新型生土材料的调湿性能及导热性

通过热物性参数实验、等温吸放湿实验、反问题法求解导热系数实验研究改性生土材料的热湿物性参数。研究结果表明,改性生土材料的蓄热量大、衰减大、热稳定性强。由等温吸放湿实验得到改性生土材料的等温吸放湿曲线和拟合公式,同时对比平衡湿度曲线,改性生土材料的吸放湿性能优于石膏板、水泥砂浆、混凝土。利用反问题法求解导热系数与温度、含湿量的关系得到相对湿度在98%时,改性生土材料吸湿平衡后的导热系数比同温度下干燥材料增长了75. 6%。     

莫高窟壁画酥碱病害产生机理

通过对莫高窟壁画地仗层和洞窟围岩中盐分的分析对比，揭示了壁画酥碱病害的成因及形成要理，研究认为，在水分运移的同时，围岩及地仗层中的易溶盐发生水分、离子交换和重结晶作用，引起盐分向地仗层迁多和积累，盐分的积累导致地仗土颗粒间距增大，粒间连结力降低，从而使壁画发生粉化，掉块和散休。     

建筑调湿材料吸放湿速度变化规律

实验测得了4种建筑材料样品在不同相对湿度条件下的平衡含湿量.将4种样品置于环境参数不同的恒温恒湿环境中进行12h吸湿12h放湿的吸放湿周期试验,测得了样品在各个环境条件下吸(放)湿过程中每小时的吸(放)湿量.实验结果表明,在样品所处环境相对湿度相同时,各实验样品的量纲为一的吸放湿速度是时间的同一幂函数.数值拟合得到了环境相对湿度分别为95%和75%时样品的量纲为一的吸放湿速度的表达式.给出了样品在恒温恒湿环境(风速在2.0m·s-1以下)中材料每小时吸放湿量计算值的相对误差.     

内抹调湿砂浆外墙吸放湿特性及对负荷影响分析

本文从建筑围护结构节能出发，以内抹WSE（木质纤维Wood fibre、海泡石Sepiolite、膨胀珍珠岩Expanded perlite）基复合调湿保温砂浆外墙为研究对象，将其与内抹普通砂浆外墙对比，分析吸放湿特性及其对负荷的影响. 研究使用COMSOL Multiphysics有限元软件的建筑材料热湿耦合模型，分析环境湿度变化与外墙之间的湿迁移变化，以及与外墙的传热传质. 以夏热冬冷典型气候地区长沙为例，分析内抹WSE基复合调湿保温砂浆外墙的负荷及潜热负荷占比，同时选取夏热冬暖地区广州和寒冷地区北京对比分析外墙的全年能耗. 研究发现，内抹WSE基复合调湿保温砂浆外墙的吸放湿速率远大于内抹普通砂浆的外墙，并能长时间保持高速的吸放湿状态，同时比内抹普通砂浆墙体节省22.31%~23.85%的全年负荷. 墙体在吸湿过程中，温升与吸湿速率能力体现出一致性，表明墙体内表面湿迁移对温度有着重要影响，并且湿迁移越大对温度影响越大. 墙体在放湿过程中，温度迅速下降是放湿速率快的表现. 内抹WSE基复合调湿保温砂浆墙体具有优良的吸放湿特性和节能潜力，可用于建筑围护结构节能.     

麦积山石窟第127窟赋存环境特征及对壁画病害的影响

麦积山石窟第127窟窟壁和壁画表面发生了严重的非生物和微生物病害，主室四壁地仗脱落面积达51.24%,且由南向北逐渐递增，微生物病害集中分布于偏北侧窟壁和壁画表面。为了揭示石窟内外环境变化对文物的影响及与病害发生的关系，于2019年用HOBOU23-001型和iButton DS1923微型嵌入式温湿度监测仪对第127窟内外环境和窟壁本体微环境进行同步实时监测。结果表明，受森林性气候的影响，麦积山石窟外环境空气相对湿度(RH)季节性变化较小，窟内空气RH长期大于70%;全年北壁空气RH大于90%的天数达112 d,而南壁仅为3 d; 4—10月间，北壁空气RH月极大值均高于南壁；北壁地仗层RH高于90%的天数达127 d,而南壁地仗层RH均低于90%,且北壁地仗层RH月极大值均高于南壁。这些结果说明，第127窟北壁附近空气及地仗层内长期高RH与窟壁和壁画病害具有相关性，是导致病害发生的重要环境因素，该结果为麦积山石窟文物预防性保护提供科学依据。     

