含钼抗磨添加剂的性能研究论文
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篇1:含钼抗磨添加剂的性能研究论文
含钼抗磨添加剂的性能研究论文
含钼抗磨添加剂的性能研究论文【1】
摘要:以五硫化二磷、烷基醇和三氧化钼为原料在一定的条件下反应合成了一种极压抗磨添加剂(简称M)――二烷基二硫代磷酸钼,将其按不同比例加入到国产L-AN100全损耗系统用油、韩国双龙HVI150基础油、CC40柴油机油、国产GL-5重负荷车辆齿轮油中做性能对比试验。
试验结果表明:加入该添加剂后,润滑油的承载能力和摩擦学性能得到了较大的改善,对金属无腐蚀性。
尤其在国产GL-5重负荷车辆齿轮油中加入少量的M可显著改善其高载荷下的极压抗磨性,其性能可达到国外同类产品水平。
关键词:含钼化合物;极压抗磨添加剂;磨损
0 前言
使用润滑油的目的是为了减少机械设备的摩擦,防止烧结,减少磨损,以提高设备的运转效率和降低动力消耗。
在边界润滑条件下,若金属表面承受负荷较高,摩擦产生大量热造成金属表面磨损、擦伤,甚至烧结。
极压抗磨剂可以改善边界润滑,其主要作用是在摩擦表面生成沉积膜、反映层或渗透层,从而形成极压固体润滑膜,以减缓摩擦表面的摩擦和磨损。
油溶性钼化合物在使用过程中可催化分解成新鲜的、超微细的二硫化钼,从而可改进添加油溶性钼化合物润滑油的摩擦性能。
本文简要介绍一种含钼化合物添加剂(后文简称为M)的制备及性能研究情况。
将M添加到基础油和几种成品油中,通过大量的对比试验,发现加入M后,随添加剂量的不同,油品的极压抗磨性能有较大的提高。
1 添加剂的合成
用P2S5与烷基醇反应制得二烷基二硫代磷酸,将其与钼源化合物在一定的条件下反应若干小时,所得产物经分离、提纯得蓝绿色液体。
反应式如下,其中R为烷基基团。
2 试验设备
磨损试验是采用SQ―Ⅲ型四球摩擦磨损试验机,转速是1450 r/min。
钢球材料为GCr15钢(符合GB 308),直径为Ф12.7 mm。
按照《GB/T 3142润滑剂承载能力测定法》(四球法)检测。
3 性能评定
3.1 M加入L-AN100全损耗系统用油(简称N100油)中的性能评定
表1给出了N100油的润滑性能及添加剂M按不同比例加入N100油中,PB值随添加量的增加而变大,磨斑直径随添加量的增加而变小的试验情况。
其中PB值为最大无卡咬负荷,代表油膜强度。
磨斑直径D为3个底球磨斑直径的算术平均值。
D294N30min表示加载294 N、长时磨损30 min后的磨斑直径。
D392N60min表示加载392 N、长时磨损60 min后的磨斑直径。
D588N30min表示加载588 N、长时磨损30 min后的磨斑直径。
从图1可以看出,添加少量的M对N100油的极压性能有很大的改善。
添加量为4%时的PB值(1177 N)比未添加M时的PB值(471 N)提高229%,充分显示了M添加剂的极压性能。
从图2的三条曲线可以看出,添加少量的M对N100油的抗磨性能有很大的改善。
在相同载荷、相同时间的作用下,磨斑直径随添加剂浓度的增加(从0%到2%)有明显的下降趋势,且载荷越大,下降趋势越显著。
添加量从2%到5%,曲线趋于平缓。
由图1和图2的曲线变化可知,M在N100油中的最佳添加量为2%~3%。
3.2 M加入HVI150润滑油基础油中的性能评定
表2给出了HVI150(韩国双龙)基础油的润滑性能以及将添加剂M按照不同比例加入HVI150润滑油基础油中,PB值随添加量的增加而变大,磨斑直径随添加量的增加而变小的试验情况。
从图3可以看出,添加少量的M对HVI150油的极压性能有很明显的改善。
添加量为1.5%时的PB值(1079 N)比未添加M时的PB值(539 N)提高了一倍,再一次充分显示了M添加剂的极压性能。
从图4的三条曲线可以看出,添加少量的M对HVI150油的抗磨性能有很大的改善。
在相同载荷、相同时间的作用下,磨斑直径随添加剂浓度的增加(从0%到1%)有明显的下降趋势。
在添加量较小的情况下(0.5%)磨斑直径就有较大的变化,凸现了M添加剂的极压抗磨性能。
添加量从1%到4%,曲线趋于平缓。
由图3和图4的曲线变化可知,在HVI150油中加入0.5%~1%的添加剂M就可以有效改善油品的极压抗磨性。
3.3 M加入CC40柴油机油中的性能评定
表3给出了添加剂M按照1%比例加入CC40柴油机油中,油品性能的变化情况。
其中100 ℃运动粘度按照GB/T 265测定,PB值按照GB/T 3142测定,酸值按照GB/T 264测定,腐蚀性按照GB/T 5096测定。
从表3可以看出,添加1%M入CC40柴油机油中,100 ℃运动粘度有少量提高,PB值可增大150%。
