氧化碳加速水泥早期水化反应,水化产物的生长状态和结合方式得到优化,实现水泥基材料的固碳强化。

污水曝氧工艺技术研究

大庆油田聚驱用聚合物常使用含聚污水进行调配,但含聚污水中存在大量S^(2-)、Fe^(2+)等离子,会对聚合物分子产生严重的降解作用,造成稀释母液时降低溶液黏度,影响驱油效果。为有效清除溶液中还原性离子含量,可采用曝氧工艺对含聚污水进行处理。通过实验,将曝氧气头换为盘式曝氧器,重新设计工艺流程,可提高曝氧效率,节约能耗。盘式曝氧工艺在气水比5∶1,曝氧时间3~6 h条件下,污水溶氧量达到5 mg/L以上,配制黏度提高7.6%以上,能有效降低含聚采出水中的还原性物质含量,聚合物溶液稳定性大幅提升,保证聚驱稀释用水溶氧值满足开发效果。

CFB飞灰压浆料的制备及高强微膨胀机理研究

利用循环流化床燃煤固硫灰(CFB飞灰)的活性与膨胀性制备压浆料,研究了CFB飞灰掺量和水胶比对压浆料工作性能、强度和膨胀率的影响;CFB飞灰与矿粉以不同比例复配,对比研究了CFB飞灰压浆料的高强微膨胀特性,并采用XRD与SEM分析验证。结果表明,随CFB飞灰替代水泥掺量的增加,压浆料的需水性增强,抗压强度降低,20%(质量分数)CFB飞灰的试样28 d抗压强度与基样接近,可达85.8 MPa,而抗折强度先升高后降低,膨胀率一直升高。随用水量的增加,压浆料的膨胀率降低但均为正值。随CFB飞灰取代矿粉率的提高,压浆料的工作性能降低,28 d抗压强度先升高后降低,其中20%(质量分数)CFB飞灰、10%(质量分数)矿粉复合的试样28 d抗压强度最高,为99.8 MPa,膨胀率一直升高。通过CFB飞灰与矿粉复合配制了各项性能均满足铁标要求的压浆料。CFB飞灰不仅自身水化产生膨胀,还能激活矿粉活性,产生复合增强作用。

断溶体油藏追踪油水界面变化的新方法

在底水驱动型断溶体油藏中确定原始油水界面及追踪动态油水界面变化一直是制约剩余油预测的重要难题。此文聚焦油水界面的油藏本质,精细量化了储集体的孔隙体积,开发动态数据试井化处理计算水油体积比,动静结合等比例分配油水体积计算出原始油水界面。在油藏内部划分出油水界面,后期根据水驱动用过程评估曲线划分水驱阶段,追踪动态油水界面变化,避免陷入前期常规方法选取参数困难、计算误差大的困境。开发实践证实该方法得到的结果误差小,计算方便快捷,具有推广应用前景。

速度脉冲型地震动作用下局部可液化场地响应

为研究速度脉冲效应对可液化场地的影响,基于OpenSees平台建立有限元模型,对近断层速度脉冲型地震动与无速度脉冲地震动作用下局部可液化场地的竖向位移、加速度时程、土体剪应力-应变、超孔隙水压力比、循环应力比等土体的响应差异进行研究。数值计算结果表明:相同输入地震动幅值前提下,无脉冲地震动作用下可液化土体的竖向永久位移与位移发展持时平均值比速度脉冲型地震动作用分别大13%、19%;而速度脉冲型地震动作用下土体最大剪应变是无速度脉冲地震动的约5.4倍,最大剪应力约1.7倍;速度脉冲效应使土体的剪应力-剪应变滞回圈所围面积更大但滞回圈数量较少,且不同深度土体具有更大的循环应力比,从而促进土体发生液化;非液化密砂层放大地震动加速度幅值;液化松砂层对地震加速度时程进行了高频滤波,使地表加速度时程更为平滑且稀疏;速度脉冲效应作用下液化土层超孔隙水压力比整体较小,表明土体剪胀效应更加强烈。

