相变储能混凝土的动态冲击试验与分析

本文采用变截面霍普金森压杆试验装置对相变储能混凝土进行动态冲击压缩试验,相变储能骨料是以膨胀珍珠岩为基体材料吸附硬脂酸丁酯制备而成的,对不同掺量的相变储能骨料与硅粉的混凝土进行动态冲击压缩试验;试验结果表明,硅粉能够增强混凝土的动态力学性能,在硅粉掺量为0%～10%之间,随着硅粉掺量的增加动态抗压强度呈现增强趋势,强度大约提高了25%,此外,在硅粉掺量为10%～15%之间可能存在应力最大值;相变储能骨料的掺加并未对混凝土的动态力学性能产生较大影响。     

颗粒混凝土冲击压缩动态力学特性试验研究

颗粒混凝土材料在建筑结构中应用比较常见,但其冲击下的动力学性能研究欠缺.为得到颗粒混凝土的动力学特性,借助MTS实验机得出其静力学强度,其后使用直径为75 mm SHPB系统对颗粒混凝土试样做了多种加载速度下的冲击试验.结果表明,颗粒混凝土试样的毁坏模式是非脆性碎裂,呈现出延性特点;随着冲击速度的增大,破坏后的形状由试样被压扁(形态基本完整,表现出明显的可压缩性)过渡到絮状.应变率在103.88～464.71 s^-1时,试样的峰值应力随着应变率的变大而增大,表现出明显的应变率效应.根据实验现象和实验数据进行分析,推导建立了颗粒混凝土峰值应力前和峰值应力后应力-应变的等效本构方程,将实验数据与拟合数据进行对比,具有较为明显的一致性,验证了本构方程的准确性.     

相变储能骨料和硅粉掺量对混凝土抗压强度影响的试验与分析

以膨胀珍珠岩作为基体材料吸附硬脂酸丁酯制备相变储能骨料。对掺加不同掺量的相变储能骨料和硅粉的混凝土进行了抗压性能试验研究。试验结果表明,相变储能骨料的掺加会导致混凝土的抗压强度降低,当掺量为10%时,抗压强度的降低幅度在10%的范围内。硅粉的掺加能够提高混凝土的抗压强度,掺量在5%~10%时,抗压强度至少提高22%。相变储能骨料和硅粉复合掺加时,相变储能骨料掺量为20%,硅粉掺量为5%时效果最好,抗压强度与素混凝土的基本相同。     

相变储能材料节能评价试验

根据建筑用相变储能材料的特性,提出了温度相对滞后率和节能效率2个节能评价指标,在此基础上研制了相变材料的节能评价装置。利用相变石膏板与绝热材料导热系数参比板进行对比试验,对评价指标的实现过程进行了试验研究。结果表明:在阻挡室内温度上升,直至达到人体舒适温度上限的时间上,相变材料掺量为5%的储能石膏板比参比板滞后约136.4%,维持室内舒适温度所耗电能节约30.8%。所研制的装置能较好地实现相变储能材料的节能评价试验。     

相变储能大体积混凝土的控温性能

提出相变控温储能材料机敏控制混凝土结构温度裂缝技术途径.在混凝土浇注过程中将相变材料掺入使之与混凝土结构一体化,利用相变材料在特定温度范围的热效应控制混凝土内部温度场,从而机敏控制温度应力防止温度裂缝.通过自行设计的温度测试系统,对相变控温混凝土控温性能进行实测研究,结果表明:相变材料不但可以降低大体积混凝土的最高绝热温升值,而且可以降低大体积混凝土升温速度和降温速度,从根本上防止了大体积混凝土温度裂缝的出现.     

活性炭储能骨料对相变混凝土压拉强度和导热性能影响的试验与分析

为了制备具有保温储热能力,同时具有一定强度的新型混凝土材料,对不同活性炭储能骨料掺量的相变混凝土进行了抗压强度、劈裂抗拉强度和导热系数试验,并对试验结果进行了分析。试验结果表明,掺入活性炭储能骨料降低了相变混凝土的抗压、劈裂抗拉强度,活性炭储能骨料掺量在15%以内,相变混凝土的强度损失率不超过10%。相变材料为液态时相变混凝土的导热系数略大于相变材料为固态时的导热系数,增加幅度低于5%。随着活性炭储能骨料掺量的增加,相变混凝土的导热系数增大明显,满足保温要求,活性炭储能骨料的掺量应在15%以内。     

钢纤维再生混凝土动态冲击试验破坏形式研究

试验制作了一系列具有不同体积钢纤维掺量下的再生骨料混凝土试件,利用74 mm变截面分离式的霍普金森压杆(SHPB)进行了动态冲击压缩试验,研究了不同钢纤维掺量和气压值下再生骨料混凝土材料的破坏形态与模式,分析了材料的动态应变速率敏感性.结果表明,钢纤维再生混凝土的破坏形式与钢纤维体积掺量和应变速率有较高的相关性,对进一步进行深入研究具有指导意义.     

