含杂质超临界CO_(2)管道止裂分析及控制方案

管道输送作为CCUS技术的关键环节,在超临界高压环境下输送CO_(2)时,由于含杂质CO_(2)特殊的相特性,一旦发生泄漏,压力会维持较高值且温度急剧下降,输送管道易发生裂纹扩展,造成断裂事故。基于延长油田一期36×10^(4)t/a超临界CO_(2)管输预研方案,根据减压波速度计算模型和管道裂纹延性扩展止裂判据,采用修正后的Battelle双曲线法对管道进行止裂分析,对无法满足止裂要求的设计方案进行增加壁厚试算。结果表明:材质为X80、尺寸为Φ140 mm×6.0 mm的L12管线韧性值满足工况下裂纹控制的要求;而同样材质等级、壁厚组合为Φ168 mm×6.0 mm的L11管线所提供的止裂压力低于平台压力,无法保证管线发生裂纹延性扩展时能够自行止裂。对于L11管线,通过将管道壁厚增加至7 mm,其他设计参数不变,可以实现裂纹自行止裂。该研究可为实际工况下Battelle双曲线法在超临界CO_(2)管道断裂控制的应用提供理论基础与实际范例。

自密实高抗裂混凝土在盾构隧道工作井侧墙中的应用

采用明挖顺作法施工的盾构隧道工作井侧墙位于由维护结构、环框梁、底板及模板组成的密封空间内,其受到的约束作用强,施工难度大,容易因混凝土收缩开裂及浇筑不密实导致渗漏。依托在建的江阴靖江长江隧道工程,在室内研究的基础上,通过现场系列模型试验,比较了采用不同混凝土材料及施工工艺时混凝土结构的密实性。模型试验及工程应用结果表明,采用自密实高抗裂混凝土,结合布料工艺、浇筑速率、分层浇筑静置时间的控制,并辅以必要的振捣,可保证混凝土浇筑密实,进一步结合抗裂温控措施,可消除混凝土收缩裂缝,避免工作井侧墙出现渗漏。

钨渗铜样件烧蚀裂纹产生机理探讨

以烧蚀后的钨渗铜样件(牌号W-7Cu)为研究对象,针对特定环境条件下烧蚀试验后钨渗铜样件表面裂纹进行了形貌特征分析并对裂纹产生的机理进行了探讨。表面形貌及能谱分析结果表明,3000℃高温环境试验后,表面存在Cu析出且在高温粒子冲刷后留下烧蚀坑,嵌入基体的颗粒中含有大量C、O、Al等元素;物相分析表明,烧蚀产物的主要相为WC、W6C2.54脆性相,推测Cu相挥发后铜基体上形成连通孔隙,推进剂或者环境中的C进入钨骨架孔隙中,与钨渗铜件中的W形成碳化钨脆性相导致烧蚀过程中形成小裂纹继而分层剥离,是烧蚀裂纹产生的主要原因。

江阴靖江长江隧道大体积混凝土抗裂技术研究

江阴靖江长江隧道是国内在建最大直径盾构隧道,其明挖段主体结构混凝土最大厚度达2.2 m,面临着较大的开裂与渗漏风险。在水化与膨胀历程双重调控技术的基础上,进一步研究了高吸水树脂(SAP)的湿度历程调控对混凝土抗裂性能的影响。室内试验结果表明,SAP可显著提高自生体积膨胀变形并优化变形历程,且基本不影响胶凝材料水化放热历程;工程现场试验结果表明,在湿度、水化、膨胀历程多重调控作用下,混凝土温升值降低了4.5℃,温升阶段单位膨胀变形增大206.7%,温降阶段单位收缩变形减小27.5%,为解决裂缝控制难度较大结构的收缩开裂难题提供了材料技术方案。

