灌浆料流变性能的时变特性与屈服应力演化模型

为研究灌浆料流变性能的时变特性,厘清流变性能随时间变化的机理,通过流变试验研究灌浆料的流变模型和流变参数随时间的变化规律。结合灌浆料的冷冻扫描电镜微观结构随时间的变化过程和流体力学理论,研究屈服应力的时变机理,并建立考虑絮凝效应、水化反应和骨料颗粒-水泥浆体相互作用三者共同影响的新屈服应力演化模型。结果表明:灌浆料的流变模型符合Herschel-Bulkley模型,屈服应力随时间增加而增加。水化产物在网状絮凝结构上不断堆积,网状絮凝结构逐渐变大,这不仅增强了水泥浆体的抗剪切能力,也导致浆体表现更高的黏度,使得骨料颗粒-水泥浆体的相互作用力增大。因此,灌浆料的屈服应力增大。提出的新屈服应力演化模型能更好地描述含骨料颗粒水泥基材料的屈服应力随时间的变化规律。研究结果可为灌浆料的流动扩散研究和深入理解水泥基材料流变性能的时变性提供理论基础。

SMC再生SBS沥青的流变性能和微观特性研究

【目的】探究新型温拌再生剂甲基苯乙烯共聚物(styreneic methyl copolymer,SMC)对老化苯乙烯系热塑性弹性体(styrene butadiene styrene,SBS)改性沥青的再生效果和再生机理。【方法】首先,在室内制备不同老化程度的沥青。然后,采用SMC再生剂对不同老化程度的SBS改性沥青进行再生。接着,对再生后的SBS改性沥青进行动态剪切流变和低温弯曲蠕变试验,以评价其流变性能。最后,开展红外光谱试验以揭示其作用机理,进行电镜扫描试验以验证SMC再生剂的再生效果。【结果】SMC再生剂会降低老化SBS改性沥青的车辙因子,降低老化SBS改性沥青的恢复率,同时会使老化SBS改性沥青的低温性能得到极大提升。SMC再生剂未与SBS改性沥青发生化学反应,两者仅为物理共混。同时,SMC再生剂能够弥补沥青因老化产生的裂缝。【结论】SMC再生剂对老化SBS改性沥青具有较好的修复效果,能够为沥青的再生提供一种新的途径。

海藻酸钠和改性糊料的流变性能研究及应用测试

文章研究了印花过程中使用的海藻酸钠和改性糊料各自的流变性能,并分别探究了糊料黏度和湿度对其印花渗透效果的影响。结果表明,改性糊料由于分子间较多的阴离子和疏水基团的缔合作用,增稠效果比较显著。随着剪切速率变化,其表观黏度具有较大的变化,触变效应更加明显;同时,随着角频率增加,改性糊料的弹性和黏性行为相互转变更加明显;当蒸化湿度从70%增加到80%时,两种糊料的得色量增加,相同湿度下,改性糊料更容易透过网孔渗透到织物上,使印花得色量和颜色渗透性增加。

直写成型用碳化硅浆料及其流变性能研究

碳化硅(SiC)凭借高强度、轻质性以及耐高温性能等优势已成为时下应用最广泛的陶瓷材料之一。传统的制备方法生产周期长、成本高且难以制造相对复杂结构的陶瓷。本文利用直写成型方法制备三维复杂结构的SiC陶瓷,研究分散剂含量、pH值、固相体积分数和增稠剂等因素对SiC浆料流变性能的影响,制备可打印的SiC浆料并直写成型,获得SiC的三维点阵结构。结果表明:调节分散剂含量能使浆料黏度获得最低值;pH值影响分散剂的解离度进而改变浆料的黏度;固相体积分数越高,打印结构完整性越好;添加甲基纤维素(MC)可增加浆料的黏度和剪切弹性模量,使其可打印。优化的SiC浆料配方为:分散剂聚丙烯酸(PAA)质量分数为0.01%,固相体积分数为63%和MC质量分数为0.04%,pH>10。

