干湿循环对黏土微观结构及持水性能影响的试验研究

长期干湿循环作用会削弱路基土的工程力学性质,产生工程灾害,有必要研究干湿循环对其微观结构及持水性能的影响。针对既有线有砟轨道路基土,开展了一系列考虑干湿循环影响的压汞试验、扫描电镜试验、压力板试验与饱和盐溶液蒸汽平衡试验。试验结果表明:在反复的干湿循环过程中,土体结构遭到破坏,内部胶结物质不断减少。土体微孔及小孔(<5μm)数量逐渐增多,中孔及部分大孔范围(5~30μm)内的峰值孔径逐渐减小,分布密度逐渐增大。数次干湿循环后微裂隙(>100μm)逐渐增多,导致试样开裂。干湿循环会对土体的持水性能产生影响,初始干密度较小时,经历过1次干湿循环持水性能略有增强,而经历过3次及5次干湿循环持水性能持续减弱。

偏转工况L型吊舱推进器敞水性能数值研究

针对吊舱推进器在偏转时诱发的剧烈的水动力不稳定问题,以某L型吊舱推进器为研究对象,采用计算流体力学(CFD)方法和滑移网格技术对不同偏转角β(β=0°、±10°、±20°、±30°)下L型吊舱推进器进行敞水性能数值研究。研究结果表明:吊舱推进器螺旋桨的推力、扭矩以及吊舱单元的侧向力均随偏转角的增大而变大,其中吊舱推进器螺旋桨的推力系数、扭矩系数受偏转方向影响较小。β=0°时,受螺旋桨旋转时产生的周向诱导速度的影响,吊舱推进器在直航工况下也会受到侧向力作用,当吊舱推进器向右偏转时,其迎流侧产生的侧向力会与螺旋桨旋转尾流产生的侧向力相互抵消,导致吊舱推进器在向右偏转时产生的侧向力整体小于向左偏转时产生的侧向力;由于螺旋桨旋转尾流会与后方舱体、支架相互干扰,吊舱推进器整体推力系数并不是关于直航时对称,小偏转角(|β|≤15°)对吊舱推进器整体的推力系数影响较小,当偏转角|β|>15°时,推力系数会迅速下降。

重型破冰船多桨状态对敞水性能的影响分析

针对重型破冰船敞水与破冰2种典型工况阻力差距巨大,而螺旋桨设计基准为破冰工况,研究如何处理重型破冰船敞水航行时三桨工作状态对于降低能耗具有重要意义。以系柱状态模拟破冰工况对三桨重型破冰船的螺旋桨进行设计并进行空泡校核修正,针对三桨推进、中间桨闲置舷侧两桨推进、舷侧两桨闲置中间桨推进3种不同工作状态下的敞水航行性能进行估算,对比分析得出三桨降功率敞水推进相对于闲置螺旋桨推进更有利于降低总推进功率并满足敞水设计航速要求。

甲酸木质素纳米颗粒的制备及疏水性能研究

本研究以玉米秸秆、杨木及松木为原料,利用不同液比的甲酸与原料(1∶10,1∶9,1∶8和1∶7)制浆,从制浆黑液中分离得到甲酸木质素,进一步制得甲酸木质素纳米颗粒,探究了不同甲酸木质素的酚羟基含量差异。结果表明,3种原料甲酸木质素具有木质素的基本结构特征,液比1∶9时制得3种原料甲酸木质素酚羟基含量分别为2.69、2.82、3.09 mmol/g。水接触角实验结果表明,3种原料甲酸木质素压片具有较强的亲水性。将甲酸木质素纳米颗粒用于制备甲酸木质素纳米颗粒/淀粉复合膜,复合膜的水接触角显著增加,其疏水性能与甲酸木质素的原料种类和制浆液比有关。经4个月老化后,复合膜的疏水性能进一步增强,3种原料甲酸木质素纳米颗粒/淀粉复合膜的水接触角最高分别可达127.2°、125.1°和123.5°。研究结果对增强木质素的疏水性能及扩展疏水性膜材料的应用具有积极意义。

