聚能射流作用下固井水泥裂纹特征实验研究

针对射孔完井作业中水泥环完整性失效,导致后续压裂过程中出现环空窜流的问题,通过柱形靶射孔实验模拟射孔弹对井筒的侵彻过程,借助数码显微镜与Nano Measurer软件对射孔后水泥石的裂纹特征及分布情况进行了显微观察分析,同时研究了水泥养护前浆体密度、射孔弹药型罩直径及地层围压等参数对射孔段水泥环裂纹特征的影响规律。结果表明:水泥第一界面受到射孔冲击后损伤程度明显大于第二界面,第一界面水泥石主要产生了3种裂纹:宏观主裂纹、螺旋状裂纹和径向微裂纹,且裂纹数量在孔道周围和靶体边缘较多。浆体密度的增加使得固井水泥第一界面裂纹数量和平均宽度均逐渐减小。射孔弹药型罩直径主要影响孔道周围螺旋裂纹数量。围压则主要影响水泥边缘径向裂纹数量。     

基于直、交流电方法的超细纳米二氧化钛的湿敏性能研究

采用醇盐水解沉淀法制备超细纳米TiO₂,平均晶粒尺寸为20 nm.通过X-射线衍射(XRD)和冷场扫描电镜(SEM)对样品的物相结构和形貌进行了表征,利用半导体测试仪Keithley 2400和精密数字电桥TH2828测试了样品在不同湿度环境下的直流伏安特性、交流电容和交流阻抗,分析其湿敏性能并讨论了湿敏机理.     

基于实测数据的机场水泥道面变温效应分析

利用上海浦东国际机场"道面状态监测系统"实测的温度、应变和弯沉,分析了水泥道面温度以及温度作用下道面翘曲变形、弯沉、接缝传荷能力的变化.结果表明,土基和基层温度日变化较小,但季节性变化较大;道面板温度沿板厚分布呈非线性,下午时段更显著;全年正、负温度梯度占比基本相同,零温度梯度集中在7:00～10:00和19:00～22:00,且全年呈周期性;此外,在横缝(假缝)和纵缝(企口缝)板边中部以及板角,温度翘曲变形呈同步周期性变化,板角处最大,纵缝(企口缝)板边中部最小,向上(下)翘曲变形的全年最大值均分布在12月～1月(7月～8月);板中最大弯沉基本保持不变,而板角和横缝(假缝)板边中部最大弯沉日变化和季节性变化显著;假缝和企口缝的传荷能力随平均温度的增大而增大,具有良好的二次曲线关系.建议在道面设计和评价中考虑温度作用的影响.     

粉煤灰与粒化高炉矿渣对水泥稳定碎石强度和收缩特性影响研究

为了系统评价活性粉末对水泥稳定碎石路用性能的影响,采用无侧限抗压试验、间接抗拉试验、干缩试验和温缩试验,研究了粉煤灰与粒化高炉矿渣单掺及复掺比例对水泥稳定碎石强度和收缩性能的影响规律。结果表明:粉煤灰、粒化高炉矿渣在单掺、复掺下均能通过填充效应及二次水化反应改善水泥稳定碎石力学特性和收缩特性,其中掺加粒化高炉矿渣的水泥稳定碎石强度增长较快,复掺粉煤灰与粒化高炉矿渣对水泥稳定碎石力学特性与收缩特性改善效果最佳。     

地下结构水泥基渗透结晶型防水材料试验与分析

城市地下结构渗漏水问题日益突出,是影响工程结构安全与耐久性的重要原因之一,急需开展地下结构刚性防水材料的研发。文章研发和配制了2类不同使用方式的水泥基渗透结晶型防水材料:一种为涂刷式的水泥基渗透结晶型防水涂料,基于正交试验法,将六偏磷酸钠和乙二胺四乙酸二纳以质量比为6∶1混合得到的多价螯合剂作为活性母料,并以微硅粉作为载体,掺加可分散性乳胶粉、玻璃纤维和纳米氧化铝作为改性外加剂;另一种为内掺式的水泥基渗透结晶型防水剂,以纳米碳酸钙和柠檬酸钙为活性母料,并掺加超细矿渣微粉和有机硅树脂作为外加剂。开展了一系列抗渗、抗折和抗压试验,分析了水泥基渗透结晶型防水涂料和防水剂的防水效果。研究表明,研发的水泥基渗透结晶型防水涂料具有良好的防水性能和力学性能,且明显优于市场在售的商品水泥基渗透结晶型防水涂料。研究结果将为城市地下结构自防水材料研究和应用提供科学依据。     

