估算钙碱性长英质侵入岩结晶压力的地质压力计评述

笔者等对4种常见的矿物压力计(角闪石全铝压力计、黑云母压力计、榍石压力计和“石英”压力计)的适用性进行了经验性检验。基于国内外典型钙碱性长英质岩体的矿物化学和全岩化学成分数据,采用不同压力计估算岩体侵位压力,并与角闪石全铝压力计结果对比。结果表明:角闪石六次配位Al压力计与广泛使用的角闪石全铝压力计的估算值存在系统相关性;榍石压力计计算的压力与角闪石全铝压力计的估计结果相关性较为显著;基于Qtz—Ab—Or简并花岗岩体系的“石英”压力计可以用于估计准铝质—弱过铝质钙碱性(狭义)花岗岩的结晶压力。但是,经验性的黑云母压力计和基于实验数据的黑云母压力压计均不能很好地复现角闪石全铝压力计的结果。黑云母压力计不适用于估算钙碱性侵入岩的结晶压力。

基于数字图像处理的盐溶液过饱和比与结晶压力测量方法

溶液过饱和比和结晶压力是研究多孔材料结晶破坏效应的主要参数,但目前没有很好的手段直接测量溶液过饱和比。观察溶液结晶现象发现,溶液结晶前后图像灰度会发生明显变化,因此本文提出一种基于数字图像处理(DIP)技术的盐结晶过饱和比和结晶压力的测量方法。该方法以图像为基础,得出灰度值与溶液浓度的关系,运用MATLAB软件绘出溶液过饱和比和结晶压力分布图。以Na_(2)SO_(4)溶液和NaCl溶液的结晶行为为例,得到Na_(2)SO_(4)溶液与NaCl溶液结晶的初始过饱和比在1.1~1.3,进一步计算了Na_(2)SO_(4)和NaCl的结晶压力理论值。Na_(2)SO_(4)和NaCl结晶破坏效应的差异与二者不同的结晶行为有关,Na_(2)SO_(4)晶体的蠕变生长行为导致其更具破坏性。

结晶压力对真空差压铸造铝合金二次枝晶间距的影响

通过测试与分析不同结晶压力下真空差压铸造ZL114A铝合金的二次枝晶间距,研究结晶压力对真空差压铸造铝合金二次枝晶间距的影响;并建立真空差压铸造ZL114A铝合金二次枝晶间距与结晶压力和壁厚的关系。结果表明,结晶压力对真空差压铸造铝合金二次枝晶间距影响显著,对于相同壁厚的试样,随着结晶压力的增大,铝合金二次枝晶间距减小;在同一结晶压力下,随着壁厚的减小,铝合金二次枝晶间距减小;结晶压力小于350 kPa时,壁厚对二次枝晶间距影响较大;结晶压力大于350 kPa时,结晶压力对二次枝晶间距影响较大。

多孔介质中晶体的结晶压力分析

孔隙溶液中结晶体产生的结晶压力是多孔材料宏观上形成介质变形、冻胀破坏的重要因素之一。以溶液–晶体的化学势平衡为基础,考虑了溶液中的粒子相互作用,分别对以过饱和比为驱动的盐分结晶体和以温度为驱动的冰结晶体进行了理论分析,建立了非理想溶液中晶体对孔壁产生的最大结晶压力模型,并对溶液的冰点温度进行了分析。以NaCl溶液和Na2SO4溶液为例,分别对不同浓度和不同温度下的盐、水结晶压力及冰点温度进行了参数分析。结果表明:对于盐分结晶体,其结晶压力与溶液的过饱和比、溶液活度以及结晶盐的类型密切相关;对于冰晶体,其结晶压力与环境温度以及溶液的活度相关。

理想形态孔隙中晶体的结晶压力

对岩石类脆性孔隙介质而言,孔隙内部水或盐分的结晶状态取决于晶体的类型和孔隙形态等因素,尤其是后者控制了孔隙内晶体的整体生长过程及其与孔隙壁间结晶压力的大小与分布形态。在已有研究基础上,各类复杂孔隙形态被概化为圆柱状、圆球状、椭圆柱状以及椭圆球状4种理想孔隙形态,运用微分几何原理进行分析,得到各种孔隙上曲率和关键曲率的计算方法,并由此推导出晶体生长过程中孔隙壁和晶体间压力大小和分布情况的计算公式。最后,以不同规格的椭圆柱与椭圆球内Na Cl结晶为例,计算晶体生长过程中,晶体压力的分布和变化情况,并对比分析孔隙的尺寸规格对结晶压力的影响。

铝合金薄壁铸件压力结晶及性能的研究

提高铝合金铸件致密性的一种有效工艺是压力下结晶,即铸件在结晶凝固期间,使之处于大于大气压力的环境中,迫使液体金属在枝晶间流动来补充显微缩孔和缩松。一般认为这项工艺只适用于较厚大的铸件,对薄壁铸件因凝固过快而无效。航天、航空工程中许多铝合金铸件的断面为薄壁或超薄铸,对铸件内部组织的致密性有一定要求。本文综合了液体金属和铸型的热物性。

