不同应变速率下橡胶混凝土损伤本构模型

为获得低应变速率下橡胶混凝土的力学性能,本文进行了不同应变速率下橡胶混凝土的轴压试验,分析了混凝土细骨料的橡胶颗粒体积替换率和应变速率对橡胶混凝土力学性能的影响规律。结果表明,随着应变速率的增加,橡胶混凝土的应力-应变关系曲线和抗压强度均呈现增大的趋势,橡胶混凝土初始损伤值呈现递减的趋势,但应变速率对橡胶混凝土的弹性模量影响不显著。当应变速率从3.3×10^-5/s增加至3.3×10^-3/s时,橡胶体积替换率为0%、20%和30%的橡胶混凝土抗压强度分别增加了31%、24%、10%。当橡胶体积替换率率从0%变化到30%时,承受应变速率为3.3×10^-5/s、3.3×10^-4/s和3.3×10^-3/s的橡胶混凝土抗压强度分别减少了17%、15%、30%;橡胶混凝土的耗能随着加载速率的增加,整体呈现增大的趋势。最后基于试验数据建立了不同应变率下橡胶混凝土的损伤本构关系模型,并采用试验数据验证了新建立模型的准确性。     

混凝土破坏特征试验与PFC仿真技术研究

为研究PFC仿真技术在混凝土中的应用,设计了不同应变速率下混凝土的室内单轴压缩试验,对混凝土pfc模型进行了优化,分析了主要细观参数对优化模型力学特性的影响,结合室内试验验证了所用细观参数的合理性,最终分析了混凝土的破坏特征,分析发现:①混凝土模型试样的峰值应力随法向-切向刚度比增大而逐渐降低,峰值应变随法向-切向刚度比增加先增加后降低;混凝土模型试样的峰值应力、峰值应变随粘结法向强度增大而线性增加;随颗粒粘聚力增加,混凝土模型试样的峰值应力、峰值应变整体上均呈现先增大,后趋于平稳的变化趋势;②数值模型和混凝土试样单轴受压的破坏形式都为剪切破坏,骨料的分布是影响混凝土试样的破坏面形态的主要原因;③混凝土的强度主要取决于水泥砂浆的强度及其与骨料表面的黏结强度。     

低温下泡沫混凝土的动态力学性能

为了研究低温下泡沫混凝土的动态力学性能,采用φ100 mm的铝制分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对不同温度下泡沫混凝土试件进行冲击压缩试验,得到了不同温度、应变率下的泡沫混凝土的应力应变曲线、能量参数、破碎形态等。结果表明:当应变率在62.59 s^-1以下时,泡沫混凝土应力应变曲线分为线弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段;当应变率超过62.59 s^-1时,其应力应变曲线分为线弹性阶段、屈服阶段、局部失稳、应力平台、破坏阶段;常温、0 ℃、-10 ℃、-20 ℃和-30 ℃下,泡沫混凝土的动态抗压强度以及吸收能在对应的应变率分界点前表现出显著的应变率效应,但超出该分界点后,应变率效应便不再明显;泡沫混凝土的动态峰值抗压强度与吸收能随温度的降低而提高,但峰值应变随温度降低而降低;泡沫混凝土冲击破碎后的块度随着温度的降低逐渐变大。在低温环境下泡沫混凝土的抗动载设计中,对于泡沫混凝土的峰值抗压强度、吸收能,应优先考虑温度效应的影响,而对于其峰值应变,应优先考虑应变率效应。     

粉煤灰陶粒轻骨料混凝土循环受压力学性能试验研究

以强度等级、陶粒预湿时间为变量,设计制作6组陶粒轻骨料混凝土试件进行循环轴压试验,研究粉煤灰陶粒混凝土的力学性能.试验观察了试件破坏形态,获取了试件全过程应力-应变曲线及力学特征参数,深入分析了混凝土强度等级、陶粒预湿时间对陶粒轻骨料混凝土峰值应力、塑性应变、刚度退化及能量耗散的影响规律.研究结果表明:陶粒轻骨料混凝土在循环荷载作用下主要发生竖向劈裂的脆性破坏;随着陶粒预湿时间的增长,试件峰值强度有所提高,但增幅不大;试件塑性应变随循环加载次数增加而增长,混凝土强度等级、骨料预湿时间对其影响不大,采用了幂函数对标准化塑性应变与标准化循环峰值应变的关系进行了拟合,效果良好;轻骨料强度等级越高,刚度退化过程越为缓慢,能量耗散降低;循环加载末期,所有试件能量耗散随着加载次数增加而呈幂函数形式降低.     

