破碎岩石气体渗透性的试验测定方法

为了测试采矿工程中松散破碎岩体的气体渗透特性,设计了与MTS815.02岩石力学伺服机配套的气体渗透仪和测试系统。依靠MTS伺服机改变压力和位移条件,渗透仪用以稳定破碎岩石并连接气体测试系统,接入气源、组成回路和测试气透特性等由测试系统完成。通过对几组破碎砂岩岩样氮气渗透性能的测试,结合考虑状态方程的渗透率换算公式,得出破碎砂岩气体渗透率随压力和粒径条件的变化规律。该测试方法和测试结果在研究采动破碎岩体瓦斯等气体流动规律方面具有重要意义。

单轴压缩作用对混凝土气体渗透性的影响

采用改进的Figg法研究了单轴压缩作用对混凝土气体渗透性能的影响 .研究表明 :普通混凝土在单轴压缩荷载作用下 ,其气体渗透系数存在着一个单轴压应力的阈值 ,该值约在应力比 f/ fcu=0 .40～ 0 .5 0处 .当应力比小于阈值时 ,混凝土的渗透系数比无荷载时至少大 5 % .当应力比达到或超过阈值时 ,渗透系数将迅速增大 ,混凝土的抗渗透性能开始恶化 .此外 ,还发现 ,当应力比小于阈值时 ,标养 6 0d的混凝土其气体渗透系数要比标养 2 8d的下降约 2 5 % .

多孔材料气体渗透性的测定

论述了多孔材料气体渗透性的测量方法、测试仪器和数据处理过程。研究了实验数据与佛切迈尔（Ｆｏｒｃｈｅｉｍａｒ）流量方程的吻合性。

二氧化钛纳米粒子-氧化石墨烯/聚酰亚胺混合基质膜的原位聚合及气体渗透性能

以钛酸四丁酯为前驱体,采用浸渍-沉淀法制备二氧化钛纳米粒子-氧化石墨烯(TiO_2-GO)复合物,再将TiO_2-GO复合物与4,4'-(六氟异亚丙基)邻苯二甲酸酐和4,4'-二氨基二苯醚通过原位聚合构建TiO_2-GO/TiO_2-GO/PI(聚酰亚胺)混合基质膜,用于CO_2的渗透脱除.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热失重(TG)和Zeta电位等表征了TiO_2-GO复合物和TiO_2-GO/PI混合基质膜的形貌与结构;探讨了TiO_2掺杂量对TiO_2-GO复合物及TiO_2-GO/PI混合基质膜的结构和气体渗透性能的影响.结果表明,TiO_2-GO复合物中TiO_2纳米粒子较均匀地沉积在GO片层上,TiO_2纳米粒子在形成的同时破坏了GO的结构,使其无序度增加.TiO_2的掺杂对TiO_2-GO/PI混合基质膜的形貌与结构影响较小,但提升了TiO_2-GO/PI混合基质膜的CO_2和N2渗透性能.但过量的掺杂使TiO_2粒子在GO片层上团聚,从而导致TiO_2-GO复合物在混合基质膜中的分散性变差,CO_2渗透性及CO_2/N2渗透选择性降低.当TiO_2掺杂质量分数为30%时,TiO_2-GO/PI混合基质膜的CO_2渗透性为360 Barrer[1 Barrer=10^(-10)cm^3(STP)·cm/(cm^2·s·cm Hg)=7.5×10^(-14)cm^3(STP)·cm/(cm^2·s·Pa)],CO_2/N_2的渗透选择性可达31.