导电溶液浓度对高压电脉冲煤体致裂增透效果影响实验研究

为检验溶液浓度对高压电脉冲煤体致裂增透效果的影响,采用水溶液和浓度分别为0.5 mol/L、1.0 mol/L、1.5 mol/L、2.0 mol/L的NaCl溶液作为导电介质,运用高压脉冲放电系统对相似煤样进行水中放电致裂实验,并采用超声波检测技术分析致裂效果。实验结果表明:采用水作为导电溶液时放电压力峰值为1.26 MPa,而采用NaCl溶液作为导电介质时放电压力峰值明显提升,采用NaCl溶液实验后煤样的首波声时差也高于水溶液实验后煤样的首波声时差,煤样的内部裂隙改造效果更为显著,表明导电溶液的加入可以优化煤样的导电性能;随着导电溶液的浓度增大,放电压力峰值越大,高压电脉冲在一定浓度的NaCl溶液中放电,能够提高电能转化为等离子通道能量的利用率,导电溶液浓度增加可以加强煤样的导电性,优化高压电脉冲放电致裂增透效果;但随着浓度继续升高,相较于1.5 mol/L NaCl溶液,2.0mol/L NaCl溶液放电压力峰值仅由2.20 MPa提升到2.25 MPa,两者首波声时差的变化也不大,煤样的致裂情况相仿,此时煤样对各导电离子的吸附量达到饱和状态,煤样吸附离子的数量基本维持不变,因此,煤样的导电性基本不变。

英国砌体规范变形裂缝控制简介

该文从砌体结构变形、砌体变形裂缝控制、相连结构构件变形考虑等三个方面,对英国BS 5628规范砌体裂缝控制要求进行简要介绍和分析,希望对我国砌体结构裂缝理论发展和相关标准规范完善能够有所参考和借鉴。

镍基变形高温合金裂纹形成及控制研究进展

随着高性能航空发动机对材料要求的不断提高,新型镍基变形高温合金的合金化程度和γ'相质量分数也在不断增加。这就导致了合金的熔炼难度逐渐提高。高合金化的新型镍基变形高温合金一般通过真空感应熔炼(VIM)+保护气氛电渣重熔(PESR)+真空电弧重熔(VAR)三联工艺来生产。受合金化程度的影响,合金在熔炼过程中易产生液固相间的溶质分凝和元素偏析,电极和铸锭在热应力与相变应力的综合作用下极易发生开裂,造成后续重熔过程电弧波动,从而对铸锭质量造成不利影响。电极裂纹问题是高温合金凝固过程中产生的一种复杂冶金缺陷,也是长期困扰我国高合金化难变形高温合金锭型扩大的共性技术难题。基于此,综述了近年来作者团队和国内外研究组在变形镍基高温合金熔炼过程中裂纹的形成机制、裂纹的影响因素及裂纹控制方面的研究进展,并对沉淀强化型镍基变形高温合金的未来发展方向进行了展望。

超临界CO_(2)管道止裂韧性预测模型研究

碳中和目标下,超临界态CO_(2)管道输送已成为碳捕集利用与封存(CCUS)技术发展的必然趋势。然而,目前超临界CO_(2)管道止裂控制体系尚未构建,管材止裂韧性难以预测,成为限制其广泛应用的瓶颈问题之一。针对该问题,通过归纳国内外相关文献及规范标准,对超临界CO_(2)管道止裂控制研究进展及最新标准体系进行了简要综述;在系统收集已开展CO_(2)管道全尺寸爆破试验信息及数据的基础上,对现有止裂韧性预测模型适用性进行了讨论,由此确定了CO_(2)管道止裂韧性预测模型修正形式,并对不同模型适用范围及预测结果进行了讨论。研究结果表明,建立的修正模型解决了传统止裂预测模型过于激进的问题,同时降低了DNV推荐方法的保守性。建议将修正模型与DNN预测方法相结合,以使管材韧性值处于止裂区域;同时开展高效准确的CO_(2)管道裂纹动态扩展数值模拟。所得结果可为我国CO_(2)管道止裂设计提供指导。

CAES储气库衬砌用HTCC力学性能及增韧机理研究

为研制满足CAES地下储气库衬砌性能要求的水泥基复合材料,减少高压气体泄漏。采用石英砂、PVA纤维制备高韧性水泥基复合材料(HTCC),开展力学性能试验及微结构试验,探讨PVA纤维的增韧机理及裂缝控制能力。结果表明:Ⅰ级粉煤灰、石英砂及PVA纤维制备的HTCC的极限抗拉强度可以达到5.44 MPa,极限拉应变达到2.13%;HTCC弹性模量低,适应变形能力强,受压破坏时具有明显的延性破坏特征;HTCC极限拉伸强度与初裂强度比值在1.05~1.46,平均裂缝宽度在60μm以下,具有优异的裂缝控制能力;PVA纤维与基体界面的黏结力及基体中纤维的桥接作用是HTCC增韧阻裂的主要原因。HTCC的高韧性及裂缝控制能力可以满足CAES地下储气库衬砌结构的性能要求。