不同应变率下聚甲醛纤维机场道面混凝土弯曲性能研究

机场道面混凝土结构在不同性质荷载作用下的力学行为受应变率的影响较大。为研究应变率对聚甲醛纤维机场道面混凝土(PFAPC)弯曲性能的影响,通过四点弯曲试验,分析不同应变率(10^-5～10^-1 s^-1)下PFAPC抗弯挠度、弯曲模量、弯曲强度及韧性指数的变化规律,并观察断口纤维的微观形貌,总结不同应变率下的纤维失效模式。结果表明：PFAPC的弯曲峰值强度、极限抗弯挠度及弯曲模量随应变率的增加呈上升趋势;与峰值强度相比,应变率对PFAPC残余强度影响较小,但随应变率增大总体呈上升趋势;与极限抗弯挠度相比,峰值挠度随应变率的增加波动上升;聚甲醛纤维在各应变率作用下主要为拔出破坏模式;PFAPC在车辆及飞机冲击作用下能吸收较大能量,呈现出一定的延性破坏特征,具有良好的弯曲韧性。     

受冻融混凝土动态抗压特性试验研究

通过对受冻融混凝土试件进行单轴动态抗压试验,分析了冻融次数(0、25、50和75次)及应变速率(10-5 s-1、10-4 s-1和10-3 s-1)对混凝土抗压强度、峰值应变和应力-应变曲线的影响.结果表明:不同应变速率下受冻融混凝土的破坏特点有所差异,随着应变率的提高,试件断面更加平整,有较多粗骨料发生破坏;相同冻融次数下,随着应变率的增大,抗压强度明显增加,而峰值应变减小,应力-应变全曲线的峰值点呈前移和上升的趋势,曲线上升段斜率逐渐增大且长度也随之增大,下降段越为陡峭,表现明显的脆性特点;相同应变率下,随着冻融次数的增加,抗压强度均有所降低,而峰值应变逐渐增大,应力-应变全曲线的峰值点表现为明显下降和后移的趋势,其曲线下包面积减小,吸收能量的能力变差;通过对试验结果分析,建立了考虑应变率影响的受冻混凝土受压应力-应变曲线方程.     

碳纤维再生混凝土循环受压性能及本构关系研究

为了研究循环荷载下碳纤维再生混凝土(CFRAC)的受压性能,以再生粗骨料取代率、碳纤维体积掺量和加载速率作为变化参数,设计并制作了40个圆柱体试件进行循环受压加载试验。试验观察了试件的破坏形态,获取了应力-应变曲线,分析了不同变化参数对峰值应力、峰值应变、塑性应变、刚度退化和应力退化等性能的影响规律。结果表明：碳纤维再生混凝土试件在循环荷载作用下主要发生脆性破坏;碳纤维改善了再生混凝土的循环受压性能,与未掺碳纤维混凝土相比,当碳纤维体积掺量为0.3%时,峰值应力和峰值应变分别提高了11.33%和12.22%;刚度退化与应力退化程度得到降低;当再生粗骨料取代率为100%时,峰值应力和峰值应变分别提高了10.16%和14.29%;最后,提出了碳纤维再生混凝土在循环受压下应力-应变本构方程。     

再生轻骨料混凝土应力-应变全曲线研究

为了得到不同再生轻骨料取代率对再生轻骨料混凝土的轴心抗压强度及应力-应变关系曲线的影响规律,以取代率为变化参数,设计了5组棱柱体试块进行轴压试验,测得了试块的轴心抗压强度以及应力-应变全曲线.研究了再生轻骨料占粗骨料的比例对再生轻骨料混凝土应力-应变全曲线、轴心抗压强度、峰值应变以及极限应变的影响.研究结果表明:再生轻骨料混凝土的破坏过程和破坏形态与普通混凝土相似;再生轻骨料混凝土的应力-应变全曲线总体轮廓与普通混凝土相似;再生轻骨料混凝土的峰值应变和极限应变比普通混凝土小;随着再生轻骨料取代率的增加,再生轻骨料混凝土试块的轴心抗压强度逐渐降低.     

