聚合物矿物复合材料骨料级配研究

在分析聚合物矿物复合材料中骨料作用及选取原则基础上，研究不同骨料级配对聚合物矿物复合材料抗压强度的影响，获得最佳级配值。并通过分析聚合物矿物复合材料中骨料颗粒级配的分形特性，推导出骨料颗粒级配理论计算公式并得到实验结果的正确验证。从而为聚合物矿物复合材料在机床乃至其他领域的实际应用提供理论基础。     

复合矿物掺合料颗粒级配对水泥砂浆强度及微观结构的影响

通过粉煤灰分别与矿渣粉、硅灰的复合掺配试验，了解复合矿物掺合料对水泥砂浆强度及微观结构的影响。试验表明：不同细度的矿物掺合料复合后具有一定的叠合效应，可使水泥粉体内部颗粒实现较紧密的堆积，使水泥砂浆的强度提高，内部结构变得更加致密。     

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。     

基于分形级配理论的油井水泥体系设计及评价

针对目前油井水泥混合料配比设计困难、缺乏合理颗粒级配模型的现状,基于分形几何理论建立了颗粒群分形连续级配模型.利用激光粒度测试仪分析了级配原材料的粒径分布状况,并将分形级配模型与Andreasen方程进行对比,得到实现最紧密堆积的分形维数范围.结合塔里木现场要求取分形维数为2.561,优化设计出浆体密度为1.40 g/cm3的三元体低密度水泥浆体系,并对体系性能进行了室内评价.结果表明,该体系水泥石抗压强度(24 h)大于18.4 Mpa,养护压力对强度影响很小,水泥浆失水量和游离液含量较低,稠化和流变性能满足要求,体系稳定性好,验证了体系粒径分布的合理性和分形级配模型的可行性.     

沥青混合料分形级配理论

介绍沥青混合料集料粒径分布分形维数的计算方法并分析其分形特征.对于连续级配,其集料粒径分布为一重分形分布;对于间断级配,其集料粒径分布为二重分形分布.采用粗集料粒径分布分形维数Dc和细集料粒径分布分形维数Df作为描述集料级配分形特点的指标.在此基础上,提出分形级配理论的计算式,该式不仅可以计算连续级配,还可以计算间断级配.研究分形级配理论与现有主要级配设计理论之间的关系,结果表明,分形级配理论可以包括现有的几种主要级配计算方法,这主要由于分形是集料级配的本质.     

颗粒弥散型复合材料导热性能的分形分析

采用有限体积方法对颗粒弥散型复合材料分形模型的导热性能进行数值模拟,探讨了不同因素对导热性能的影响规律.研究结果表明:随着导热颗粒填充率的增加,复合材料导热性能呈非线性增大的趋势变化;在填充率相同的情况下,导热颗粒弥散和团聚的形态与方向对导热性能有很大影响;增强颗粒在热流传递方向上的接触性而形成高导热通路是提高复合材料导热性能的主要途径.     

颗粒复合材料拉伸断日表面的分形模型

针对颗粒复合材料的特点，建立了颗粒复合材料拉伸断回表面的分形模型，给出了其分形维数与颗粒含量之间的定量关系。     

考虑颗粒级配效应的砂土剪切强度

为了研究颗粒级配对砂土剪切强度的影响,以室内直剪试验和二维离散元数值模拟为基本方法,研究了砂土颗粒级配和大小对其剪切强度的影响。通过制备15种不同级配的室内剪切试样和15种离散元数值剪切试样,在标定微观参数的基础上,同时进行了室内试验和离散元数值模拟,结果表明:曲率系数和不均匀系数对砂土剪切强度影响很明显。粒径d10、d30、d60对内摩擦角分别有着明显的影响作用,尤其是d10对其影响最为显著。数值试验结果表明,试样在剪切过程中颗粒级配对于孔隙率、配位数以及局部剪应力都有一定的影响作用,而细小颗粒所占的比例起着主导作用。     

级配碳化硅/环氧树脂复合材料冲蚀性能研究

该文主要研究了碳化硅/环氧树脂复合材料的冲蚀磨损性能,分析了颗粒级配搭配对于复合材料耐冲蚀性能与力学性能的影响,并且讨论了冲蚀磨损机理以及偶联剂对于复合材料体系的作用。为了获得最优的耐冲蚀性能,利用田口法设计了实验,对级配颗粒结构进行了优化。结果表明：级配颗粒搭配具有增加硬质点、提高密度、降低磨损率的作用,当级配体系为70%550μm、30%110μm时,试验固相含量高。耐冲蚀效果较好。     

分形几何理论研究沥青混合料级配变异性

为控制沥青混合料生产过程中级配变异过大,利用分形几何理论对级配的变异性进行研究,给出了控制级配变异性的技术参数.用分形几何理论推导出混合料级配的分形表达式,得到分形理论下描述级配变异性的方法;钻取有车辙病害的路面芯样,通过室内试验得到路面的实际级配数据,算出相应的级配变异性大小μ.结果表明:分形几何理论能够很好地从另一个角度去描述沥青混合料的级配变异性,可以用具体的数值来体现实际道路的级配与生产配合比之间的变异情况,为沥青混合料级配提供新的技术参数,有效防止在沥青混合料生产施工工程中级配变异偏大.     

