测试结冰界面切向冻粘强度的新方法

提出一种测试结冰界面切向冻粘强度的新方法。设计了新型的拼接式结冰装置,进行圆柱形结冰杆表面的结冰,再通过压缩试验完成切向冻粘强度测试。在上述工作基础上进一步地研究了多个试验因素对切向冻粘强度的影响。试验结果表明:随着接触面积或者冻结时间的增加,切向冻粘强度均呈现先增大后稳定的趋势;随着加载速率的增大,切向冻粘强度值呈现先增加后减小的趋势;在-5^-30℃之间,切向冻粘强度与冻结温度近似为线性关系。

压力对煤在典型基体材料上冻粘强度的影响分析

为分析压力对煤在典型基体材料上冻粘强度的影响规律与原因,对不同压力下煤样在亲水性Q235基体材料和疏水性UHMWPE基体材料上的冻粘强度进行实验。实验数据表明:在两基体上煤样冻粘强度均随压力的增加而逐渐增加,Q235基体材料上冻粘强度大小约为UHMWPE基体冻粘强度的10倍;在Q235材料上,当煤样压力从0MPa增至0.75MPa时,冻粘界面处的煤泥冰大量增多,使其自身强度迅速增加,同时界面直接接触部位变得紧密,导致冻粘强度迅速增加,当压力从0.75MPa增至5MPa时,煤泥冰自身强度缓慢增加,导致冻粘强度缓慢增加;在UHMWPE材料上,当煤样压力从0MPa增至1.5MPa时,煤泥冰增多使其与材料表面接触面积迅速增加,直接接触部位也变得紧密,导致冻粘强度迅速增加;当压力从1.5MPa增至5MPa时,冻粘界面水分与材料表面接触更加充分,导致冻粘强度缓慢增加。实际使用中为减少冻粘时矿车或皮带输送机滚筒损伤,应尽量避免在冻粘强度随压力迅速增加阶段提高运煤量或运输功率。

煤粒度和钢板表面波纹度对冻粘强度的影响

关于寒冷地区煤炭运输设备上煤的冻粘问题,为研究煤粒度和冻粘基体表面波纹度对煤冻粘强度的影响规律及原因,选取5种不同粒度煤样和5种不同表面波纹度的钢板分别组合做冻粘强度试验。结果表明:(1)随着煤粒径d减小,任一波纹度钢板上煤冻粘强度均增加。粒度越小煤冻粘界面越致密,钢板表面对煤颗粒吸附作用也越强,则冻粘强度越大;粒度大反之。(2)随着钢板波纹度参数Wsm和Wc值逐渐增加,较小粒度的煤冻粘强度明显增加,较大粒度的煤冻粘强度无明显增减趋势,中等粒度煤冻粘强度先无明显变化,然后逐渐增加。当d<Wsm时,煤颗粒易进入钢板表面波纹度轮廓的波谷中,随波纹度参数值增大,进入煤颗粒增多,表面对其吸附作用增强,冻粘强度增加;当d>Wsm时,煤颗粒难以进入波谷中,不同波纹度钢板对其吸附作用差别不大,冻粘强度无明显增减趋势。

不同因素对路表冰层冻粘强度的影响分析

针对目前国内道路冬季积雪结冰只能封闭交通或依靠融雪剂的问题,采用试验的方法,以冰层冻粘强度为评价指标,结合不同载体、同一载体不同冻结时间和冰层厚度几个不同因素,分析了其对冰层冻粘强度的影响。结果表明:在同一冰层厚度、相同冻结时间及相同冻结温度的条件下,以亲水性好的水泥混凝土作粘结面的冰层冻粘强度要较以憎水性好的橡胶混凝土作粘结面的冰层冻粘强度大。而在相同载体的条件下,冰层的冻结时间与厚度对冻粘强度几乎没有影响。从而可以判断采用憎水性的路面材料具有减粘、防粘的作用。