钢纤维增强再生混凝土动态冲击力学性能试验研究

为研究钢纤维增强后的再生骨料混凝土（RAC）的动态力学性能,采用?74 mm变截面分离式霍普金森压杆（SHPB）在高应变率下进行动态冲击压缩试验,分析不同钢纤维掺量下动态抗压强度、动态增长因子（DIF）、动态冲击韧性等力学参数对动态应变速率的敏感性.结果表明：与普通再生混凝土相比,钢纤维再生混凝土动态抗压强度、动态增长因子等力学参数具有明显的应变率增强效应,并且这种增强效应随着钢纤维含量的增加而增加.钢纤维再生混凝土有10%～80%左右的动力强度增幅.不同钢纤维掺量的再生混凝土应变率敏感性有一定差异,不同应变率下材料的应变率敏感性也有所不同.     

单轴压缩早强剂混凝土声发射试验与分析

配制无添加剂的对照组C30混凝土和添加甲酸钙早强剂的标准组C30混凝土各3个。采用压力机和声发射检测仪器联合试验装置,进行对照组混凝土与标准组早强剂混凝土试块单轴压缩实验,得到两种混凝土试块破坏全过程应力-应变和声发射特征数据。声发射能量、累计能量和累计振铃计数等参数与试块应力-应变分析表明,在早期的平静期,添加早强剂混凝土声发射信号比较活跃,其累计能量-时间曲线呈现三段式,区别于对照组混凝土试块。在声发射爆发期间,标准组混凝土能量呈现持续释放,而对照组混凝土在初期爆发之后有一段相对稳定的平静期,然后再持续性爆发,直到达到最大值。     

预制裂隙冻结黏土单轴冲击压缩试验与分析

为研究裂隙对冻结黏土动态力学性能的影响,制作了不同位置、不同条数、不同长度和倾角的预制裂隙冻土试样,利用Ф50 mm杆径的分离式Hopkinson压杆装置进行了不同预制裂隙冻结黏土的冲击压缩试验。研究表明,侧面预制裂隙对人工冻结黏土试样动态抗压强度和弹性模量的弱化程度要大于端面预制裂隙,当侧面预制裂隙倾角垂直时,试样的强度劣化系数最大,弹性模量最小,分别为25.99%、172 MPa;端面裂隙条数为1～2条时强度劣化系数增长幅度较为明显,侧面裂隙条数为1～2条时增幅较小,弹性模量随裂隙条数的增加逐渐减小。当端面裂隙长度为8 mm、12 mm和16 mm时,强度劣化系数分别为0.47%、7.97%、22.22%,弹性模量分别降低了3.59%、15.69%、44.77%,随着裂隙长度的增大,冻土抵抗破坏的能力变弱。     

煤矿砂岩SHPB动态压缩力学性能试验与分析

为研究煤矿砂岩冲击载荷作用下的动态力学特性,利用分离式Hopkinson压杆对皖北矿区祁东煤矿的砂岩试件进行冲击压缩试验,得到了试件应变率变化时程曲线和动态应力-应变曲线。试验结果表明:采用3种冲击气压加载,入射波形均近似为梯形波;试件应变率随冲击气压提高而增大,应变率曲线中有一段近似恒应变率平台,可实现恒应变率加载;试件动态破坏形态在低应变率下为径向外围剥落式拉伸破坏模式,在高应变率下则为颗粒状粉碎破坏模式。随应变率增加,碎块尺寸减小且碎块数量增加,具有明显的应变率效应;试件动态抗压强度与平均应变率近似乘幂关系,显示出较强的相关性。     

再生混凝土动态冲击性能

再生混凝土技术实现了建筑资源循环和建筑垃圾治理难的问题。目前再生混凝土在框架节点抗震、装配式建筑、钢混结构等方面应用较为广泛,然而在防护工程方面的研究相对较少。本文在现有的再生混凝土SHPB试验基础上,采用动力有限元软件LS-DYNA对再生混凝土的冲击压缩性能进行了数值模拟研究,选用HOLMQUIST-JOHNSON-COOK模型作为再生混凝土的本构模型,根据试验结果标定了本构模型参数,在此基础上进行了拓展工况研究,并建立了再生混凝土DIF计算模型,研究结果表明：HJC模型能够较为准确地模拟再生混凝土在高应变率下的动态压缩力学性能;CEB推荐的DIF计算模型不适用于再生混凝土,本文建立了新的DIF计算模型;应变率为71.7 s-1时,试件开始出现轻微损伤,应变率达到200 s-1后,试件呈现粉碎性破坏。     