混凝土静动态轴向拉伸力学性能

为了解动荷载作用下混凝土结构响应特点,探讨轴向拉伸作用下混凝土静动态力学性能关系,通过对棱柱体混凝土试件进行轴向拉伸试验,分析了7种不同应变速率条件下混凝土试件应力--应变关系曲线、轴向拉伸强度、弹性模量、峰值应变的变化规律。结果表明:随着应变速率的不同,混凝土试件破坏形态发生了变化;混凝土动态轴向拉伸强度、弹性模量和峰值应变均随着应变速率的增加而逐渐增大;混凝土动态轴向拉伸强度、弹性模量和峰值应变增长因子同动静态应变速率比值的对数呈线性增长关系。     

往复荷载下含孔洞缺陷衬砌混凝土的力学性能试验研究

通过添加不同含量的发泡聚苯乙烯(EPS)颗粒来预制目标孔隙率以模拟混凝土的不同孔洞缺陷,制备了不同孔隙率的C25和C30两种强度等级的混凝土试件,开展单调及往复荷载下含孔洞缺陷混凝土力学性能的试验研究,分析了混凝土试件破坏形态、强度、应变、弹性模量等随孔隙率的变化规律,探讨不同孔洞缺陷对混凝土力学性能的影响。试验结果表明:单调及往复荷载下,无预制孔洞缺陷的混凝土试件均表现为脆性破坏特征。但随着孔隙率的增加,混凝土试件的强度明显降低,应力-应变曲线逐渐趋于鱼肚状分布,试件由脆性向延性破坏转变,逐渐呈现多裂缝扩展特征,特别是对于往复加载情况。两种加载方式和两种强度等级条件下,试件主要力学参数随着预制孔隙率的增加均表现出一致的变化规律。峰值应力和弹性模量随孔隙率的上升呈指数下降,而峰值应变和应变极值呈线性增大。往复荷载下试件力学性能受孔隙率的影响程度均大于单调加载情况,而且,这种影响随混凝土强度的提高而减小。在往复加载过程中,孔隙率越大,峰值应力前试件的刚度比值越大,而峰后的刚度退化也愈严重。对于相同的孔隙率,混凝土强度等级越高,峰值应力前的刚度增长率及峰后的刚度退化程度越小。     

湍动流化床内固体颗粒扩散系数

将高速摄影及基于互相关原理的图像处理技术与颗粒扩散规律的研究进行结合,对湍动流化床中甲醇制烯烃催化剂SAPO-34颗粒的扩散系数进行了实验研究。实验表明,对于Geldart A类的SAPO-34颗粒,颗粒纵向扩散系数在10^-2～10^-1 m²·s^-1量级之间,横向扩散系数在10^-3～10^-2 m²·s^-1量级之间,两者均随流化风速的上升而增大。另外,在相同的流化风速下,粒径较小的颗粒具有更大的扩散系数。该结果对湍动床颗粒运动规律的研究有一定意义。     

端面摩擦对玻璃压缩强度的影响

为了研究端面摩擦对玻璃压缩强度的影响,采用铜箔和凡士林对压缩接触面进行减摩处理,使用MTS试验机对钠钙硅玻璃样品进行应变率为10^-4 s^-1的准静态压缩试验,利用高速摄影记录了试件的破坏过程,进一步分析了玻璃强度的统计分布规律。试验结果表明:玻璃样品的接触面只有凡士林时,在压缩过程中出现显著裂纹及部分表面碎片脱落;玻璃样品在接触面加入铜箔后再涂凡士林,整个压缩过程受力均匀,未出现显著裂纹或碎片脱落,呈现为理想的均匀压缩状态。端面摩擦力的降低导致玻璃压缩强度的显著降低,这主要是因为减小摩擦力使试样端部所承受的横向约束变弱,试样处于更加接近单轴应力的状态,一定程度上减少了围压引起的强化效应。     