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。     

毫米级交联聚合物颗粒的裂缝封堵规律

针对西北油田的毫米级裂缝油藏,研制出了一种适用于130℃、矿化度22×10~4mg/L的交联聚合物颗粒,并且经过工业化破碎方式实现颗粒粒径在1～10 mm之间粒径可调。通过定制的透明变缝宽裂缝模型,研究该毫米级颗粒对裂缝的封堵和运移规律。经过实验发现,颗粒粒径接近裂缝宽度时,颗粒的深部运移能力较强,但形成的封堵段塞强度较弱;当颗粒粒径为裂缝宽度的4～6倍,颗粒的深部运移能力和段塞的封堵强度都很强;当颗粒粒径大于裂缝宽度8倍时,颗粒很难进入裂缝。同时,将裂缝宽度2～8倍左右的颗粒进行复配使用,其深部运移能力和对裂缝产生的封堵效果都优于单一粒径颗粒单独使用。     

级配碎石力学性能的颗粒流数值模拟方法

为了从本质上揭示级配碎石组成结构与力学性能的内在关系,基于2维颗粒流软件提出了级配碎石力学性能的颗粒流数值模拟方法,并通过该方法以安康瀛湖石灰岩碎石为例研究了级配碎石的力学性能.结果表明:不同级配碎石的CBR(california bearing raio)、剪切强度和抗压强度的实测值分别为495%~692%,592~802kPa,1.29~1.54MPa;相应的模拟值分别为525%~736%,636~839kPa,1.34~1.54MPa;平均误差分别为4.50%,5.07%,5.15%.模拟结果与实测结果基本吻合,证明颗粒流数值模拟方法应用于级配碎石力学性能研究中的可行性.     

尾砂级配的混沌优化

采用分形理论研究分级尾砂的级配.计算国内外大量矿山尾砂材料的分形参数,研究尾砂的分形级配与其胶结强度的关系.采用神经网络建立尾砂胶结强度与水泥质量分数、料浆浓度、尾砂颗粒分维数、孔隙分雏数及分维数相关率的知识库模型.研究结果表明,尾砂胶结强度与其分形级配相关;随着尾砂颗粒间孔隙分雏数减小,充填体强度增高;尾砂分雏数相关率越大,充填体强度越大.用所建立的神经网络知识库模型,利用Logistic迭代方程的混沌遍历特性,采用混沌优化方法研究使充填体达到最佳强度的选矿尾砂最优分级.根据采场脱水工艺,应用该方法,获得安庆铜矿选矿尾砂的最佳级配参数.工程应用结果显示,该方法年增加尾砂用量2.87万t,胶结充填体强度提高8%,为矿山年节约充填成本55.8万元.     

基于颗粒分形滑坡土体土水特征曲线评价及预测

滑带土与滑坡的发展、稳定性评价有着密切的关系,以福建永泰旗山滑坡为例,取代表性滑带土样和表层土样进行颗粒级配试验,基于分形理论研究了颗粒分形特征,结合压力板仪测定土样土水特征曲线,对滑带土和表层土进行了评价,并以颗粒分形维数预测了土水特征曲线,研究结果表明,滑带土细粒土含量较表层土含量高,滑坡土存在很好的分形特征,颗粒分形维数越大,细粒土含量越高,土体的持水性能也较好。以颗粒粒径分形维数代替土水特征分形维数,并结合Books-Corey模型来预测土水特征曲线,得到实测值与预测值呈现较好的一致性。     

颗粒形状对钙质砂最终级配影响的试验研究

为探究颗粒形状对大剪切应变条件下钙质砂最终级配的影响,采用环剪仪和Morphologi G3对取自我国南海的钙质砂进行了一系列环剪试验和颗粒形状分析。试验结果表明:钙质砂在剪应力作用下发生颗粒破碎导致其级配变化,当环剪的剪应变达到50 000%时,钙质砂级配趋于稳定;级配稳定的钙质砂试样被替换成未发生过破碎的相同级配钙质砂试样后,由于替换前后颗粒的形状不同,导致试样在剪应力作用下继续发生颗粒破碎,试样重新稳定时颗粒级配分形维数相较于原稳定状态时的分形维数有一定程度的增加。     

矿物掺合料在水泥砂浆中的填充机理及试验研究

主要讨论了矿物掺合料在水泥砂浆中的填充机理,并且以粉煤灰、矿渣粉及硅灰单一组分、复合组分考察其对水泥胶砂强度及微观结构的影响.研究表明,不同细度的矿物掺合料掺入到水泥浆体中后,可以优化粉体的次级颗粒级配,提高密实度.从而表现出水泥砂浆的强度得到提高,微观结构趋于密实.     

颗粒级配对陶瓷涂层耐磨性能的影响

在制备陶瓷涂层时,实验采用陶瓷原料粒度为5～40 μm,对陶瓷骨料的粒度和级配进行了研究,实验表明涂层的耐磨性能与颗粒级配有关,在保持涂料配方不变的情况下,粗细颗粒含量的比值存在一个临界点,在此临界点之前,随粗颗粒的增加,涂层的耐磨性提高,当粗细颗粒比值超过临界点时,涂层的耐磨性能随粗颗粒的增加而下降.     

颗粒级配对陶瓷涂层耐磨性能的影响

在制备陶瓷涂层时,实验采用陶瓷原料粒度为5～40μm,对陶瓷骨料的粒度和级配进行了研究,实验表明涂层的耐磨性能与颗粒级配有关,在保持涂料配方不变的情况下,粗细颗粒含量的比值存在一个临界点,在此临界点之前,随粗颗粒的增加,涂层的耐磨性提高,当粗细颗粒比值超过临界点时,涂层的耐磨性能随粗颗粒的增加而下降。