多孔介质毛细压力-饱和度的滞后特性

通过对5种不同窄筛分沙样进行吸湿-排湿实验,获得了两种不同湿迁移途径下的毛细压力-饱和度关系曲线.结果表明,吸湿-排湿过程有明显的毛细滞后存在,而且沙样的粒径愈小,滞后效应的影响愈显著.传统的实验数据处理方法使用Leverett-UdeⅡ方程进行数据关联,由于J函数忽略了毛细滞后的影响,方法并不十分有效.使用突破压力和恢复压力作为能够表征滞后特性的特征压力,并对吸湿及排湿过程分别按实验数据拟合形状函数,结果表明,能更好地关联实验数据及拟合吸湿-排湿曲线.     

关帝庙大殿壁画病害分析与修复

为了解决大同关帝庙主殿壁画群较为严重的脱落、开裂等损坏问题,通过对壁画损坏现状和各工艺层病害进行物理和化学分析,提出了对壁画不同工艺层的修复工艺,开展了修复施工。实践表明：确定的龙骨变形与地仗层修复、画面起甲修复、仗层酥碱和盐霜修复、沥粉贴金层加固及粉化壁画加固等修复工艺过程合理和技术得当,达到了预期修复效果。     

考虑吸湿和脱湿影响的一维降雨入渗数值模拟

在分析非饱和渗流时,土水特征曲线(SWCC)起着至关重要的作用.吸湿和脱湿条件下的土水特征曲线存在显著的滞后现象,对降雨入渗土体中孔隙水压力的分布有明显影响.采用两种计算模型,运用吸湿和脱湿条件下的土水特征曲线,对一维降雨入渗土体非饱和-饱和-非饱和全过程进行数值模拟,对比分析了计算模型以及吸湿和脱湿,对降雨入渗过程中土体的孔隙水压力分布的影响.     

不同干密度下非饱和土土-水特征曲线

对吸湿与脱湿过程中引起非饱和土土-水特征曲线进行分析,观察不同密度土样的土-水特征曲线与滞后现象。利用Fredlund and Xing的土-水特征曲线模型对试验数据进行拟合,得到模型拟合参数与土-水特征曲线参数的定量关系。研究结果表明:进气值随着参数a的增大而线性增大,残余基质吸力随着参数m的增大而呈幂函数减小,减湿率随着参数n的增大而呈指数减小。干密度对土-水特征曲线有显著影响。随着干密度增大,残余基质吸力与进气值及进水值增大,减湿率减小,滞后现象的显著程度降低。瓶颈效应、不同的接触角和空气体积是造成滞后效应的主要因素。     

四川马尔康甲扎尔甲山洞窟壁画材料耐水性试验研究

为了解甲扎尔甲山洞窟壁画材料耐水性,从验证性试验的角度对壁画地仗层样品在静水浸没条件下的崩解特征进行了研究。结果表明:壁画材料在静水浸没条件下均会发生不同程度的崩解,大多数样品耐水性差,一段时间内(120 min)部分崩解,少数样品耐水性极差,短时间内(不足60 min)完全崩解;样品崩解过程大致可分为开始期、发生期、结束期三个阶段,发生期的崩解具有间歇性或突发性;样品耐水性分化的成因与壁画结构特征和制作材料方面的差异性直接相关。可见该壁画水下原址保护的建议措施不可行,设计的试验方案兼具定量化和动态性的特点,在岩土类文物保护研究中对于水稳定性较差材料的耐水性评价具有一定应用前景。     