再生混凝土单轴受压下多重界面过渡区的破坏机理研究

为研究再生粗骨料混凝土在单轴受压荷载下的破坏特性,使用数字图像相关技术记录混凝土立方体在破坏过程中的应变变化规律,并结合显微硬度测试、背散射电子成像技术等观测手段对界面过渡区的宽度和孔隙率进行定量表征。试验结果表明,分别经骨料强化和砂浆强化后,再生混凝土的抗压强度较未处理试样提升了17.86%和35.55%,说明砂浆强化更有利于提升再生混凝土的抗压强度。骨料强化可以提升老砂浆显微硬度值,降低老骨料-老砂浆界面过渡区孔隙率;砂浆强化可以提升新砂浆显微硬度值,降低老骨料-新砂浆界面过渡区以及新-老砂浆界面过渡区的孔隙率。经强化处理后的特定界面产生贯通裂缝的概率降低。     

Catalytic decomposition and mass transfer of aqueous ozone promoted by Fe-Mn-Cu/γ-Al2O3 in a rotating packed bed

This study investigated catalytic decomposition and mass transfer of aqueous ozone promoted by Fe-Mn-Cu/γ-Al₂O₃ (Cat) in a rotating packed bed (RPB) for the first time. The results showed that the value of the overall decomposition rate constant of ozone (K_c) and overall volumetric mass transfer coefficient (K_La) are 4.28×10^-3 s^-1 and 11.60×10^-3 s^-1 respectively at an initial pH of 6, β of 40, of 60 mg·L^-1 and Q_L of 85 L·h^-1 in deionized water, respectively. Meanwhile, the K_c and K_La values of Fenhe water are 0.88×10^-3 s^-1 and 2.51×10^-3 s^-1 lower than deionized water, respectively. In addition, the K_c and K_La values in deionized water for the Cat/O₃-RPB system are 44.86% and 47.41% higher than that for the Cat/O₃-BR (bubbling reactor) system, respectively, indicating that the high gravity technology can facilitate the decomposition and mass transfer of ozone in heterogeneous catalytic ozonation and provide some insights into the industrial wastewater.     

高性能橡胶粉混凝土动态压缩性能研究

在微机控制电液伺服压力试验机上对高性能橡胶粉混凝土(HPRC)试件进行单轴压缩试验,研究了橡胶粉体积掺量和应变率对高性能橡胶粉混凝土性能的影响.研究结果表明,高性能橡胶粉混凝土峰值应力和割线模量表现出一定的应变率强化效应,而橡胶粉的掺入会降低峰值应力和割线模量提升的幅度;峰值应变未表现出应变率敏感性,橡胶粉的掺入会增强混凝土的变形能力;分析了应变能与试件破坏形态的关系,应变率增大,试件破坏前贮存的应变能增大,试件破坏更严重,呈脆性破坏,掺入橡胶粉后,混凝土的韧性改善较大,试件破坏时呈现裂而不散的特性.     

MASS-PRODUCTION OF BIOCATALYST-ENTRAPPING ALGINATE GEL PARTICLES BY A FORCED OSCILLATION METHOD

A forced oscillation method applying reverse-piezo electric effect has been proposed for mass-production of biocatalyst-entrapping polymer gel particles. A jet of aqueous alginate solution flowing out through an orifice was disintegrated into droplets by an oscillating pressure which was exerted by a ceramic plate vibrated by the reverse-piezo electric effect. The droplets formed were immediately solidified into gel particles in calcium chloride solution.

The particle production rate by the method was up to 270 particles s^-1 or 1 × 10^-6m³.s^-1 The size of the particles produced were down to I mm depending on the applied frequency. The smallest matrix size of the gel's polymer network was estimated to be around 5 nm.

The method was applied for immobilization of yeast cells. The diameter of immobilized particles was 2.5 mm. The immobilized yeast grew well in the particle. The damage of yeast cells caused by the immobilization was not remarkable