基于聚合物机制砂水泥混凝土路面路用性能研究

天然河砂是一种地域强、不可再生的建筑材料,为了节省河砂,在基础设施建设过程中往往会选用机制砂代替河砂.耐久性差、脆性大是水泥混凝土路面共性缺点,机制砂取代河砂后,混凝土的耐磨性会进一步降低,很大程度上限制了机制砂水泥混凝土在道路工程中的应用.聚合物改性水泥混凝土(PCC)路面,具备较好的韧性、抗变形能力以及耐久性,为增强机制砂水泥混凝土路面的力学性能及耐磨性,选用低掺量的聚合物对机制砂水泥混凝土进行改性.选用聚丙烯酸酯乳液和羧基丁苯胶乳两种聚合物,以1%、3%、5%的聚灰比加入到机制砂水泥混凝土中,进行配合比设计及混凝土路用性能研究得出:聚合物的掺入降低了机制砂水泥混凝土的抗压强度,但混凝土的抗弯拉强度及抗磨耗能力得到了改善.     

压力成型条件下成型工艺对GRC力学性能的影响

研究压力成型条件下,成型压力、水胶比和保载时间对预混浇注法GRC的抗弯强度和断裂能的影响.研究表明,各因素对GRC抗弯强度和断裂能影响规律不同.成型压力越大,GRC抗弯强度越高,断裂能越低.压力成型条件下,GRC抗弯强度随着水胶比的变化不明显,但断裂能随着水胶比的增加而大幅增加.随着保载时间的延长,GRC抗弯强度小幅提高,但断裂能变化不明显.不同玻璃纤维掺量时,GRC的断裂能随成型压力的增加而下降的趋势相近.根据试验数据拟合所得的经验公式■能够较好地反映本实验条件下不同玻璃纤维掺量的GRC断裂能(G~*_F)与无压力GRC断裂能(G■)和成型压力(F)关系.     

掺镍纤维的水泥基复合材料的电磁屏蔽性能

电磁波技术的广泛应用导致电磁干扰与污染日益严重,采取电磁屏蔽措施能够有效地防范这些危害。实验采用不同的方法分散镍纤维屏蔽介质,然后掺入到水泥材料中制得水泥基复合屏蔽材料,研究了屏蔽介质的分散方式、掺量、试样厚度对屏蔽性能的影响;利用四探针测试仪、电子探针等手段表征了复合材料的电导率和屏蔽介质的分散均匀性。结果表明,镍纤维屏蔽介质的分散方式对屏蔽性能有较大的影响,其在水泥基材料中有一个最佳掺量值;当采用超声波分散的掺量φ镍纤维为5%、试样厚度为6 mm时,水泥基复合材料的电导率为2. 41×10~(-3)S/cm,在100 k Hz～1. 5 GHz频率范围内的平均屏蔽效能值约40 d B,其最小屏蔽效能值为36. 23 d B,最大达45. 74 dB。     

矿渣-水泥-膨润土剪切模量龄期效应 及其影响因素的试验研究

采用压电陶瓷弯曲元测试矿渣-水泥-膨润土(S-CB)试样剪切波速的方法,研究了复合胶凝材料含量、矿渣替代率、龄期对S-CB的剪切波速(V_s)与剪切模量(G_0)的影响规律.试验结果表明,S-CB的V_s随龄期的增长、矿渣替代率的减小、复合胶凝材料含量的增大而增大;试验中,S-CB的V_s明显低于同龄期水泥土的V_s,这主要归因于S-CB含水量显著高于水泥土;发现S-CB的硬化发展规律与矿渣替代率紧密相关,与复合胶凝材料含量相关性不明显,基于试验结果提出了矿渣-水泥-膨润土的剪切模量随龄期的预测公式,若测试获得某一复合胶凝材料含量的矿渣-水泥-膨润土的归一公式,可推测相同矿渣替代率的其他复合胶凝材料含量的矿渣-水泥-膨润土的剪切模量.