微表处用水性树脂基改性乳化沥青流变性能

机场道面微表处技术养护品质依赖于其胶结材料性能,为明确水性树脂聚合物掺量对微表处用改性乳化沥青流变特性的影响,制备了微表处用WER/WPU改性乳化沥青与WER/WPU/EVA改性乳化沥青,借助动态剪切流变试验、线性振幅扫描试验和弯曲梁流变试验,探明了不同水性树脂聚合物掺量下改性乳化沥青高温抗变形能力、中温疲劳性能与低温蠕变特性,对比分析了WER/WPU改性乳化沥青与WER/WPU/EVA改性乳化沥青的流变性能,并与现有研究中改性乳化沥青的抗变形、抗开裂能力进行了对比评价。结果表明:掺加树脂聚合物后乳化沥青材料的高温抗变形能力、中温疲劳寿命以及低温柔韧性得到有效提升,提升幅度随水性树脂聚合物掺量增加而提高;WER/WPU/EVA-15改性乳化沥青高温抗变形性能略优于WER/WPU-15改性乳化沥青,但其疲劳特性与低温抗裂性较WER/WPU-15改性乳化沥青略低。文中所研制的树脂基改性乳化沥青具有显著的先进性。

磷系阻燃改性聚酯的流变性能

为探究2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)作为阻燃剂改性合成的阻燃聚酯的可纺性,分别用DSC、TG、毛细管流变仪、旋转流变仪对阻燃改性聚酯进行热稳定性和流变性能测试。结果表明:阻燃聚酯的熔融温度、初始降解温度略微降低,残碳率提高,说明阻燃聚酯的加工温度可降低且成碳效果变好。阻燃聚酯是典型的非牛顿流体,其剪切黏度随着剪切速率的增加而降低,随温度的升高而降低,相比普通聚酯,改性后的阻燃聚酯黏度更低,流动性更好;阻燃改性聚酯的非牛顿指数n均小于1,且随着剪切速率的增加而减小;其黏流活化能随着剪切速率的增加而降低,反映了阻燃聚酯随着剪切速率的增加而对温度的敏感性变小。该研究结果可为阻燃聚酯纤维的制备工艺和参数调整提供参考。

3D打印再生砂浆早期流变性能及结构经时演化研究

为深入探究再生砂浆在3D打印技术中的适用性,对不同取代率的再生砂浆开展研究,分析了再生砂浆的流/触变性在早期阶段的发展过程,采用数字图像技术对静载作用下3D打印试件的变形进行收集分析。结果表明:随着水化反应的进行,再生砂浆呈现较快的静态屈服应力和触变环面积的增长趋势,其20 min静态屈服应力为天然砂浆的1.47倍,表现出更好的可建造性。在荷载作用下再生砂浆打印试件的竖向突变高度损失和徐变位移明显较小,约为天然砂浆打印试件的1/2。根据再生砂表观特点揭示了水化过程中再生砂浆流/触变性的演化机理,从材料性能和3D打印试件结构空隙方面对3D打印试件在静载作用下的变形进行分析,为再生砂浆在3D打印中的使用提供理论支撑。

硅藻土沥青混凝土流变性和红外光谱

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。为了研究硅藻土掺量对沥青混合料的物理性质、流变性能以及路用性能的影响,开展了不同硅藻土掺量作用下的沥青混合料基本物理实验、流变实验、高温稳定性和低温抗裂性能实验。结果表明:在硅藻土掺量为30%时,沥青混合料的软化点、锥入度和延度达到极大值,以及在硅藻土掺量为40%时,沥青混合料的针入度达到极大值,而延度的变化规律却呈现出不断增大的趋势。而温度为170℃作为沥青混合料的制备温度以及选取硅藻土掺量为30%作为沥青混合料低温抗裂性能较优值。同时,掺加硅藻土可以有效地提升沥青混合料的高温性能,但过量掺入硅藻土会弱化其高温性能。随着硅藻土掺量不断增大,沥青混凝土红外光谱中部分特征峰峰值的变化规律呈现出不断减小的趋势,且在沥青混凝土老化过程中,其内部的轻质组分受到高温的影响,发生了挥发现象,但是随着硅藻土掺量的不断增大,沥青混凝土老化后的轻质组分对应的特征峰峰值变化幅度却不大。