干旱半干旱区典型林分持水性能比较研究

[目的]水分供给是制约干旱及半干旱区发展的决定因素,科学评估干旱半干旱区典型林分的持水性能是规划防护林建设,调控林分结构与进行树种选择的重要依据。[方法]以库布齐沙漠鄂尔多斯造林总场内5种典型人工林为研究对象,利用野外收获法与室内浸水法分析林冠层、林下植被层、枯落物层及土壤层持水性能,引入模糊物元模型,结合欧式贴近度对不同林分持水性能进行定量评价。[结果](1)不同树种间林冠持水能力差异显著,表现为杨树旱柳混交林>榆树林>杨树林>沙柳林>樟子松林,林分持水量介于2.36~9.98 t/hm^(2)。(2)各林分林下植被的持水量介于0.84~3.66 t/hm^(2),生物量介于1.33~3.92 t/hm^(2),生物量表现出与持水量相同的变化趋势。(3)枯落物持水量介于1.96~29.25 t/hm^(2),生物量介于1.43~13.62 t/hm^(2),对数函数和幂函数可较好表现枯落物的动态持水量和动态吸水率。(4)各林分间土壤毛管持水量介于543.80~645.71 t/hm^(2),饱和持水量介于562.87~694.78 t/hm^(2),杨柳混交林土壤容重低于其他纯林,同时孔隙度比其他林分高。(5)欧式贴近度大小排序为杨柳混交林(0.805 6)>沙柳林(0.387 7)>榆树林(0.374 7)>杨树林(0.357 2)>樟子松林(0.163 2),欧式贴近度越大,林分持水性能越强,5种林型中杨柳混交林持水能力最强,樟子松林最差。[结论]建议未来经营干旱半干旱区人工防护林建设中,适当提高混交林比例,并尝试通过更多林分合理搭配进行防护林建设保护。

不同干燥方式对羊肚菌品质特性及复水性能的影响

为探究羊肚菌在不同干燥方式及复水后的品质变化与成因,以六妹羊肚菌为试材,采用自然干燥(natural drying,ND),恒温干燥(constant temperature drying,CTD),真空冷冻干燥方式(vacuum freeze-drying,VFD)对羊肚菌进行干制,探讨3种干燥方式对微观结构、滋味、营养品质及复水性能的影响,并研究羊肚菌复水前后质地、色泽、风味的差异分析,分析判断不同方式的干燥特性。结果表明:VFD羊肚菌氨基酸、粗多糖与甜味值分别为944 mg/100 g、6.26 g/100 g、19.73,显著(P<0.05)高于其他2种方式,其菌柄与菌盖的明亮度(L^(*)值)显著(P<0.05)提升,菌盖色差(△E)最小,△E值为5.83。电子鼻数据结合主成分分析(principal component analysis,PCA)发现干燥与复水前后不同羊肚菌样品在气味轮廓上存在差异且对风味进行很好地区分。VFD由于其孔隙均匀分布的疏松状微观结构保持最佳的复水比,低场核磁共振结合核磁共振成像分析结果显示VFD羊肚菌在复水20 min内不易流动水显著增加,复水速率快速上升,复水均匀性最好。VFD复水后菌柄与菌盖色差(△E)分别为12.28和11.47,显著(P<0.05)小于其他2种干燥方式,菌柄和菌盖的脆度分别为35.87 N/mm和10.42 N/mm,与CTD相近。聚类分析与相关性分析结果直观地展示了感官变量与营养变量在不同干燥方式样品中的分布,进一步说明真空冷冻干燥在羊肚菌干燥应用的可行性。该研究结果为羊肚菌干制品加工方式优选提供参考。

氯氧镁水泥耐水性能的改性研究进展

本文分析了氯氧镁水泥(MOC)耐水性能差的原因,介绍了国内外对MOC耐水性能的改性研究现状,综合整理了有机、无机与掺合料三类改性剂对MOC耐水性能的改善作用与改性机理。提出后续的研究重点应集中于MOC及其混凝土的耐水性能,并应以绿色、环保、科学的方式提高MOC性能。