冻结过程中水分盐分结晶相变对盐渍土压力的影响

冻胀和盐胀导致土体变形破坏对建筑基础、公路铁路路基等构成严重威胁。本文开展了冻结过程中水分盐分结晶相变对盐渍土压力的影响试验研究,结果表明:冰晶压力随着含水率的增加而增大;在一定干密度和含水率下,盐结晶压力随着含盐量的增大而增大。冻结过程中,土压力首先保持不变,然后迅速增大,最后迅速降低至稳定。冰晶压力与盐结晶压力作为张应力作用在孔隙壁上使得土颗粒间相互挤压,达到峰值应力后,土体结构破坏和土颗粒重分布导致土压力迅速降低至稳定。此外,还讨论了传统盐结晶压力方程和冰晶压力方程的适用性,最后对冰晶压力方程进行了修正。

压力结晶工艺在铝合金熔模精铸中的应用

压力结晶工艺在铝合金熔模精铸中的应用北京新立机器厂吴金章我厂生产的二种典型铝合金精铸件中，铸件在压力下结晶时，外加压力与铸件针孔及级别的关系见表１所示。机壳为壁厚５ｍｍ的圆筒形铸件，其外形尺寸为十１６４ｍｍＸ２７８ｍｍ，外壳为壁厚１０～２０ｍｍ的厚实...

压力水膜结晶器的研制与应用

通过建立温度场和压力水膜结晶器传热数学模型，并结合现场条件确定了压力水膜结晶器的合理工艺和结构参数，设计出一台现场实验用的压力水膜结晶器。实验结果表明，压力水膜结晶器使用效果较好，对１４０×１４０ｍｍ＾２方坯，拉速由原来的２．０ｍ／ｍｉｎ左右提高到３．０ｍ／ｍｉｎ，同时漏钢率大大降低。

脆性孔隙介质内的结晶应力

盐、水在岩石类脆性介质孔隙内结晶并对壁面产生的结晶压力作用是宏观上介质风化、冻融破坏形成的重要因素之一。将真实介质内的孔隙系统简化为各自相互贯通的理想球体、圆柱体、椭圆柱体及椭球体,并结合孔隙数量(体积)与孔径间的数学统计分布关系,提出了4种非均匀孔隙系统模型。在此基础上结合准平衡状态下非均匀孔隙系统的结晶规律、理想形态孔隙结晶压力理论及孔隙结晶应力的均化算法,推导了结晶过程中这四类模型的宏观"均化应力"计算方法和公式。以非均匀球状孔隙系统内NaCl结晶为例,探讨了宏观三向"均化应力"随结晶入侵半径(对应于孔隙溶液浓度)变化的发展演化规律。

钙碱性火成岩的角闪石全铝压力计——回顾、评价和应用实例

定量地获得岩体结晶时的压力,对于探讨其剥蚀深度及了解造山带的构造热演化史等方面有重要意义。对于钙碱性侵入岩而言,可以应用角闪石全铝压力计对钙碱性火成岩结晶压力进行估计。对于不同角闪石压力计公式的选择,前提是满足它们各自的适用条件,否则所得结果没有意义。角闪石全铝压力计不能用于估算A型花岗岩的结晶压力,更不能用于计算变质岩的变质压力。对于结晶温度低于750℃的钙碱性中酸性岩体而言,Anderson和Smith(1995)的温度校正意义不大。Ridolfi等(2010)提出的指数关系角闪石压力计公式适用于钙碱性火山岩中角闪石斑晶的结晶压力估算。Uchida等(2007)的黑云母全铝压力计缺乏理论和实验基础,不建议使用。应用角闪石全铝压力计所得到薛家石梁—黑山寨复式岩体侵位深度的区域变化,指示了云蒙山变质核杂岩下盘的掀斜;低角度正断层(拆离断层)可以通过高角度正断层的掀斜旋转而形成。

压力水膜结晶器的研究与开发

本研究采用先进的冷却原理开发了压力水膜结晶器。该结晶对铸坯的强化冷却效果显著，有利于提高铸机的拉速，同时对减少漏钢作用也颇为有效。

火星陨石Zagami中冲击熔融脉的矿物学研究:冲击压力及溅射机制

透射电镜观察显示125μm宽的Zigami火星陨石冲击熔融脉的硅酸盐玻璃基质中含有大量细针状斯石英、少量陨硫铁和辉石,并发现超斯石英产于熔融脉附近的斜长石玻璃中。根据熔融脉中的高压相组合,包括斯石英、辉石及其它曾报道过的高压相,可以界定熔融脉结晶压力和冲击压力小于25GPa。超斯石英的产状显示其为固相相变的产物。火星陨石是火星物质在高速冲击中被溅射加速至大于火星逃逸速度5km/s的高速,逃离火星引力范围,后期被地球捕获。5km/s的逃逸速度显示高压状态下的溅射机制需要65GPa的压力,此压力很难解释火星陨石普遍小于25GPa的冲击压力。现较为流行的崩裂溅射机制称其为低压高速溅射机制,但因其模拟计算算法的局限性,实质上也是高压下的溅射。携带机制——冲击成坑作用所产生的高速气流携带经受较低冲击压力的火星陨石从裂隙中喷出而逃离火星,可以较好地解释火星陨石的压力范围,但尚需进一步的研究。