溶剂置换材和气干材气体渗透性的比较研究

对杉木、马尾松各 5株生材进行了不同体积分数的酒精、丙酮和戊烷溶剂逐级过渡置换及气干 ,并通过水上升置换法对溶剂置换材和气干材的心材和边材流体渗透性进行了测定与分析。结果显示 :杉木和马尾松溶剂置换材的总体平均渗透性比气干材的渗透性高。杉木溶剂置换干燥生材心材为 2 1 6× 1 0 - 1 2m3·m- 1 ,气干材心材为 0 .1 1× 1 0 - 1 2 m3·m- 1 ,前者是后者的 1 9.7倍 ;杉木溶剂置换干燥生材边材为 4.72×1 0 - 1 2 m3·m- 1 ,气干材边材为 0 .99× 1 0 - 1 2 m3·m- 1 ,前者是后者的 4.7倍 ;马尾松溶剂置换干燥生材心材为 0 3 9× 1 0 - 1 2 m3·m- 1 ,气干材心材为 0 1 7× 1 0 - 1 2 m3·m- 1 ,前者是后者的 2 3倍 ;马尾松溶剂置换干燥生材边材为5 3 1× 1 0 - 1 2 m3·m- 1 ,气干材边材为 0 84× 1 0 - 1 2 m3·m- 1 ,前者是后者的 6 3倍。气干材和溶剂置换材的边材渗透性均大于对应的心材渗透性。溶剂置换对渗透性的影响 ,边材比心材明显。无论是杉木还是马尾松 ,较之于气干材 ,溶剂置换使得边材的渗透性均有较大程度的提高 ,而心材的渗透性 ,多数试材有一定程度的提高 ,少数则变化很小或有一定降低。

混凝土气体渗透性的评价方法研究

采用多孔介质扩散机制推导出混凝土的气体渗透系数,并比较了CO2和O2两种气体在混凝土中扩散能力。通过加速碳化试验研究了气体渗透系数与碳化深度的关系。试验结果发现CO2气体在粉煤灰混凝土中的扩散能力较O2气体差,并且混凝土试件的28d碳化深度随着粉煤灰掺量的增加均呈现减小的趋势。采用多孔介质扩散机制推导出来的气体扩散系数不能完全表征混凝土的碳化性能。

粉煤灰高性能混凝土气体渗透性能研究

试验研究了水胶比m（水）：m（胶）在0．25～0．35范围内，粉煤灰掺量在0～60％之间的粉煤灰高性能混凝土气体渗透性能情况．结合汞压力测孔法分析了粉煤灰高性能混凝土气体渗透性能与孔结构参数之间的相关性、研究结果表明，水胶质量比0．25～0．30，粉煤灰高性能混凝土气体渗透系数随水胶质量比增加而增大；水胶质量比0．30～0．35，粉煤灰高性能混凝土气体渗透系数却随水胶质量比增大而减小；且粉煤灰对高性能混凝土气体渗透性能的影响受水胶质量比影响较大；养护龄期的延长可以明显改善混凝土的抗气体渗透性．粉煤灰高性能混凝土总孔隙率、孔临界孔径、平均孔径与气体渗透系数之间线性拟合相关系数分别为0．93，0．90，0．83，可以用这些结构参数近似表征粉煤灰高性能混凝土的气体渗透性能。

高温后混凝土气体渗透性及力学性能研究

火灾高温不仅会降低混凝土结构的力学性能,还会对混凝土的耐久性产生重大的影响。通过高温电阻炉模拟火灾试验,研究高温下混凝土的气体渗透性、弹性模量和轴心抗压强度的变化特征,以及气体渗透性和力学性能的相互关系。试验结果表明:混凝土气体渗透性随火灾温度的升高而逐渐增大,且在500℃时气体渗透性增长72.6倍;在200℃高温下,混凝土的弹性模量和轴心抗压强度略有提高,而在350℃及以上高温下,其力学性能大幅降低。

界面聚合法制备PEO中空纳米微球及其对气体渗透性的影响

为获得高的渗透和选择性能,分别以聚乙二醇甲醚丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯为水相反应单体和油相交联剂,利用界面引发剂在无表面活性剂微乳液油水界面处引发聚合制备中空微球,浇铸形成具有纳米空腔的中空微球膜,并考察了膜内纳米空腔对分离膜气体渗透性和分离性的影响。结果表明:制备的中空微球平均粒径为95 nm,中空结构明显;在高交联剂含量中,中空微球膜的渗透分离性能较壳层材料的本征值都有显著提升,在35℃、0.2 MPa下,CO_2的渗透系数增大4.5倍,且分离系数也有所提升。

利用气体渗透性评价高性能混凝土的碳化性能

通过就矿渣、粉煤灰高性能混凝土单位气体渗透系数对碳化深度的贡献率的分析,研究了高性能混凝土气体渗透性与碳化性能之间的关系;在上述基础上,构建了评价高性能混凝土碳化性能的模型;通过检验,可知该模型有较好的准确性.