冰—路面冻粘强度测试方法研究进展

冬季冰雪层与路面极易发生冻粘导致路面抗滑能力迅速下降,测试冰与路面之间冻粘强度将对快速除冰和行车安全显得至关重要。本文首先对冰—路面冻粘特性和机理进行了分析总结,其次对目前冰—路面冻粘强度测试方法进行系统综述,对比其优缺点,本文内容将对改进冰—路面冻粘强度测试方法提供一定的帮助。

钢板表面波纹度对煤冻粘强度的影响分析

寒冷地区煤炭运输设备上煤的冻粘问题较为突出且研究较少,针对冻粘基体表面波纹度对煤冻粘强度的影响,选取5种不同表面波纹度的钢板,分别对其上各粒度和外在水含量的煤样进行冻粘强度试验。结果表明:当煤样外在水含量为20%较小时,随着钢板表面波纹度间距参数Wsm从0.70 mm逐渐增至1.81mm,幅度参数Wc从0.081 4 mm逐渐增至0.216 5 mm,粒径d<Wsm的较小粒度煤样冻粘强度明显增加,粒径d>Wsm的较大粒度煤样冻粘强度无明显增减趋势,d介于Wsm变化范围间的中等粒度煤样冻粘强度先无明显变化,后逐渐增加;当煤样外在水含量为40%较大时,各粒度煤样随钢板波纹度参数值的增加而小幅减小。实际中为降低煤冻粘强度,当煤外在水含量较小时应减小金属冻粘基体材料表面波纹度参数,而当外在水含量较大时可提高金属基体表面的波纹度参数。

煤粒度对煤炭运输设备冻粘强度影响的试验分析

为分析煤粒度对煤炭运输设备上煤冻粘强度的影响规律及原因,应用研制的冻粘强度测试装置,分别进行六种不同粒度煤样在超高分子量聚乙烯、橡胶和Q235三种典型运输设备材料上的冻粘强度试验。结果表明:随着粒度从d<0.1 mm逐渐增大至d>2 mm,煤样在三种材料上的冻粘强度普遍降低,煤粒度小,其冻粘界面连续致密,与基体接触面积大,同时基体表面对煤颗粒的吸附作用强,导致冻粘强度大,煤粒度大,冻粘界面有较多空隙缺陷,与基体接触面积小,吸附作用弱,导致冻粘强度小;相同粒度煤样在Q235材料上冻粘强度较大,普遍高于橡胶和超高分子量聚乙烯材料,尤其当粒度很小时(d<0.1 mm),煤与Q235材料表面间的冻结强度可能超过冻煤自身冻结强度,分离或清除冻粘煤时易发生冻煤自身的断裂。

改向滚筒防冻粘特性的试验研究

针对煤与带式输送机改向滚筒表面的冻粘问题,设计了煤冻粘强度试验装置。模拟改向滚筒表面环境,在温度为-30℃和冷冻时间为3 h的条件下,研究了几种不同材料与含水率30%煤泥的冻粘特性。通过对比试验证明,UHMW-PE材料在法向、切向冻粘强度均比测试的其它材料低,说明了其具备良好的防冻粘能力;根据UHMW-PE包胶滚筒实际应用情况,进一步说明了可以利用UHMW-PE材料作为滚筒的涂层,以达到防冻粘的效果。

UHMWPE基体材料煤冻粘界面结构、强度及其粗糙度影响因素分析

寒冷地区煤矿输送带改向滚筒表面煤冻粘问题严重。基于所研制的UHMWPE(超高分子量聚乙烯)材料包覆防冻粘滚筒,通过煤冻粘特性测试试验台,进一步分析UHMWPE基体材料上煤冻粘的界面结构、煤冻粘强度体现以及基体材料表面粗糙度对冻粘强度的影响。试验结果表明:冻粘状态下煤在UHMWPE材料表面界面会形成“煤泥冰”区域,冻粘分离发生在“煤泥冰”层与基体表面间的结合界面。煤在UHMWPE基体上冻粘强度主要体现为该结合界面间的粘附结合强度。煤在UHMWPE材料基体表面冻粘强度均随基体表面粗糙度增大而减小,基体表面粗糙度较大,表面润湿性较差,冻粘时煤泥冰与基体表面间接触较差,界面间粘附结合较差,则冻粘强度较小。可通过适当增加UHMWPE基体表面粗糙度来降低其上煤冻粘强度。