冻结过程中单孔冰结晶变形机制研究

孔隙水在冻结过程中产生的冰结晶压力导致了多孔材料的冻胀及破坏。本文通过理论分析分别给出了不同形状晶体的结晶压力计算模型,并分析了经典结晶压力计算公式的使用条件。建立了降温过程中孔隙冰晶生长模型,实现冰晶生长过程中的孔隙变形计算,分析了晶核密度、孔径大小、荷载和冰晶体积对孔隙冻胀变形的影响机制。结果表明:起始孔隙直径和长宽比的增大对结晶变形抑制作用的机理在于减少了冰晶体积中膨胀结晶的比例。荷载对孔隙变形的抑制机制在于,荷载的增大迫使冰晶更多地横向生长(长宽比增大),导致膨胀结晶所占比例减小。孔隙中的晶体生长有完全填充模式和部分填充模式,在部分填充模式下,晶核密度、荷载和孔径的增大都会导致晶体在孔隙中的填充率增大,从而对孔隙结晶变形产生影响。本模型揭示了单个孔隙中冻胀变形机制,为解决多孔介质的冻胀变形与破坏问题提供了新的思路。

硫酸盐渍土盐胀结晶试验研究进展

盐渍土盐胀所引起的土体变形是盐渍土地区路基病害主要原因之一,盐分结晶是硫酸盐渍土盐胀破坏的主要原因,文中主要对近年来硫酸盐渍土盐胀结晶破坏试验研究的成果进行了综述。土、水、温度、盐分和力是影响盐渍土盐胀的五大因素,不同冻融循环方式造成硫酸钠盐渍土盐胀差异,冻结温度随硫酸钠浓度的增大而先增加后减小,结晶压力和溶液过饱和比、溶液活度以及结晶盐类型密切相关,高浓度过饱和溶液产生的芒硝结晶体产生强大膨胀力,破坏材料结构。

干湿循环作用下混凝土硫酸盐侵蚀劣化机理试验研究

通过微观和宏观观测综合研究不同配比混凝土在干湿循环作用下受硫酸盐侵蚀的劣化规律,设计4个W/C:0.57、0.44、0.35、0.28,对应从普通强度到高强混凝土。微观观测包括用热分析方法进行侵蚀产物分析和用改进硫酸钡重量法(化学滴定法)测量由表及里不同深度处硫酸根含量,宏观观测主要包括抗压强度、劈裂抗拉强度等基本力学性能。试验结果表明:干湿循环作用下,湿状态下混凝土受到钙矾石、石膏等膨胀性侵蚀产物的作用,干状态下又叠加由蒸发作用引起的盐结晶压力的损伤;与普通强度混凝土相比,高强混凝土的W/C小并掺有适量的减水剂,孔隙结构得到优化,使得湿状态下硫酸根传输受阻,干状态下结晶条件遭到一定程度破坏,导致混凝土受侵层厚度明显降低,表现为宏观上的强度劣化程度较轻,表明高强混凝土具有较强的抵抗硫酸盐侵蚀能力。

不同环境下普通混凝土抗冻试验研究及机理分析

试验测试了不同水灰比普通混凝土在标准水冻环境、浓度5%的氯化钠溶液环境以及-10℃冻融循环3种不同环境下的抗冻性能。以试件的动弹性模量与质量损失作为抗冻性能的评判标准,试验结果表明:降温幅度对混凝土的抗冻性有显著影响,降温幅度越大,水灰比对试件抗冻性影响也越显著;-10℃冻融循环下,试件的质量损失不明显;在盐冻环境中,普通混凝土的动弹性模量与质量损失严重,试件迅速破坏。

硫酸盐对麦积山砂砾岩风化影响的试验研究

麦积山石窟砂砾岩在盐分参与下出现粉化、剥落等现象,这大大加速了石窟岩体的风化进程。通过对砂砾岩进行毛细迁移及循环劣化试验,研究了硫酸盐在砂砾岩中的运移规律,分析了盐分参与下砂砾岩的破坏特征,并得出了其产生的结晶压力。结果表明:硫酸钠结晶使砂砾岩发生显著破坏;硫酸盐在砂砾岩中的运移呈现一定的规律性;硫酸钠溶液的浓度达到0.95~1.13 mol/L区间时,砂砾岩开始破坏,并且得出试验条件下结晶压力理论最大值可以达到33 MPa。

关于混凝土冻害机理的热力学思考(英文)

本文主要从热力学的角度论述了关于混凝土冻害机理方面的几点思考。结合混凝土材料讨论了结晶压力、毛细孔直径对冰点和毛细孔力的影响以及过冷度对冰穿透多孔材料基体的影响。