含水率对杨木木材气体渗透性的影响

采用升水容积置换法分别测量了I-72杨木材径向、弦向和纵向的气体渗透性,分析了含水率对杨木气体渗透性的影响。结果表明:同一含水率条件下,I-72杨木材径向气体渗透性稍大于弦向;在较高的含水率阶段,纵向气体渗透性略大于横向(径向、弦向),随着含水率降低,纵向气体渗透性与横向的差异急剧增大。而在各个纹理方向上不同部位的渗透性差异不明显。随含水率的降低渗透性有不同程度的提高,并且变异性较小。基于此,拟合出I-72杨木材的渗透性随含水率变化的关系模型。

持续压荷载作用对锂渣混凝土气体渗透性的影响

为了考察持续荷载作用对锂渣混凝土气体渗透能力的影响,设计了水灰比为0.4、0.45、0.62,锂渣掺量为0、10%、20%,30%的混凝土,研究对锂渣混凝土试件施加极限荷载的10%、30%、50%的持续压应力下试件的气体渗透性能情况。利用Autoclam渗透性测试仪研究发现:随着龄期的增长,混凝土的透气性指数降低,密实度增大;当水灰比范围在0.45~0.62时,存在一个临界值使混凝土的气体渗透性急剧增大;当应力比大于0.3时,试件的气体渗透系数的增长趋势加大;在压应力阀值出现之前,掺入10%锂渣能够有效改善混凝土的渗透性。

新型木材气体渗透性测试装置的设计

当前木材科学与工程专业科学研究及实验教学中急需一套木材气体渗透性测试装置。在试验结果需客观准确的前提下,以操作过程简便易行为目标,对试样装夹方法(试样加工、夹具结构)以及夹具与测试系统的对接方式等关键技术进行了优化设计,成功应用了金属开孔器,D、F型快速接头等市场上常见的装置和附件,开发了一套可快速测定木材气体渗透性的新型实验装置。

龙竹竹材纵向气体渗透性测定

参照木材流体渗透特性相关理论和研究方法,对大型丛生竹种———龙竹竹材的纵向气体渗透性进行了测定和分析,结果表明预处理方法和含水率对竹材纵向渗透性有显著影响。预处理可提高竹材气体渗透性,水煮预处理试件的渗透性优于汽蒸预处理试件的渗透性;随竹材试件含水率降低,竹材纵向气体渗透性增加。这些结论可为竹材防霉处理、染色处理、防火处理等改性处理提供有益的参考。

掺有粉煤灰和引气剂的混凝土的气体渗透性能

与同强度的普通混凝土相比 ,掺有粉煤灰或引气剂的混凝土抗气体渗透性能有较大幅度提高 ,在中低强度下 ,粉煤灰混凝土的气渗系数约为普通混凝土的 1/3～ 1/5 ,而引气混凝土和粉煤灰引气混凝土的气渗系数分别为普通混凝土的 1/2和 1/6;随着强度增长 ,粉煤灰混凝土的气渗系数变化不大 ,引气混凝土有较大幅度的降低。与此同时 ,还分析了各种类型混凝土的气体渗透系数与强度间的相关性。研究表明 :普通混凝土的强度与气渗系数的相关性较好 ,粉煤灰混凝土、引气混凝土、粉煤灰引气混凝土的强度与气渗系数的相关性相对较低。

氯盐干湿循环下尾矿球混凝土气体渗透性与孔轴线可靠性

为研究氯盐干湿循环对尾矿球混凝土的影响,分别对普通混凝土(C)、尾矿球混凝土(T)和钢纤维尾矿球混凝土(TF 8)进行气体渗透试验和孔结构试验,得到气体渗透系数、气体体积分数、气泡频率和孔轴线可靠性随氯盐干湿循环侵蚀龄期的变化规律,给出混凝土气体渗透性、孔结构与孔轴线可靠性的关系.结果表明:随氯盐干湿循环侵蚀龄期的增加,C,T和TF 8的气体体积分数、气泡频率均增大,孔轴线可靠性减小,导致气体渗透系数增加;氯盐干湿循环会增加混凝土的渗透性,使孔径分布变差,大孔增加,孔轴线可靠性减小.