压力对原油流变性影响研究进展

鉴于低温下压力对含蜡原油的流变性具有较大影响,为分析与完善压力条件下含蜡原油的流变规律,对国内外在高压条件下含蜡原油流变性的相关研究成果进行系统归纳评述,具体包括压力对含蜡原油的屈服、黏度、析蜡点和触变等流变性质的影响,阐述了含蜡原油在压力作用下各种流变性质的微观机理和这些流变性质在压力下的不同实验研究方法及其优缺点。对目前高压条件下含蜡原油性质、微观机理和测量方法等进行总结,为今后深入展开相关研究提供必要的参考。

控压固井注入阶段流体密度和流变性分段预测方法

为解决控压固井注入阶段入井流体密度及流变性预测难的问题,设计了流体密度和流变性测量试验,基于试验结果优选了流变模式,建立了考虑不同流体性能差异的温压耦合模型,提出了流体密度和流变参数的分段预测方法。以川北地区X井为例进行了模拟计算,模拟结果表明:采用分段方法可将赫巴模式、四参数模式等多种流变模式作为优选对象,能更精确地描述流体的流变性;控压固井注入阶段采用常规计算方法,井口回压值偏低,大大增加了地层气侵风险,且不同方法预测的环空温度场相差不大;温度和压力的耦合作用对于流体密度和流变性及其变化规律的影响较大,也会对环空浆柱结构的设计及固井施工效果产生重要影响。研究结果为控压固井设计施工提供了理论依据。

温度和骨料预湿对煤矸石砂浆流变性的影响

矿山充填、巷道喷射等工程对施作材料的流变性要求较高。水泥基材料中的骨料类型、状态与所处的环境对砂浆流变性能有显著影响。本文以煤矸石砂代替石英砂作为水泥基材料的细骨料,研究温度与骨料预湿对砂浆流变性的影响规律及作用机理。结果表明,煤矸石砂浆的剪切应力-剪切速率关系符合Herschel-Bulkley(H-B)模型特征,流变指数大于1,稠度明显大于石英砂砂浆;煤矸石砂浆的表观黏度随温度升高而不断降低,但骨料预湿的影响不大;30℃下煤矸石砂浆的屈服应力为2.99 Pa,比10℃下提高1.45倍,预湿后则提高2.13倍;煤矸石砂浆的触变环面积大于石英砂砂浆,预湿煤矸石砂浆的触变环面积为398.4 Pa/s,干燥煤矸石砂浆则减小为283.3 Pa/s。研究结果将为煤矸石砂的合理利用、复杂环境下流变材料的设计与制备提供支撑。

AlH_(3)含量对固体推进剂药浆流变性能的影响

为解决用AlH_(3)替代Al粉导致的固体推进剂药浆粘度增加、流变性能恶化等问题,采用流变学测试方法研究了AlH_(3)含量对于固体推进剂药浆流变性能的影响,如药浆粘度、动态模量、触变性、温度等。结果表明:推进剂药浆的表观粘度与AlH_(3)的含量存在很强的正相关性;AlH_(3)含量为16%推进剂药浆的剪切速率高于临界剪切速率后出现了“熔体破裂”现象;AlH_(3)的加入可以提高推进剂药浆的储能模量,增强其可逆弹性形变,改善其触变性;AlH_(3)含量越高,剪切速率指数与粘流活化能越小,推进剂药浆粘度对剪切速率和温度的敏感性越低;AlH_(3)含量8%时,药浆粘流活化能随AlH_(3)含量的升高而显著降低,AlH_(3)含量高于8%后,药浆粘流活化能基本不随AlH_(3)的含量而变化。