林分改造后的水土保持林地土壤的持水性能

[目的]研究林分改造后的林地水文生态特征,分析水土保持林的持水特性,为南方红壤水土流失区的生态治理、植被恢复以及树种配置提供参考。[方法]选择福建省长汀县红壤侵蚀区松林改造后营造的千年桐生态林作为研究对象,以林外草坡作为对照,比较千年桐生态林和草坡的枯落物持水性能指标之间的差异,同时测定千年桐林分0—60 cm不同土层土壤物理性质,并利用隶属函数对林地持水性能进行综合评价。[结果]千年桐枯落物持水量始终高于对照,浸水前为对照的1.15倍,浸水24 h后为对照的2.10倍;浸水0.25 h时,千年桐和对照的枯落物吸水速率分别为1723.64,700.8 mm/h。千年桐林地的枯落物累积量、枯落物最大持水量、枯落物有效拦蓄量均显著高于对照。林地0—10 cm土层的土壤容重显著低于其他土层,而最大持水量、毛管持水量、田间持水量、毛管孔隙度和总孔隙度均显著高于其他土层;0—20 cm土层的土壤有效蓄水量和有效水储量显著低于20—60 cm土层。林地持水性能的综合评价结果表明土壤毛管孔隙度的综合评价值较高,而土壤自然含水率的综合评价值较低。[结论]千年桐生态林枯落物持水性能较好,土壤通气、透水性较高。从林分综合评价来看,与土壤孔隙度,特别是毛管孔隙度相关的指标对于提高千年桐生态林持水性能具有重要影响。

玄武岩纤维增强混凝土的力学和透水性能分析

在混凝土制造过程中通过掺入纤维来减缓混凝土受到压力作用,在保持透水性能条件下获得更强的力学性能。将6 mm、12 mm的玄武岩纤维掺入混凝土中,分析不同掺量下混凝土的力学性能和透水性能。结果表明:掺入0.1%长度6 mm玄武岩纤维混凝土相对同龄期试块达到了更高抗压强度;大于0.1%时,抗压强度与纤维加入量呈现相反变化。逐渐延长龄期后,玄武岩纤维混凝土达到了更高抗压强度。保持玄武岩纤维掺量相同下,6 mm比12 mm的玄武岩纤维混凝土达到了更高透水性。加入同样长度的玄武岩纤维时,增大玄武岩纤维含量时,试样孔隙率与透水系数都出现了降低的现象。

采动破坏新近系地层隔水性能恢复可行性试验研究

由于伊犁一矿煤层与松散层含水层距离小,基岩薄且极软弱破碎,开采易产生突水、突泥、溃砂现象,新近系上部隔水层是煤层开采的关键隔水层,其受采动破坏的隔水性能恢复可行性成为影响工作面开采突水突泥溃砂的关键因素。为探讨分析伊犁一矿新近系地层受采动破坏后隔水性能恢复可行性,以伊犁一矿SW-3孔采取的新近系地层为研究对象,通过进行X射线衍射分析获得岩石的矿物成分及其含量,扫描电镜获得岩石内部结构形态,并利用RT多场耦合试验仪,分析新近系地层试样不同裂隙宽度在相同的试验条件下对应的渗透率变化情况,判断隔水层恢复的可行性。试验结果表明采动破坏新近系地层表现出隔水性恢复性能,采动裂缝宽度越小,裂隙愈合能力越强,裂隙愈合时间越短。

聚合物水泥防水涂料耐水性能影响因素研究

研究了聚合物乳液种类、聚合物乳液Tg值、水泥用量、填料种类和硅烷偶联剂用量对Ⅱ型JS防水涂料浸水后拉伸强度保持率、断裂伸长率和吸水率等指标的影响,结果表明,随着浸水时间的延长,JS防水涂料的拉伸强度、断裂伸长率都有不同程度的下降;选用Tg值为-15.3℃的丁苯乳液,水泥用量为50%,填料选用重钙,适量添加硅烷偶联剂制得的JS防水涂料耐水性能较佳。