基于压脱法的结冰界面冻粘强度试验研究

冻粘是指在低于零度的环境下,物体的表面水分凝结而发生黏附的一种自然现象。随着人们生活水平的提高,社会的不断发展,冻粘现象的存在给人们的生产生活带来很多负面影响[1-5],如冬季路面的结冰,飞机机翼、发动机等构件结冰,高压输电线缆的结冰等。20世纪初期,国外学者因飞机结冰问题开始关注冻粘现象,并开展相关的试验研究。其主要涉及冻粘界面层、影响冻粘的主要因素、材料特性3个方面[6-8]。

几种典型材料与冰的冻粘系数

首先提出了用于表征在一定温度下材料与冰的界面粘合强度的性能参数—冻粘系数的概念。并以 7种金属与非金属材料为试验对象 ,采用自制的冻粘强度测试装置 ,在不同的温度下分别测定了它们与冰的法向与切向冻粘强度 (即冻粘系数 )。结果表明 :一般情况下 ,材料与冰的法向冻粘系数大于切向冻粘系数 ;软基材料与冰的冻粘系数一般小于硬基材料冻粘系数 ;

弹性加成型硅胶涂层的制备及防冻粘性能研究

通过对4种涂层进行切向结冰循环剥离测试发现,样件A涂层虽然具有高的接触角,但是随着切向结冰剥离次数的增加,涂层的接触角逐渐降低,切向冻粘强度逐渐增大;而样件B、C、D涂层表面的接触角及切向冻粘强度变化不大,但样件B涂层的切向冻粘强度较低,通过向样件B涂层的配方中添加不同含量的端乙烯基三氟丙基聚硅氧烷后,发现当其质量分数为20%时,涂层具有较高的接触角及较低的切向冻粘强度,最后通过对端乙烯基三氟丙基聚硅氧烷质量分数为20%时涂层进行不同结冰温度、不同结冰时间的切向冻粘强度的测试发现,随着冻粘时间的延长及冻粘温度的降低,冰与涂层表面的切向冻粘强度呈逐渐增大的趋势,最后给出了较佳的除冰时间及温度。

路用蓄盐除冰纤维配比设计及除冰性能确定

为解决道路凝冰问题,基于环保、经济、实用等原则,针对适用于沥青路面主动抗凝冰的蓄盐纤维填料的配合比进行设计,并对其相关性能展开研究。通过基于单纯形重心设计的融冰试验和电导率试验对蓄盐除冰材料配比进行探究,并基于融冰试验和冻粘剪切试验分析其除冰性能。试验结果表明:选用乙酸钠∶乙酸钾∶甲酸钠=7∶2∶1、复合有机盐∶纤维=3∶1为蓄盐纤维各种成分的最佳配合比;在融冰试验中,蓄盐纤维替换率为66%的除冰材料在较高负温下融冰速率能达到1022 g·(h·m 2)-1,表明其融冰性能良好;凝冰后,蓄盐纤维沥青混合料表面冻粘强度比普通沥青混合料下降33%,能够有效降低冻粘强度。基于最佳配合比,新型路用环保蓄盐除冰材料具有良好的融冰能力和除冰降粘功效。

抗结冰涂层研究进展

现有的除冰方法包括物理法、化学法等存在耗能大、效率低、污染环境的问题,因此新型的低表面能疏水涂层在抗结冰性能方面的研究近年来备受关注。本文详述了近期国内外各类抗结冰涂层的研究进展,并指出了目前抗结冰涂层存在的问题,展望了抗结冰涂层的发展趋势。