不同因素对固体推进剂流变性能影响研究进展

针对推进剂药浆的流变性能受多种因素的影响,综述了固体推进剂用增塑剂、含能固体填料、工艺助剂、工艺参数等因素对于推进剂药浆流变性能影响的国内外研究现状,并分析总结了不同因素对固体推进剂药浆流变性能的影响规律及机理,对比了不同固体填料和粒度级配对药浆流变特性的影响。指出适当加入增塑剂可有效改善药浆的流变特性;选择合适的工艺助剂、工艺参数可大大改善药浆流变特性;固体填料表面越接近球形、越规则,粒径分布范围越宽,推进剂药浆黏度越小;对固体颗粒进行表面包覆、添加表面活性剂也有助于药浆流变性能的改善。提出了改善推进剂药浆流变性能的技术途径以及后期推进剂药浆流变性能的重点研究方向,以便更加全面研究药浆流变特性,设计出流变性能更好的固体推进剂药浆。附参考文献94篇。

缓凝剂对碱激发胶凝材料凝结时间及流变性能影响的研究进展

碱激发胶凝材料具有制备能耗低、高强和耐久性好等特点,因其利废、节能、减碳而受到全球科技界和工业界的高度重视。但碱激发胶凝材料所用原材料来源广泛,品质波动较大,导致碱激发胶凝材料的性能变化差异较为明显,稳定性控制难度较高。其中对凝结时间的调控是当下亟待解决的问题,掺入缓凝剂是调控碱激发胶凝材料凝结时间的有效途径之一。本文总结了缓凝剂对碱激发胶凝材料凝结硬化及流变性能的影响,阐明了不同类型缓凝剂对碱激发胶凝材料的调凝机理(包覆、增黏和中和),并分析了其推广应用的可行性,以期为突破碱激发胶凝材料大规模工程应用的技术瓶颈提供理论基础和技术支持。

温度对聚甲醛/聚丙烯共混物流变性能及界面张力的影响

使用旋转流变仪测试聚甲醛(POM)及聚丙烯(PP)的稳态流变性能,研究温度为190~210℃、剪切速率(γ)为10^(-3)~10^(0)s^(-1)条件下PP和POM的剪切黏度(η)及黏流活化能(△E_(η))随γ及温度的变化规律;制备POM/PP共混物,采用DDR-IFR法研究190~210℃下POM/PP共混物的界面张力随温度的变化规律。结果表明:PP与POM熔体的η均随着的提高呈现出下降的趋势,符合非牛顿流体中假塑性流体的流变规律;在相同γ下,PP熔体的η随温度上升而降低的现象较为明显;PP和POM的△E_(η)均随γ的增大而降低,并且呈现出良好的线性变化关系,相比POM,PP的△E_(η)随γ的变化较为明显;在温度为190~210℃,POM/PP共混物的界面张力随温度的上升而降低,并且呈现良好的线性变化关系,线性相关系数为-0.49 mN/(m·℃)。

再生细骨料残余浆体对混凝土流变性和强度的影响

文章开展再生细骨料残余浆体的定量表征实验、混凝土常规工作性能试验、流变性能试验和力学性能试验,研究不同残余浆体质量分数对再生细骨料混凝土流变性能和力学性能的影响。研究发现,再生骨料表面残余浆体的去除可以明显改善其基本性能,再生细骨料的使用会使新拌混凝土的坍落度和扩展度损失加快,屈服应力增大,塑性黏度降低。随着再生细骨料残余浆体质量分数的减少,用其制备出的再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉随之增大。当浆体质量分数为14.9%时,骨料水泥界面过渡区粘结紧密,再生细骨料混凝土的28 d抗压强度和劈裂抗拉强度分别为28.50、2.30 MPa,约为普通混凝土的89%、77%,表明较低残余浆体质量分数的再生细骨料可取代天然砂应用于混凝土中。