超宽鱼腹式现浇箱梁混凝土裂缝控制

近年来,国内站城综合体TOD开发成为一种新型建筑模式,地铁、市政道路、商业综合体等多种大体量建筑形态交叉同步施工成为工程实践难题。基于此,结合已经实施的成都博览城综合交通枢纽工程,解析福州路桥鱼腹式多幅四箱室闭合型超宽箱梁,采取优化混凝土配合比、U形冷却管布置、后浇带布置、支架沉降控制、箱梁浇筑顺序等5种措施,解决大体积C60梁体混凝土防开裂难题,并取得明显实践成果,获得国家优质工程奖和土木工程詹天佑奖。

裂缝控制材料对混凝土收缩及微观性能影响

研究了减缩剂、膨胀剂等裂缝控制材料对混凝土抗压强度和收缩性能的影响,并结合低场核磁共振、扫描电镜试验分析了裂缝控制材料对水泥的水化特性以及混凝土孔隙结构影响规律。研究结果表明:在混凝土中掺入减缩剂和膨胀剂后,试样的干燥收缩率明显降低,膨胀剂的改善作用效果优于减缩剂。与基准组相比,减缩剂和膨胀剂试样90 d的干燥收缩分别降低了4.1%~10.3%和14%~21.7%。同时,减缩剂试样应变发展速率系数从80.48降低至54.59,而膨胀剂试样降低至41.69。微观测试结果表明:膨胀剂的加入加速了水泥早期水化进程,但后期的水化程度低于基准组。减缩剂和膨胀剂的掺入一定程度上削弱了混凝土基体的微观结构,增加了基体中有害孔的含量,但降低了混凝土中孔径<50 nm的孔隙含量。

超临界二氧化碳输送管道止裂预测模型研究进展

随着碳捕集、利用与封存技术的不断应用,超临界CO_(2)输送管道建设需求逐渐增大。然而,当前超临界CO_(2)输送管道止裂预测方法尚不完善,使得CO_(2)输送管道设计过程中止裂韧性难以确定,成为限制其广泛应用的瓶颈。以Battelle双曲线模型适用性验证为切入点,对已开展的CO_(2)输送管道全尺寸爆破试验进行了介绍,得到该模型对于超临界CO_(2)输送管道不再适用的结论;同时针对当前超临界CO_(2)输送管道止裂模型以及CO_(2)减压行为与管道断裂行为两个重要方面,就国内外最新研究进展进行了综述与讨论,并指出了当前各项研究中存在的问题。建议后续大规模开展全尺寸爆破试验,丰富爆破试验数据库,并重点开展管道动态断裂行为定量分析研究,以期为超临界CO_(2)输送管道止裂设计提供指导。

盾构井底板混凝土温控参数敏感性分析

以珠江三角洲水资源配置工程的典型盾构井底板为例,采用saptis三维有限元软件,进行浇筑温度和通水冷却温控参数敏感性分析。结果表明,高温季节降低浇筑温度有利于控制混凝土内部最高温度,浇筑温度每增高1℃,内部最高温度增加约0.79℃,建议将浇筑温度降低至23℃;优化通水冷却参数(加密冷却水管,降低通水水温,适当延长通水时长)能达到良好的温控防裂效果。

东南亚地区某碾压混凝土坝裂缝成因及防治措施研究

混凝土裂缝是影响水工结构强度和耐久性的主要因素之一,东南亚地区全年高温多雨,月均最大温差较小(8.6℃),年均温差大(20.2℃),混凝土温度容易控制,但裂缝问题时有发生。依托东南亚地区某碾压混凝土坝,采用有限元研究施工期温度应力的变化规律,分析混凝土开裂的敏感因素,并就其温控防裂措施开展详细研究。结果表明,浇筑长间歇及寒潮侵袭显著影响混凝土温度应力的变化,老混凝土的强约束作用及新老混凝土的温差影响叠加寒潮应力,导致混凝土应力超标出现温度裂缝。在上述研究的基础上,进一步探讨了降低新浇混凝土温度应力的温控措施,为东南亚地区大体积混凝土工程的建设提供一定的参考。