相变储能材料的相变过程温度模型

基于集总参数法和矩形相变等效比热假设建立了相变材料的相变过程温度模型．该模型与实验结果吻合很好．利用该模型定量研究了环境温度、相变潜热、相变温度范围和换热效率等多种因素对相变行为的影响，初步得出如下结论：环境温度对相变开始时间和持续时间均有明显影响，随着环境温度的升高，该二时间呈指数形式下降；相变材料的潜热对相变开始时间没有影响，对相变持续时间有明显影响，持续时间随潜热线性增加；相变温度范围对相变开始时间也没有影响，而相变持续时间随相变温度范围的增加平缓地增加；相变材料与环境之间的换热效率显著影响相变过程开始和持续的时间，二者随换热效率的提高呈指数形式下降．     

相变储能材料的研究进展

综述了近年来相变材料的研究进展,介绍了相变材料的种类,讨论了各种相变材料的相变特性及优缺点,展望了相变材料的发展方向。     

三元双向相变储能换热器的数值模拟与分析

目的建立应用于通信基站中的相变储能空调系统中的相变储能模块,使得空调系统达到在夜间利用室外自然冷源和低压电同时给相变材料蓄冷,以解决通信基站等设备高负荷运作的高温地点中的冷负荷问题.方法建立了一种三元双向的板式壳式换热器,基于不同气候下基站房间的供冷需要,提出了相变储能空调工作的5种工况,并对该换热器的四种运行情况下的蓄、释冷情况进行了模拟仿真,最后对其传热单元数进行了计算.结果通过对相变储能换热器的模拟,得出其蓄、释冷过程中的温度分布,液相分布,蓄冷与释冷规律,计算得出笔者设计的此种相变储能换热器的综合传热单元数为3.5.结论笔者设计的相变储能模块可以满足对通信基站房间进行供冷的要求,具有较高的传热效能,在工程实践中具有可行性.     

爆炸冲击成型混凝土试验

 研究流态混凝土在爆炸冲击这一极端状态下养护成型后的强度性能和微观结构特征.制备了不同炸药量在半无限土体中爆炸冲击流态混凝土试块.利用岛津AG-X250电子万能岩石压力机对不同药量爆炸冲击成型的混凝土试件、同等条件养护试件和标准养护条件试件进行了单轴压缩试验.采用JSM-6510LV高低真空扫描电子显微镜成功得到了不同条件下制备的混凝土试件的微观成分结构及图像.结果表明,经炸药爆炸冲击成型的混凝土强度较同等条件养护成型混凝土强度有较大提高,且可以高于标准养护成型混凝土的强度.定性对比分析证实,爆炸冲击成型混凝土的微观结构与其强度的发展规律一致.     

聚合物混凝土压缩韧性试验研究

进行了聚合物混凝土的压缩性能试验,首先通过设置弹簧增加试验机刚度的方法测出混凝土试件的受压应力应变全曲线,然后对全曲线进行分析计算,得到相应的压缩韧度指数,从而进一步讨论加入聚合物对混凝土压缩变形性能的影响.     

龄期对不同掺料相变混凝土力学性能影响试验与分析

为制备具有一定强度的掺料相变混凝土,通过分别对不同标准龄期养护下的同一配合比不同掺料的相变混凝土立方体试件进行了抗压与劈裂抗拉强度试验与分析。试验结果表明,除3 d龄期外,单掺硅粉相变混凝土在不同龄期下的抗压能力均高于其他掺料相变混凝土;单掺粉煤灰相变混凝土在不同龄期下的抗拉能力均低于其他掺料相变混凝土;双掺粉煤灰与硅粉的相变混凝土直到龄期达到90d的时候,才会到达相变储能组的强度。     

复合相变储能材料的选择

相变材料的选择主要依据是相变温度．根据实验要实现的致冷目标，依次选定相变温度，再据相变温度选择相变材料．通过加入适当比例的成核剂和增稠剂，以解决无机相变材料的主要问题：过冷现象和分层现象．最终选择、配制出合适的两级相变材料体系，即：Ca（NO3）2·4H2O＋4．7％碳酸盐成核剂＋1．9％增稠剂体系，和Na2CO3·10H2O＋6％硼酸盐成核剂＋4．5％增稠剂体系．