CeO_(2)/PTFE涂层微粗糙结构的构筑及其超疏水性能

采用熔盐法制备呈八面体状、粒径尺寸分布在300~500 nm的CeO_(2)颗粒,借助喷涂法制备CeO_(2)/PTFE涂层,目的是通过CeO_(2)颗粒的加入填充或者嵌入在PTFE的网络结构上,以此构筑CeO_(2)/PTFE涂层微粗糙结构提高其疏水性能.探讨不同的CeO_(2)颗粒含量在不同硬度铝基底上(Al 3003和Al 3004)对CeO_(2)/PTFE涂层疏水性能的影响,进而从“CeO_(2)颗粒的显微结构”和“微粗糙结构的构筑”两个方面阐明CeO_(2)/PTFE涂层的超疏水机理.结果表明:当CeO_(2)颗粒含量为0.5 wt%时,从SEM图中看出CeO_(2)/PTFE涂层的表面出现大量突起且呈现密集均匀排布即构筑出“单层连续网络结构”;CeO_(2)颗粒嵌入PTFE涂层的网络结构中CeO_(2)/PTFE涂层疏水性能最佳,从润湿性分析得到在Al 3003和Al 3004接触角分别为154.7°和153.3°.当CeO_(2)颗粒含量小于0.5 wt%时,构筑涂层表面呈现“孤岛状结构”;大于0.5 wt%时,构筑涂层表面呈现“多层不连续网络结构”.

粉煤灰掺量对直通孔型再生透水混凝土抗盐冻及透水性能的影响

采用相对动弹模量、抗压强度、透水系数和微观试验,分析了在复杂冻融环境下(5%NaCl、5%Na_(2)SO_(4)和5%NaCl+5%Na_(2)SO_(4))不同粉煤灰掺量(0、10%、20%和30%)对直通孔型再生透水混凝土抗盐冻及透水性能的影响。结果表明:粉煤灰加剧混凝土在5%NaCl溶液中的冻融损伤,适量粉煤灰(10%和20%)可以提高混凝土在5%Na_(2)SO_(4)和5%NaCl+5%Na_(2)SO_(4)溶液下的抗冻效果。经过200次盐冻后,透水系数的结果均大于初始值且满足规范要求。在含硫酸钠的环境中,侵蚀产物在冻融初期有利于增加混凝土基体密实度。直通孔型再生透水混凝土在盐冻环境中具备良好的耐久性能和透水效果,可在复杂盐冻地区推广使用。

致孔剂对AA/AM/AMPS/HNTs多孔高吸水树脂吸液及保水性能的影响

以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为有机原料,埃洛石(HNTs)为无机原料,过硫酸铵为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,Span-60为分散剂,环己烷为分散介质与传热介质,分别以NaHCO3、丙酮、NaHCO3/丙酮为致孔剂,采用反相悬浮聚合法制备了AA/AM/AMPS/HNTs复合型多孔高吸水树脂,探究了致孔剂种类和用量对树脂吸液性能及保水性能的影响。结果表明:在HNTs与NaHCO3加入量分别为AA,AM,AMPS总质量的0.5%,5.0%时,高吸水树脂的吸液性能最佳,吸水率为3081.38 g/g,吸盐水率为159.58 g/g;以NaHCO3/丙酮为致孔剂得到的树脂的保水性能最佳。

粉煤灰对粉末3D打印磷酸镁水泥基材料耐水性能的影响

磷酸镁水泥基材料具有快硬早强的特点,适用于水泥基粉末3D打印技术。为解决粉末3D打印磷酸镁水泥耐水性能差的问题,本文开展了粉末3D打印磷酸镁水泥基材料耐水性能优化研究,研究了镁磷比对材料耐水性能的影响,优选了镁磷比(摩尔比,下同),探究了粉煤灰掺入对粉末3D打印磷酸镁水泥基材料打印性能和耐水性能的影响规律,并结合微观表征手段揭示了粉煤灰对材料耐水性能改善机理。结果表明:粉末3D打印磷酸镁水泥基材料在水养护条件下的抗压强度降低;随着镁磷比的增加,材料耐水性能相应提高;添加粉煤灰可有效提高粉床密度和打印精度,增加材料的水化产物生成量,使微观结构更加致密,提高其耐水性能;材料浸水28 d后掺入20%(质量分数)粉煤灰可使材料的抗压强度最大提高89.00%,这为改善粉末3D打印磷酸镁水泥基材料的耐水性能及拓展水泥基粉末3D打印技术的应用提供了有力支撑。