激光熔覆增材制造研究

阐述了近年来激光熔覆技术的研究进展,系统地对比并总结了传统激光熔覆与超高速激光熔覆的工艺,还对比了2种工艺制备涂层的关键性能指标,并梳理金属合金粉末制备工艺及熔覆材料,总结了熔覆层裂纹抑制措施,指出目前激光熔覆存在的不足,展望了未来的发展方向。

钢-混组合梁负弯矩区裂缝控制措施探讨

钢-混组合梁具有自重小、抗震性能好且用钢少、刚度大挠度小的特点,钢-混连续组合梁与简支组合梁相比,可以提高负载能力,增强刚度,增大应用跨度。但其墩顶负弯矩区会产生混凝土受拉、钢梁受压的不利情况,通过介绍钢-混连续组合梁桥负弯矩区的裂缝控制措施,从而限制裂缝宽度、防止钢梁失稳的作用,使钢-混组合梁在负弯矩区桥面板受力性能得到有效提升,整体结构更加耐久。

分缝护栏致空心板梁桥L型裂缝预应力控制方法研究

为提高护栏分缝桥梁的耐久性和承载力,以台金高速公路杨司高架桥预制空心板梁桥为背景,研究通过施加预应力控制因护栏分缝引起L型裂缝的有效性,并针对既有桥梁加固和新建桥梁设计提出通用的有效方法。采用Abaqus软件建立既有桥梁和新建桥梁的有限元模型,研究车道荷载作用产生的应力放大效应;分析预应力筋布置高度和长度对边梁梁底应力的影响及对既有桥梁护栏分缝导致的预应力损失;在此基础上,提出L型裂缝的预应力控制方法。结果表明:边梁应力放大系数随桥梁跨径和护栏高度的增加而增大,其取值范围为[1.42,2.14];预应力筋布置高度越低,边梁跨中梁底应力越大;预应力筋布置长度越短,既有桥梁梁底应力越大,对新建桥梁应力没有影响;分缝护栏对既有桥梁施加预应力产生损失,对新建桥梁不会产生预应力损失;在边梁跨中施加相应的预应力,可有效抵消跨中的应力集中效应,防止主梁跨中产生L型裂缝。

大体积混凝土裂缝控制方法研究

近年来超高层、异形体育场馆以及大型机场建筑下部结构为混凝土结构,上部为钢结构,混凝土结构尺寸通常超过1m,为大体积混凝土结构。大体积混凝土结构在施工过程中内部水化放热会造成较大内外温差,导致结构内部温度应力增加,若温度应力大于混凝土抗拉强度,结构会出现温度裂缝。研究依托于中川机场T3航站楼项目,提出控制大体积混凝土裂缝的方法,以期为类似工程提供参考。

钢板-混凝土组合剪力墙裂缝控制及监测分析

以实际工程为背景,对1.7 m厚钢板-混凝土组合剪力墙的裂缝控制及监测进行分析。大体积混凝土构件,由于其水化热比较高容易产生温度裂缝,基于此首先对原材料及配合比进行优化设计,降低混凝土水化热。然后对大厚度组合剪力墙浇筑后采取合理的养护措施控制其内部温度以及对裂缝发生情况进行实测分析,最后经过一系列针对性的裂缝控制措施及监测结果表明,采用优化设计对大厚度组合剪力墙的裂缝控制优于同类工程的裂缝控制效果。

高延性水泥基材料(ECC)开裂后渗透性研究综述

高延性水泥基材料(ECC)是突破了传统混凝土脆性及应变软化属性的变革性的工程结构材料,该材料的拉伸延性与裂纹控制功能决定其适用于构件拉应力区带裂纹服役。开裂ECC的裂纹宽度对于工程耐久性至关重要,如何在保留材料延性的同时更有效地降低裂纹宽度是进一步提升ECC耐久性的关键。文章总结了该材料自研发以来取得的多种裂纹调控方法,指出其裂宽自控能力与延性的不匹配问题,分析了裂纹宽度、纤维掺量、纤维混杂等因素对开裂水泥基材料渗透性的影响,综述了ECC材料独特的开裂渗透规律及其理论预测模型,进一步提出混杂高模量纤维协同聚乙烯醇纤维调控微裂纹的方法,以期为ECC开裂抗渗性与延性的匹配设计、ECC结构的耐久性提升提供借鉴。