深层油气低渗岩石气体渗透性-水力压裂一体化测试装置

水力压裂是提高深层低渗岩石油气资源开采效率的重要技术手段,掌握深层低渗岩石水力压裂前后渗透性测试技术及裂纹起裂、扩展规律对于学生创新能力的培养至关重要。为满足行业特色教学科研需求,提高学生工程实践创新能力,基于瞬态压力脉冲法和水力压裂技术,自主研制了深层油气低渗岩石气体渗透性-水力压裂一体化测试装置。该装置可物理模拟深层油气赋存的高温、高流体压力和高应力的复杂地质耦合环境,可实现低渗致密岩石渗透性的准确测定,亦可有效地开展水力压裂测试,使学生掌握低渗岩石的裂纹起裂、扩展规律及机理。该装置实现了渗透-压裂的一体化测试,提高了实验的精度,完善了深层油气领域的实验教学和科研手段,丰富了学生实训和实践教学环节,促进了师生的科研创新,为科研辅助教学提供了良好的平台。

高聚物薄膜的气体渗透性的研究——Ⅰ.气体渗透性的测定和表征

本文应用自制CS—135型渗透仪和渗透池,对聚酯薄膜等的气体渗透性进行测定,考察测定操作条件对测定结果的影响、同时对高聚物薄膜的气体渗透性问题和表征作了讨论。

碳纳米管/聚氨酯杂化膜的原位聚合构建及气体渗透性能

采用H2SO4/HNO3混酸处理得到不同氧化程度的多壁碳纳米管(MWCNT-COOH),再通过与4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,4-丁二醇(BDO)的预聚和扩链反应构建碳纳米管/聚氨酯(MWCNT-COOH/PU)杂化膜。利用傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和透射电子显微镜(TEM)等分析表征多壁碳纳米管结构;探讨了多壁碳纳米管氧化程度和填充量对MWCNTCOOH/PU杂化膜的形貌和CO2、N2渗透性能的影响。结果表明,混酸处理后的多壁碳纳米管带有一定的含氧基团,并随氧化程度的提高,多壁碳纳米管的拉曼光谱G峰和D峰的强度之比(ID/IG)有所增大;氧化程度对多壁碳纳米管在溶剂和杂化膜中的分散性有较大影响,氧化程度越高,分散性越好;杂化膜的CO2、N2渗透性及CO2/N2渗透选择性随多壁碳纳米管氧化程度的增加有所增大,而随多壁碳纳米管填充量的增加表现出先增大后减小的趋势,当氧化程度较高的多壁碳纳米管(H-MWCNT-COOH)填充量为1.0wt%时,H-MWCNT-COOH/PU杂化膜的CO2渗透系数为67.8 Barrer,CO2/N2渗透选择性可达45,表明适量填充MWCNT-COOH能显著提高MWCNT/PU杂化膜的CO2渗透性及CO2/N2的渗透选择性。

微孔SiO_2膜的气体渗透性能

研究了微孔ＳｉＯ２膜的气体渗透性能．气体渗透数据表明，由于微孔ＳｉＯ２膜存在着一定的孔径分布，其渗透机理比较复杂．当膜的孔径大于并接近分子的动力学直径时，其渗透由择形扩散控制；而当膜的孔径大于而不接近分子的动力学直径时，对于非凝聚的小分子气体其渗透受努森扩散控制；对于可凝性气体其渗透将受多层扩散和毛细管凝聚的控制．单组份正／异丁烷气体在２５℃、压差为０．０６ＭＰａ时的理想分离系数为１．８；１∶１的正／异丁烷混合气的分离系数为８．４．