氧化硅纳米多孔材料表面的水蒸气吸附动力学研究

采用称重法对氧化硅纳米多孔材料在温湿环境中的水蒸气吸附规律进行了实验研究.在25℃分别测定了不同孔隙率的材料在水蒸气相对蒸汽压为0.3～0.9范围内的吸附动力学曲线.分别采用不同的多层吸附等温式对材料的吸附等温线进行拟合,提出了一种双指数衰减动力学吸附模型方程,并和准一/二级动力学吸附模型一起对实验结果进行了拟合.结果表明:Redlich-Peterson、Fritz-Schlünder吸附等温式和BET多层吸附模型的拟合相关系数较大;BET多层吸附模型的拟合参数可给出单层饱和吸附量和吸附层数,吸附等温线由单层到多层存在临界点,具有明显的物理意义;氧化硅纳米多孔材料对湿空气中水蒸气的动态吸附过程可由双指数衰减模型来描述,与实验数据的相关系数在0.99以上,在整个吸附过程中均与实验数据拟合良好.     

球墨铸铁微观组织形成的数值模拟

基于结晶动力学理论，建立了球墨铸铁凝固过程各阶段微观组织形成形核和长大的数学模型；根据该结果动力学模型，编制了球铁微观组织形成模拟软件ＦＴＳｔｒｕｃｔｕｒｅ。该软件可以预测球铁凝固过程中各相的形成以及固态转变中铁素体和珠光体的形成，并进而预测铸态力学性能。模拟了阶梯形试块的冷却曲线、微观组织和布氏硬度。模拟与实测结果符合较好。     

川西地区典型非饱和红黏土的土水特性

为揭示川西地区红黏土的非饱和特性,分别取不同孔隙比和颗粒级配的重塑土,进行了Geo-experts自平衡压力板试验和滤纸法试验。试验发现,脱湿与吸湿曲线闭合而成的滞回圈形状受孔隙比影响较大,其面积随孔隙比减小而减小。分析数据,认为Feng-Fredlund模型能较好地反应土样的非饱和特性,但残余含水率θ_r和拟合参数b随孔隙比的变化规律并非完全相同。另一方面,受颗粒级配影响,对不同黏粒含量土样的试验结果将不均匀系数C_u和曲率系数C_c两个参量引入模型进行拟合,探讨两者对SWCC曲线的影响程度。结果表明,脱湿过程中参数a和b均对C_c较敏感,但吸湿过程中,a对C_u较敏感。     

织物的动态传热传湿性能研究

文章探讨了织物的动态传热传湿性能,认为织物的传热和传湿是相互影响的,为此设计了一台织物的动态传热传湿性能测定仪,对织物在经历干燥—吸湿—放湿—干燥整个过程中所传导的热量(包括干热和湿热)进行了测量.根据测量得到的热流量曲线,本文提出了四个衡量织物动态传热传湿性能的指标,实验结果证明,所用指标能较好地反映织物的动态传导性能。结果表明,经织物所传递的热量大小与织物自身的传湿散热性能有关,湿阻小散热性能好的织物其测得的单位时间内传递的热量值较大.     

含瓦斯煤体非线性应力-应变模型研究

含瓦斯煤体的应力-应变本构模型是煤岩工程领域研究的一个重要课题。结合不同含水率与围压下的含瓦斯煤体应力-应变曲线发展特点,采用邓肯-张双曲线模型、指数模型以及修正的邓肯-张模型对含瓦斯煤体常规三轴压缩试验的应力-应变曲线进行了拟合,并从强度与变形特征角度展开了对比分析。研究结果表明:相对于邓肯-张模型及指数模型而言,修正的邓肯-张模型能更好地反映含瓦斯煤体强度随围压与饱和度变化的规律,破坏强度理论值与实测值的相对误差都在5%以内;模型切线模量理论值虽较实测值偏低,但作为材料变形参数设计值是偏安全的。     

