原油-CO_(2)相互作用机理分子动力学模拟研究

CO_(2)的众多驱油机理已经被广泛认同,但受油藏因素影响,不同油藏条件下CO_(2)驱的效果差异较大。因此,需要进一步深化研究CO_(2)与原油的微观相互作用机理,明确不同油藏条件下CO_(2)的驱油方式,最大限度挖潜CO_(2)驱的潜力。利用分子动力学模拟方法研究了组分、温度、压力对油滴-CO_(2)相互作用的影响。求取动力学参数,量化表征油滴-CO_(2)间的相互作用,厘清了不同条件下二者的微观相互作用规律。模拟结果显示,色散力是主导CO_(2)-烷烃分子相互作用的主要作用能,二者相互作用主要包含两方面:一是CO_(2)分子克服烷烃分子间的位阻作用向油滴内部溶解扩散,二是CO_(2)分子对油滴外层分子的萃取吸引作用。随着烷烃分子链长减小、温度降低和压力增加,油滴溶解度参数和CO_(2)配位数增加,油滴外层分子的弯曲度减小,二者的相互作用增强。研究结果认为,在温度较低、压力较高的轻质和中轻质油藏中,应尽可能地实现CO_(2)混相驱和近混相驱,在温度较高、压力较低的中质和重质油藏中,应充分发挥CO_(2)非混相驱的溶解降黏、膨胀原油体积和补充能量的优势。研究结果能够为室内研究和现场实施CO_(2)驱油提供理论指导。

改性糯米灰浆固化黄土的微观机理试验研究

黄土的水敏性是影响黄土地区土遗址保护与修复的重要因素,陕北革命遗址中以黄土窑洞为主的遗址由于黄土水敏性导致了窑洞墙面的脱落、粉化及渗水等病害,利用改性糯米灰浆固化黄土作为墙面修复材料,其改善水敏性的微观机理研究将成为一个重要方面。吸水率为评价固化黄土内部物质成分变化引起孔隙结构改变的重要指标,通过不同胶固比的固化土的吸水率变化,结合XRD、SEM对改性糯米灰浆固化黄土的微观作用机理进行分析。研究结果表明:胶固比为0.45的固化土,经过28 d养护后,饱和吸水率下降到18.71%,且XRD分析同样发现0.45胶固比的固化土中方解石含量增长最为明显。微观镜像中,改性糯米灰浆中的石膏和方解石晶体对孔隙进行了填充,改变了黄土原有的孔隙结构,并增强了土颗粒间的粘结。改性糯米灰浆的固化作用,使黄土原有孔隙结构和物质成分发生改变,改善了黄土的水敏性,其应用于黄土窑洞墙面的修复,将会减少由于水敏性导致的墙面病害。

十六硫醇作用下绝缘纸老化降解的反应分子动力学模拟

变压器绝缘油中的十六硫醇会加速纤维素绝缘纸的老化,揭示油中十六硫醇对纤维素老化的微观作用机理对于优化绝缘纸的抗硫腐蚀措施具有重要价值。然而,目前关于十六硫醇对绝缘纸老化降解影响的研究主要聚焦于实验手段,其微观作用机理尚不清晰。鉴于此,采用反应分子动力学模拟方法,初步研究了十六硫醇对纤维素绝缘纸老化的微观作用机理。模拟结果表明:随着十六硫醇浓度增加,十六硫醇分子热解产生的自由基数量增加,这些自由基易与纤维二糖分子发生反应,其攻击纤维二糖分子的主要路径有4种。通过对比研究发现,纤维二糖分子的仲羟基与自由基反应所需能量最低,使得纤维二糖分子的仲羟基成为自由基攻击的主要对象。上述结论从分子水平初步揭示了十六硫醇加速绝缘纸老化的微观作用机理,这有望为优化绝缘纸的抗硫腐蚀措施提供一定的理论依据。

基于TOD模式下的容积率与交通量平衡发展

通过城市交通与土地规划之间的微观机理作用,分析交通量与容积率之间的关系,在以站点为中心的半径400-800m的区域内,找出交通量与容积率的"互补"与"共生"的平衡状态,进行土地规划,形成TOD模式,力求解决一定程度的交通拥堵,建造更加舒适、可持续、高效益的城区。以南通地铁一号线南通大学站为研究目标,分析其规划现状并提出政策建议。

基于强度试验的水泥土搅拌桩施工综合参数研究

水泥土搅拌桩因其施工方便、环境污染小、布置灵活、经济等优点,而被广泛应用于水利工程、市政道路工程和城市基建基础工程等工程.以佛山新城CBD特大型基坑支护结构为背景,从水泥与土的微观作用机理出发,分析了影响水泥土工程特性的几种主要因素,包括水泥掺量、含水量、水泥龄期及土性等,并以似水泥掺量、综合含水率和水泥龄期为控制变量对水泥土进行室内无侧限抗压强度试验,获得其强度变化规律.试验结果表明,水泥土无侧限抗压强度随着水泥掺量和龄期的增加而提高,随着综合含水率的增加而降低.最后根据合理可行的施工工艺参数,包括水泥土现场配合比、搅拌轴转速、搅拌提升下沉速度、复搅遍数等,推导出水泥土搅拌法施工综合协调参数公式.

