胶凝材料空隙率对需水量影响的试验分析

在水泥、粉煤灰和矿粉颗粒的粒度分布、平均粒径等粉体特征参数测量和计算分析的基础上,利用Toufar模型对胶凝材料堆积密度及空隙体积进行了分析计算,测试了掺和不同比例矿物掺和料胶凝材料的标准稠度用水量及空隙率.测试分析表明,用水量随着空隙体积和胶凝材料颗粒比表面积的增加而增大.其空隙率及用水量变化与粉体的粒径、粒度分布及掺和料的比例有关.为提高胶凝材料体系堆积密度、减少空隙率,可以用Toufar模型进行优化分析.本文的优化分析结果表明,适宜的粉煤灰和矿粉掺量分别为20%和25%左右.     

粒径对石油焦粉及煤粉的堆积与流动特性的影响

以窄粒径分布的2种工业原料粉体——石油焦粉与煤粉为实验物料,通过测试粉体的压缩性、休止角、剪切特性及流动能,研究了粒径对其堆积及流动性的影响,并对比分析了两者的差异性。研究结果表明:随着粒径的增加,粉体压缩性减小、堆积密度增大,基本流动能随之增大;休止角、内聚力和单位流动能随着粒径的增大而减小,粉体流动性变好;随着固结等级的提高,2种粉体的内聚力均增大,流动性变差;在相同固结状态下,2种粉体的剪切性能无明显差别。与大颗粒相比,粒径小于70μm细颗粒的堆积特性及流动性对固结应力的变化更为敏感。不同粉体的对比表明,石油焦粉的堆积密度大于同等粒径的煤粉。在粒径大于70μm的范围内,石油焦粉与煤粉流动性相当;而在粒径小于70μm的范围内,石油焦粉的流动性略差于煤。     

碳化硅颗粒级配优化的理论与实验研究

运用堆积颗粒的颗粒级配优化模型,计算了碳化硅制品工业生产中使用原料常用的3种粒径的最优配比,同时通过3种粒径碳化硅颗粒的粉体堆积密度和压实密度的实验,获得了最优堆积密度和压实密度,对比验证了理论模型的计算结果。实验结果表明不同颗粒级配的堆积密度和压实密度的最优配比,与最优理论模型基本相符合。实验研究发现当粗中细3种颗粒粒度的最优化配比百分数为:63∶9.7∶26.8时,粉体自由堆积密度与压实密度达到最大。     

CWBP与CWCPM对水泥基材料微观结构与性能的影响

为开辟建筑垃圾废砖再生利用新途径,将建筑垃圾废砖磨细成粉,即建筑垃圾砖粉(CWBP),与其他工业废渣复合形成建筑垃圾复合粉体材料(CWCPM).借助XRD,DSC-TG,SEM及MIP微观测试手段,研究了CWBP与CWCPM对水泥基材料水化产物数量、微观形貌及其孔结构的影响.研究结果表明:CWBP颗粒级配及形貌较差,活性较低;CWCPM可充分发挥各组成材料间的叠加效应,粒径较小的颗粒可填充于水泥颗粒间,有利于胶凝体系形成紧密堆积结构;CWCPM的二次水化反应降低了取向性较强、稳定性较差的Ca(OH)2含量,改善了水泥基材料内部微观形貌,细化了混凝土孔结构,可有效改善混凝土孔径分布.     

矿粉与水泥的密堆及其对矿渣水泥的性能影响

将一系列经超细粉磨处理的矿渣微粉以不同比例与一定细度的水泥进行匹配 ,制成一系列矿渣水泥试样 ;根据Dinger Funk的数学模型得出粉体最佳颗粒群分布 (即堆积密度达最大的分布 ) ;通过水泥与矿粉的激光粒度检测结果 ,计算各矿渣水泥的实际颗粒群分布 ;运用灰色关联分析原理 ,考察各矿渣水泥试样的颗粒群分布与Dinger Funk最紧密堆积颗粒群分布的相关性 ;对各矿渣水泥进行标准稠度用水量以及硬化浆体的孔隙率等测定 .结果证明 :当矿渣水泥颗粒分布与最紧密堆积的关联度较高时 ,相应的矿渣水泥标准稠度用水量较少 ,硬化浆体孔隙率较低 ,胶砂强度较高 .     

二元赤铁矿粉粒度级配技术研究

以颗粒级配和紧密堆积理论为基础,优选不同粒度的赤铁矿粉为加重材料,按照不同比例二元复配加入到山东G级高抗硫油井水泥中,通过对水泥浆流变和强度性能的测定,研究了颗粒级配与高密度水泥浆性能的关系。研究结果表明,流变和强度性能好的配方,其级配曲线表现出两种形式,一种是颗粒较细,粒径全部在10um以下;另一种是在10um附近（5um~30um）出现明显的断层区,即该粒径范围的颗粒较缺失,而该粒径范围恰是水泥颗粒的主要分布区,与水泥颗粒形成连续级配,对强度和流变性更有利;流变性能较差的配方,超过70％颗粒的粒径大于10um,尤其是3um-10um的颗粒最为缺失。此结论可作为多元铁矿粉复配的参考。     