P(AN-MA-AMPS)共聚物的制备及其溶液的流变性能研究

以丙烯腈(AN)、丙烯酸甲酯(MA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸(AMPS)为反应单体,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过溶液聚合制备三元共聚物P(AN-MA-AMPS);在AN/MA/AMPS质量比为97.51.51.0的聚合体系下,研究反应条件对单体转化率、产物相对分子质量的影响;配制不同浓度的P(AN-MA-AMPS)溶液,研究P(AN-MA-AMPS)溶液的流变性能。结果表明:共聚反应的单体转化率随反应时间、反应温度、单体浓度和引发剂用量的提高均相应提高;P(AN-MA-AMPS)的相对分子质量随反应时间的增加而提高,随单体浓度的增加先升后降,随反应温度和引发剂用量的提高而下降;较佳的共聚反应条件为总单体质量分数22%、引发剂质量分数0.6%、反应温度60℃、反应时间12 h;P(AN-MA-AMPS)溶液的表观黏度、储能模量和损耗模量均随温度升高而降低,随溶液固含量增加而增大。

松针油再生沥青流变性能与再生机理研究

针对废植物油再生沥青存在抗老化性能和抗高温性能较差等问题,以松针油为基础油分复配增塑剂制备一种生物再生剂,并与废植物油再生剂进行了对比。通过沥青三大指标试验分析沥青老化及再生后的物理性能;基于动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)试验分别评价了再生沥青及其二次老化后高温和低温流变性能;并使用傅里叶变换红外光谱试验测定松针油再生剂及沥青官能团结构,分析松针油再生沥青的机理。结果表明:当老化沥青中掺加8%松针油及2%邻苯二甲酸二辛酯时,老化沥青三大指标基本得以恢复至基质沥青水平。相比废植物油再生沥青,松针油再生沥青显示出更好的高低温流变性能,且松针油再生沥青经二次老化后各项性能也都优于基质沥青老化后的性能。松针油具有和沥青相近的官能团,与沥青相融后可以补充老化沥青中缺失的轻质组分,从而改善再生沥青胶体结构,使其恢复良好性能。邻苯二甲酸二辛酯作为增塑剂主要作用是通过润滑沥青分子以降低其低温下运动阻力,从而改善沥青低温性能。松针油基再生剂不仅能够提升老化沥青流变性能,且保证再生沥青具有良好抗二次老化性能的耐久性。

固体推进剂的流变性能及工艺仿真研究进展

固体推进剂药浆是一种高固含量悬浮液,其流变性能十分复杂。基于此,介绍了用于描述固体推进剂流变性能的非牛顿本构方程,回顾了近年来固体推进剂混合、浇铸、包覆工艺过程仿真的研究进展,列举出目前推进剂工艺仿真研究中存在的问题和不足,提出进一步开展混合工艺过程中固体推进剂流变性能仿真以及固体推进剂全工艺过程仿真的建议,以期为固体推进剂工艺设计及参数优化提供参考。

AMPS单体和缔合单体的引入对聚合物流变性及驱油性能影响研究

研究了引入AMPS单体形成的超高分多元共聚物(HMWP)和引入缔合单体形成的超高分缔合聚合物(AP-P5)的流变性能与驱油性能。室内实验表明,引入AMPS单体和缔合单体均可以显著提高聚合物的增黏性能与黏弹性能。浓度为2000 mg/L时,相对于常规聚合物,AP-P5与HMWP黏度分别提高250.0%和85.1%,黏弹复合模量分别提高36.7%和34.3%,60 d黏度保留率分别为60.9%和82.6%;静态吸附实验发现,HMWP浓度超过200 mg/L,吸附量趋于平衡,而AP-P5随着浓度的增加吸附量逐渐增加;驱油实验结果表明,AP-P5与HMWP的提高采收率幅度分别为11.0%和15.7%,因此,引入AMPS单体更有利于高温高盐油藏聚合物驱油效果提升。现场实验表明,HMWP降水增油效果显著,可以为胜利油田高温高盐油藏大幅度提高采收率提供技术支持。