川西地区典型非饱和红黏土土水特性细微研究

为揭示川西地区红黏土的非饱和特性,本文分别取不同孔隙比和颗粒级配的重塑土,进行了Geo-experts自平衡压力板试验和滤纸法试验。试验发现,脱湿与吸湿曲线闭合而成的滞回圈形状受孔隙比影响较大,其面积随孔隙比减小而减小。分析数据,认为Feng-Fredlund模型能较好的反应土样的非饱和特性,但残余含水率θr和拟合参数b随孔隙比的变化规律并非完全相同。另一方面,受颗粒级配影响,对不同黏粒含量土样的试验结果将不均匀系数Cu和曲率系数Cc两个参量引入模型进行拟合,探讨两者对SWCC曲线的影响程度。结果表明,脱湿过程中参数a和b均对Cc较敏感,但吸湿过程中,a对Cu较敏感。     

页岩气等温吸附/解吸特征

对页岩的吸附与解吸特征进行实验研究,通过吸附模型和解吸模型分别对等温吸附实验和等温解吸实验数据进行拟合和作对比.研究结果表明:Langmuir模型描述页岩气等温吸附过程比较合适;页岩的吸附曲线与解吸曲线不重合,解吸过程存在着滞后.页岩气的等温解吸过程宜用解吸式模型进行模拟.     

红曲霉界面生长动力学模型的建立

采用界面培养系统,模拟红曲霉固态发酵过程。将红曲霉发酵过程分为快速期,减速期和衰退期,进而建立了界面上红曲霉生长的动力学模型。模型较好地吻合了界面上红曲霉生长的动力学曲线,反映了红曲霉固态发酵过程中微环境下的生长过程。     

毛乌素沙地南缘沙区不同类型地表水分特征曲线测定与分析

为探明不同类型地表(裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和藓类结皮)的持水性能,采用砂性漏斗法对毛乌素沙地南缘沙区不同类型地表表层[(0~5)cm]土壤水分特征曲线进行了测定;并用v-G模型进行拟合。结果表明:1不同类型地表持水性能有差异,持水性能由弱到强依次是裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和藓类结皮,不同类型生物结皮样地持水性能分别是裸沙的1.3、1.7和2倍,不同类型生物结皮的持水性随结皮的发育呈增加的趋势;2不同类型地表土壤水分特征曲线呈"S"型分布,不同类型地表吸湿过程较脱湿过程具有显著的滞后性;3用v-G模型对测定结果进行拟合,拟合系数均小于0.009,拟合度高,表明该模型适用于此地区土壤,可用于模拟水分特征曲线;研究结果有助于全面了解生物结皮的水文效应,为受损系统的生态修复过程具有现实意义。     

游客呼吸对敦煌壁画白粉层的损害机理研究

壁画的美学价值主要在表面,壁画的表面主要由白粉层和颜料层组成。游客进入洞窟会使洞窟内的微环境(即温度、湿度、CO2)在短时间发生变化,这会产生一个连续的应力而使壁画疲劳老化,颜料层和最外层产生剥离、微裂隙等损害。为了研究游客呼吸对敦煌壁画的损害机理,采用澳大利亚TPG-1260-5×400-TH植物生长箱模拟游客呼吸作用导致的莫高窟窟内微环境的干湿变化;从宏观与微观的角度分析了在温度、湿度、CO2循环变化条件下,壁画白粉层的劣化情况。并得到了以下结论:宏观方面,随着干湿循环次数增多,白粉层逐渐出现起甲、龟裂等损害,损害的总面积随着循环次数增加而逐渐增大,单个剥离块的面积随着循环次数增加逐渐变小;白粉层的开裂有从中间向两边扩展的趋势。微观方面,通过循环前后的电镜照片分析,可知循环后与循环前相比,小孔隙数量减少,大孔隙与中孔隙的数量增加。