颗粒分布对水泥与减水剂相容性的影响

采用Marsh筒法与净浆流动度法研究了相同熟料制备的不同颗粒分布的水泥样品与减水剂的相容性,揭示了粉体比表面积、均匀性系数（n）、特征粒径（x′）、堆积孔隙率与相容性的关系。结果表明：样品比表面积越大, n越大,x′越小,堆积空隙率越大,水泥与减水剂的相容性越差。当比表面积与x′ 相近时,n越大,浆体的流动性越差,饱和点掺量越大或饱和点Marsh时间越长,流动度经时损失越小。随着样品比表面积增大,饱和点掺量增大,流动度减小,流动度经时损失增大,与减水剂相容性变差,且对于n越大的样品,比表面积增大对相容性的不利影响越显著。凡是能降低堆积空隙率,使水泥颗粒分布连续而较宽,且自身需水性较低的微细粉体,均有利于改善水泥与减水剂的相容性。     

纳米纤维-微粉复合水泥基材料性能与界面结构

将纳米纤维矿物材料及微粉矿物材料应用于水泥基材料中，依据微粒级配模型，设计密实度不同的水泥砂浆，分别为球形颗粒堆积体系和纳米纤维增强堆积两种体系，依据二级界面理论研究两种体系的性能及界面显微结构．研究表明，纳米纤维矿物材料能够改善体系的颗粒级配，增加体系密实度，能够改善界面及硬化浆体内部的显微结构，提高水泥基材料的均匀性，大幅度提高其耐磨硬度和抗弯强度．同时提出了纳米纤维及微粉复合水泥基材料的球形颗粒之间及球形颗粒与纳米纤维之间界面结构的理想模型．     

矿物掺合料的颗粒级配对水泥砂浆性能的影响

在水泥中掺入适当细度的矿物掺合料,使胶凝材料的颗粒级配接近紧密堆积状态时,砂浆的强度会有所提高,水泥凝胶体的微观结构也会得到改善。     

颗粒粒径和吸附水膜对细粒土渗透性的影响

细粒土的渗透性因受诸多因素影响而难以通过计算准确得到。对此,将其简化为单一粒径球形颗粒的堆积体,建立基于最密实状态下四方堆积方式的土颗粒堆积模型,并采用基本单元对堆积模型的几何特征进行分析。研究发现:只要堆积体和颗粒间的尺寸比超过10 000,细粒土的孔隙率就与粒径无关;但随吸附水膜的增加而减小,渗透系数随粒径减小而急剧减小,随水膜厚度增大而大体呈减小趋势,但不同粒径减小幅度不同,较大颗粒(粒径大于0.05 mm)减小幅度很小,且基本呈线性趋势,极细颗粒(粒径小于0.001 mm)减小幅度很大,且呈非线性趋势。已有渗透试验测试值验证了不同粒径和水膜厚度下渗透系数计算值的变化趋势,且黏粒渗透系数的计算值与实测值吻合很好。     

基于样本均值和中位值的粒子群优化定位算法

针对室内LOS/NLOS混合环境,提出基于假设检验的方法确定NLOS状态,并采用具有收缩因子的粒子群优化算法进行定位.在采样值存在异常情况时,样本中位值性能优于样本均值.因此,在LOS和NLOS状态下,分别采用样本均值和样本中位值建立最小平方误差代价函数.为了增强算法的全局和局部搜索能力,在粒子群优化算法的基础上引入收缩因子.仿真实验表明,在NLOS遮挡比较严重的情况下,所提出的基于样本均值和样本中位值改进的粒子群优化定位算法较只采用样本均值改进的粒子群优化算法和一般的粒子群优化算法定位精度高.     

工艺参数对高光制品收缩及翘曲变形的影响

为了分析工艺参数对大型平板高光无痕注射成型(RHCM)制品收缩及翘曲变形的影响,以空调柜机出风面板RHCM产品开发为例,利用MOLDFLOW软件建立RHCM有限元模型并进行模拟分析,采用田口实验设计方法分析工艺参数对产品综合质量的影响,采用单因素实验方法分析了模具温度对制品收缩和翘曲变形的影响,以及不同模具温度下工艺参数对制品收缩和翘曲变形的影响.结果表明:工艺参数对制品综合质量影响的大小顺序依次为熔体温度、保压压力、加热时间、保压时间、冷却时间、注射时间;当模具温度升高到材料的玻璃化转变温度并进入RHCM区域时,制品的体积收缩率和翘曲变形量呈减小的变化趋势,当加热时间为35s时,制品的综合质量最好;在不同的模具温度下,制品的收缩率和翘曲变形量随熔体温度的升高而呈现出准线性增长的变化趋势,随保压压力的增大而减小,随保压时间的增加而呈小幅波动变化.     