蝌蚪型POSS嵌段共聚物多孔膜制备及其疏水性能

针对传统疏水整理方法存在高温处理、对设备要求高、织物固有属性降低等缺点,以蝌蚪型倍半硅氧烷(POSS)嵌段共聚物为成膜材料,通过呼吸图案法制备有序排列的多孔膜。以硅片为基底,优化溶剂种类、共聚物质量浓度、成膜温度及成膜时间,得到孔径均匀的多孔膜,对其表面疏水性能进行测试。以棉织物为基底,优化共聚物质量浓度制备多孔膜,测试其表面疏水性能。结果表明:蝌蚪型POSS嵌段共聚物在硅片表面成膜最佳工艺条件为溶剂三氯甲烷,共聚物质量浓度30 mg/mL,温度80℃,时间60 s,在此工艺条件下多孔膜水接触角为117.8°,具有疏水性能;以棉织物为基底,通过呼吸图案法在棉织物表面制备多孔结构,共聚物质量浓度为60 mg/mL时,其表面水接触角为154.0°,孔的结构规整性最好且达到超疏水;在相同质量浓度条件下水接触角较浸渍-烘干法高15°左右。

干湿循环条件下复合石膏基胶凝材料耐水性能研究

通过试验研究硬石膏-磷建筑石膏复合胶凝材料在干湿循环条件下的耐水性能,分析了其耐水性能变化机理。研究表明:复合石膏基胶凝材料相比于磷建筑石膏更容易发生溶蚀,吸水率更高,复合石膏基胶凝材料水化周期相对较长,硬石膏的水化过程很大程度上影响了复合胶凝体系的水化过程。

甲基硅酸钠改性磷建筑石膏耐水性能研究

基于不同掺量的甲基硅酸钠对磷建筑石膏物理及力学性能的影响试验,选取甲基硅酸钠掺量为0.9%的磷建筑石膏进行干湿循环条件下的耐水性能试验。结果表明:甲基硅酸钠对磷建筑石膏有一定的缓凝作用,可以改善磷建筑石膏耐水性能;随着甲基硅酸钠掺量的增加,磷建筑石膏绝干抗压和抗折强度呈先下降、后上升、再下降的趋势;甲基硅酸钠掺量为0.9%时磷建筑石膏在干湿循环条件下各项性能改善较为明显。

硅灰对硫氧镁水泥力学性能和耐水性能的影响

文中以硫氧镁水泥为基料,柠檬酸钠为外加剂,硅灰为掺料,制备硫氧镁水泥试块,通过抗压强度和耐水性试验进行分析,表明基准配合比为水硫比0.9、氧硫比1.8、柠檬酸掺量1.2%、硅灰掺量为20%时,硫氧镁水泥力学性能最好。3 d抗压强度可达到43.2 MPa,7 d可达到48.5 MPa,28 d可达到65.4 MPa。这是由于硅灰的掺入使得放热反应形成的内应力减小,同时生成粗大晶粒受到阻碍。耐水软化系数可达到0.83,填充料颗粒分散填充在水化体系的空隙中,提高了材料的密实度、稳定性和抗水性。

纤维-建筑石膏基复合材料力学及耐水性能研究

为探究黄麻纤维的掺入对于纤维-建筑石膏基复合材料力学及耐水性能影响,使用NaOH对黄麻纤维进行碱处理,随后制备成纤维-建筑石膏基复合材料以测定其力学及耐水性能变化情况。由试验结果可知,与未经过碱液处理黄麻纤维相比,吸水处理25h后黄麻纤维吸水率降低了115.9%;而将25mm的黄麻纤维掺入石膏复合材料中可使其吸水率降低0.7%;经过5%碱处理后黄麻纤维抗拉强度和拉伸模量分别降低了4.76%和6.42%,且25mm的黄麻纤维的加入使得石膏基复合材料的拉伸性能和弯曲性能分别提高2.1MPa和9.6MPa,试验结果表明纤维的加入有效地增加了纤维-建筑石膏基复合材料的力学性能,但对其耐水性能影响较为不显著。