氧化石墨烯水泥基复合材料的性能及研究进展

水泥基材料在建筑领域应用广泛,但其存在抗弯强度低、抗裂性和韧性差等缺点,因此改善水泥基材料性能一直是建筑材料领域研究的热点之一。氧化石墨烯(GO)是在石墨烯基面和边缘修饰了含氧官能团的一种二维衍生石墨烯材料,具有蜂窝状的结构形貌,亲水性、分散性和反应活性好。将GO加入水泥基材料中,可促进花状形貌晶体的形成,并加速水化进程的成核速度,使其形成致密的交联结构,进而细化水泥浆体的空隙,有效降低孔隙率,从而增强水泥基材料的力学性能,但流动性等有所降低。因此研究人员主要从微观作用机理、静态力学性能及耐久性等方面开展了深入研究,并取得了丰硕的成果。GO自身较大比表面积的结构性质致使水泥基复合材料流变性差,利用硅灰(SF)和氧化石墨烯包覆硅灰(GOSF)等外加剂对GO进行改性,从而提高GO水泥浆体的流动性。基于微观结构作用机理,对比不同GO掺量、试件尺寸、水灰比下的抗压强度和抗弯强度的增长率,分析GO水泥基复合材料的力学性能的增强机理。GO对水泥基材料抗压、抗拉、抗弯强度增长率存在较大差异,其中抗弯强度提高幅度最大。GO对硅酸盐水泥力学性能的提高程度较磷酸镁钾水泥更为显著。对于动态力学性能,不同应变率下裂纹扩展路径存在差异,在高应变率下GO的增强效应更为显著。水泥基材料工作环境中各类离子化合物及酸碱度对其基体有消极的影响,GO对其耐久性有明显的提高作用。本文对近年来GO水泥基复合材料的研究状况进行梳理,分析其微观结构作用机理、流动性、力学性能及耐久性等,阐述了目前国内外的研究状况及存在的问题,并展望了GO水泥基复合材料未来的发展趋势。

氧化石墨烯/橡胶改性沥青的制备和性能分析

通过针入度、软化点、延度试验分析高速剪切工艺对氧化石墨烯/橡胶改性沥青性能的影响,采用动力粘度和软化点离析差试验研究超声波分散对氧化石墨烯/橡胶改性沥青存储稳定性的影响,并结合傅里叶转换红外光谱、扫描电子显微镜和差示扫描量热分析等探究氧化石墨烯对橡胶改性沥青的微观作用机理。结果表明:高速剪切+超声波分散工艺可以克服氧化石墨烯团聚现象,最佳剪切速率为4500 r·min^(-1),最佳剪切时间为40 min;氧化石墨烯可改善橡胶改性沥青的存储稳定性和力学性能;氧化石墨烯与橡胶改性沥青以物理作用为主,可减少橡胶改性沥青中发生相变的组分含量或降低其转变强度,使橡胶改性沥青体系趋于稳定,有利于改善橡胶改性沥青的温度敏感性和高温抗车辙性能。

氧化石墨烯与功能化碳纳米管增强水泥基材料力学性能研究

水泥基材料在建筑领域应用广泛,但其存在抗弯强度低、抗裂性和韧性差等缺点。为了提高水泥基材料性能,分别采用球磨石墨粉和酸处理碳纳米管制备了氧化石墨烯(GO)和功能化碳纳米管(FCNT),并使用扫描电子显微镜(SEM)对其进行检测表征。研究不同GO和FCNT掺量的水泥基纳米复合材料的抗压强度、抗拉强度、微观结构和晶相组成。研究结果表明:与普通水泥砂浆相比,1.00%GO掺量对水泥砂浆抗压强度的贡献最大,抗压强度提高77.3%;0.25%GO掺量对水泥抗拉强度的贡献最大,其抗拉强度提高37.5%;相比之下,0.50%FCNT掺量使水泥砂浆抗压强度提高了58.2%,0.25%FCNT掺量使水泥砂浆抗拉强度提高了40%;通过GO-CNC和FCNT-CNC的微观结构和晶相组成研究验证了水泥砂浆的力学行为趋势。GO掺量对水泥基纳米复合材料的力学性能提升效用大于FCNT,GO可作为一种潜在经济高效的水泥基纳米增强材料。