音箱面板保压优化数值模拟分析

在注塑成型过程中,保压阶段对制品的性能有重要的影响。以音箱面板为研究对象,运用Moldflow模拟分析软件,采用恒定压力、阶梯下降、阶梯上升、线性下降、线性上升等五种保压方式,分析了不同保压方式对音箱面板体积收缩率与翘曲变形的影响。研究发现恒定压力保压方式下音箱面板体积收缩率与翘曲变形最小,阶梯下降、线性递减、线性递增则次之,阶梯上升则最大。     

聚丙烯酸钠水凝胶颗粒对超声场声强的衰减规律

为提高超声波在水凝胶环境中应用的准确性,借助自行搭建的超声场实验平台,研究了聚丙烯酸钠干凝胶颗粒溶胀过程、堆积状态,以及超声场作用下水凝胶颗粒状态变化对超声场声强的衰减规律。结果表明：干凝胶颗粒吸水溶胀150 s时,声强基本稳定,稳定时声衰幅度达55.00%。不同堆积状态的干凝胶颗粒溶胀对声强衰减的影响规律一致：声衰幅度先增大后稳定,颗粒堆积密度越大,则稳定时声衰幅度越小。超声场作用下,随水凝胶颗粒逐渐吸水饱和,其造成的声衰幅度逐渐减小,最终稳定在7.97%。     

渐缩型气动喷砂喷嘴冲蚀模拟分析

为研究气动喷砂枪喷嘴喷射颗粒对自身造成的冲蚀磨损情况,通过选取渐缩型气动喷砂喷嘴为研究对象,运用CFD软件对其内部流场及颗粒运动特性进行模拟分析;通过改变收缩角度、颗粒粒径及颗粒质量流率进一步分析影响喷嘴冲蚀速率变化的规律。结果表明:喷嘴的冲蚀区域主要集中在收缩段及收缩段与出口段交界面处;以收缩角度为30°、45°、60°的喷嘴为例,随收缩角度的增加,冲蚀区域出现"逆向发展";随颗粒粒径的增加,喷嘴最大冲蚀速率呈现先下降后上升的"U"形变化趋势,且其最低点所对应的粒径与收缩角度成反比;随颗粒质量流率的增加,喷嘴最大冲蚀速率呈上升趋势,但并未呈现线性关系。     

不同粒径风化砂改良膨胀土的特性试验

土的粒径对土的压实性、强度以及胀缩特性有一定的影响。为研究不同粒径的风化砂对膨胀土特性的影响及其影响规律,本文结合宜昌市风化砂改良膨胀土特性试验研究,对粒径(d)为0.5mm、0.5mm≤d1mm及1mm≤d2mm的风化砂改良膨胀土进行了无荷膨胀率、收缩、直剪和击实试验,得到不同粒径、不同掺砂比例改良膨胀土的击实、强度和胀缩指标。试验结果表明,掺入风化砂能够有效抑制膨胀土的胀缩特性,改善压实特性,提高膨胀土的强度;掺砂之后,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率、体缩率及收缩系数均降低,最大干密度、内摩擦角、缩限均增大。同一掺砂比例下,随着粒径的增大,膨胀土的无荷膨胀率、线缩率和体缩率均减小;内摩擦角、黏聚力、最大干密度及缩限均增大。同一粒径下,随着掺砂比例的增大,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率和体缩率均降低;缩限和内摩擦角均增大;黏聚力随着掺砂比例的增大先增大后减小。当粒径为1mm≤d2mm和0.5mm≤d1mm时,掺砂20%时黏聚力达到最大值;当粒径为0.5mm时,掺砂10%时黏聚力达到最大值。最大干密度的变化趋势随着风化砂粒径的改变而改变,当粒径为1mm≤d2mm时,最大干密度随着掺砂比例的增加而增大;当粒径为0.5mm≤d1mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后逐渐减小,掺砂30%时,最大干密度达到最大值;当粒径为0.5mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后减小,掺砂20%时,最大干密度达到最大值。     

支撑剂铺置模式及其对水力裂缝导流能力的影响规律

为确定支撑剂铺置模式对水力裂缝导流能力的影响规律,通过对加砂和返排过程中支撑剂颗粒的定性受力分析,研究了支撑剂在水力裂缝内的铺置模式,在此基础上建立了支撑剂颗粒数目以及裂缝导流能力的理论计算模型,定量地把支撑剂铺置模式和裂缝导流能力关联起来.结果表明:支撑剂在裂缝内的铺置过程为通过受迫流动形成的两阶段非自然堆积过程,包括支撑剂颗粒被高黏度携砂液高速携带进裂缝内部的无序随机渐次堆积以及在工作液反向携带和裂缝有效闭合压力共同作用下的有序紧密压实堆积.根据最大填充率能量原理和颗粒堆积稳定性原理,经过两阶段的非自然堆积过程后,支撑剂颗粒的配位数会越来越大,颗粒体系的填充率会越来越大,颗粒之间的孔隙体积会越来越小,直至达到最稳定的六方密堆积或立方密堆积或二者的混合模式.六方密堆积模式和立方密堆积模式所对应的裂缝导流能力基本相当,但远低于正方体堆积模式.在实际压裂施工过程中,即便支撑剂颗粒体系可能达不到也会趋近这两种紧密堆积模式,最终的裂缝导流能力仍然会远小于立方体堆积模式.本文的理论模型以及研究结论可为水力压裂设计提供分析工具和理论依据.