进气歧管喷水对发动机燃烧性能的试验研究

为研究进气歧管喷水技术对汽油发动机热效率的提升潜力,基于一台研究型单缸汽油发动机,采用试验的手段对比研究了不同的喷水比例、不同的负荷工况及不同的压缩比下进气歧管喷水对发动机燃烧性能的影响。结果表明,采用进气歧管喷水技术可有效降低发动机的爆震趋势,随着喷水比例的增加,CA50逐渐提前,燃料的滞燃期及燃烧持续期增加,同时伴随着传热损失逐渐增加。相比于无喷水(w/o PWI)的结果,喷水的引入虽然导致未燃损失增加,但有利于排气能量损失大幅降低,最终反应到经济性的表现为热效率随着喷水比例的增大呈先增加后降低的趋势,油耗率的表现同热效率的结果相反;此时最佳的净指示热效率(GITE)为43.1%,相比于w/o PWI的结果升高了2.5%;最佳的净指示油耗率(GISFC)为197.9 g/(kW·h),相比于w/o PWI的结果降低了11.8 g/(kW·h)。高负荷运用喷水技术将达到更显著的热效率改善及油耗改善效果;同时,喷水技术的引入使得发动机高压缩比的应用成为可能。

南海高温高压凝析气藏凝析水产出机理及产量预测方法

针对南海高温高压凝析气藏中凝析水产出量上升的问题,以东方气田为研究对象,采用地层水蒸发实验方法,分别在地层条件下的PVT筒和长岩心中进行水气比测试,并提出了高温高压凝析气藏凝析水产量计算方法,预测东方气田凝析水产出程度。研究表明:高温高压凝析气藏中的流体受多孔介质微小孔径以及临界性质偏移的影响,饱和蒸气压发生变化,导致凝析水产出大幅度增加。考虑水、气相间传质的数值模拟方法可以准确预测高温高压凝析气藏中凝析水产出变化。对东方气田的日产水进行模拟,设置井底流压限制为1.5 MPa,预测时间为5 a,历史产水量拟合精度大于90%,能够很好地模拟凝析水产出情况。研究成果对高温高压凝析气藏制订合理开发方案,改善油藏开发效果具有重要指导意义。

糠醛交联黑茶茶色素树脂的制备及其吸水性能研究

高吸水树脂在农业、医疗等方面有着广泛的应用。本文以丙烯酸和茶色素为原料,过硫酸钾(KPS)为引发剂,糠醛为交联剂,水溶液聚合法合成高吸水树脂,并通过单因素实验和正交实验确定树脂的最佳制备条件,以此来研究温度、p H值、吸水时间等外界因素对树脂吸水性能的影响。实验结果表明:当丙烯酸质量为2 g,中和度为90%,茶色素用量为0.0030 g,引发剂用量0.0050 g,糠醛用量0.0008 m L时,制备的糠醛交联黑茶茶色素树脂吸水倍率最高,可达到1187.9 g·g^(-1),且其在中性环境中吸水16 h能达到最高吸水倍率。

地聚合物注浆材料的制备工艺及病害公路加固中的应用研究

为提高病害路面修复效率和修复效果,利用矿渣、粉煤灰、偏高岭土、碱激发剂等材料制备一种早期强度高、收缩性小、工作性能优异的地聚合物,并将其应用到实际工程中。结果表明,当采用矿渣∶粉煤灰∶偏高岭土=3∶5∶2制备地聚合物粉料时,碱最佳掺量为8%,碱激发剂最佳模数为1.4,最佳水灰比为0.32;最佳注浆参数为:注浆压力0.6 MPa,注浆孔距为150 cm,注浆量为70~120 kg/m^(2);利用制备的地聚合物对某病害路段进行注浆加固处理,加固完成7 d后,可以将加固路段的平均弯沉值从39.1 mm降至21.8 mm,路面结构得到有效加强,加固效果良好,具有十分明显的社会和工程经济效益。