虽然加入添加剂后油品的酸值有所上升,但从油品腐蚀性的测定结果可以得知,加入M添加剂并不会影响油品的腐蚀性。
3.4 M加入GL-5重负荷车辆齿轮油中的性能评定
表4给出了添加剂M按照1%比例加入GL-5重负荷车辆齿轮油中,其各项性能与GL-5重负荷车辆齿轮油和美孚GX90车用齿轮油的数据对比。
由表4可以看出,GL-5齿轮油在测定载荷为1255 N时发生干摩擦,添加入1%M添加剂后立即改变了其极压抗磨性,且磨斑直径与相同条件下测定美孚GX90车用齿轮油的磨斑直径相当。
测定载荷为1491 N时,添加1%M的GL-5齿轮油其磨斑直径小于相同条件下测定美孚GX90车用齿轮油的磨斑直径。
由此证明了M添加剂优良的极压抗磨性能。
4 结论
自制M是一种良好的极压抗磨添加剂,添加少量的M可有效提高油品的极压抗磨性。
虽然加入添加剂后油品的酸值有所上升,但从油品腐蚀性的测定结果可以得知,加入M添加剂并不会影响油品对金属的腐蚀性。
在国产GL-5重负荷车辆齿轮油中加入少量的M可显著改善其高载荷下的极压抗磨性,其性能可达到国外同类产品水平。
有资料表明,有机钼化合物极压剂可在摩擦面分解形成含MoS2的反应膜,MoS2具有良好的层状结构,是优良的固体润滑剂,因此有机钼化合物具有良好的抗磨作用。
用X-射线光电子能谱(XPS)分析发现含S、P、Mo的有机化合物极压剂在摩擦表面形成的反应膜含MoS2、FePO4、MoO2、MoO3。
这些化合物都是固体润滑剂,有较低的剪切力,可有效地减少摩擦和磨损,提高金属的承载能力,防止金属烧结。
参考文献:
篇2:软件开发的性能测试与研究论文
随着现代社会信息技术的发展,网络技术已普遍融合到更多领域。软件开发作为带动信息技术发展的主要动力备受人们关注。随之在开发过程中由于应用系统存在一定的复杂性,在软件开发系统性能的正常运用也有一定难度。本文结合web软件,结合性能测试,对软件开发的性能进行了测试和相对研究,以便在今后各领域中提高系统测试效率。
随着计算机网络技术的普遍化,软件性能的重要性也越来越明显,软件性能掌控着硬件配置的提升和改变。系统结构由网络、数据库和服务器等多部分组成的,整个系统中的每个成员都有着不可替代的作用,其中任何一个环节出现问题都影响着整个系统的正常操作。因此,软件开发的性能测试被列为重要问题。
1 软件性能的理论认识
软件性能指的是软件系统或部分应用是否达到一定的要求,在实现的过程中是否具有良好的及时性。软件的性能不仅包括系统的响应时间还包括一些内部因素和外部因素,内部因素有软件架构、代码、数据库结构等,而外部条件则包括用户或其他一些工作人员操作内容等。目前为止软件性能是否达标主要表现在操作的响应时间,如果用户通过按钮发出相对应的程序指令,从开始的按钮操作到最后反应出相对结果,中间反应的过程就是用户对软件性能是否得到肯定的直观现象。当然软件性能的体现还通过对CPU和内存的利用率、数据的状况、系统的可扩展性等,有了这些对软件性能的认识,我们就能更好的提高系统性能。
2 软件性能测试方法
在软件性能测试过程中,如果掌握的方法不恰当就会变成很随意的.测试行为,没有实际的作用,更达不到预期想要的效果,因此在测试过程中必须注意一定的方式方法。测试过程主要包括洞悉测试目的、确定性能指标,规划测试策略等环节,测试的充分准备和结果的有效性直接影响着性能测试需求分析的好坏。因此软件性能测试目的主要验证软件性能在软件开发合同、预定的设计目标、用户现在或未来的应用需求等方面是否达到明确性的指标;在无明确性能标准的情况下,通过对软件支持的最大用户数量,各种差异环境下的变化和最低正常运行需要的支持情况,最佳条件下能做到的用户最大数据量等,也可以说是是否符合软件性能的验证。这种方法主要就是在性能测试中通过分析性能缺陷问题找出软件性能缺陷的原因,方便工作人员能提高软件的性能优化,这将使得测试工作的步伐更迈出了一大步。
2.1 检查式测试与度量式测试的不同及对比
目前条件下,固定的软件项目本身具有不同的系统特征和特性,测试人员为顾及多方位的考虑,选择测试方法也多种多样,例如:黑白盒测试、单元测试、功能测试、压力、安全及兼容性等方面的测试。在逼真、独立、无毒软件、硬件和网络环境下,所使用的最常见的测试方法是检查式测试与度量式测试。检查式测试一般包括跟踪客户需求、了解测试人员的测试目的、测试前的准备工作和测试过程中所用到的数据等,测试用例的最终目的就是验证软件系统的某一项功能是否顺利实现和实施。这种测试用例无法预知最终结果,也无法确定能否顺利实施下去,直接由最终的测试结果来发言,通过或者淘汰。这种先检验性的测试统称为检查式测验,概括的范围也较广,如单元测试和功能测试都包括在检查式测验中。度量式测验与检查式测验不同,是通过针对软件的一项特定功能基于周边多项指标数据量化而产生,在系统测试和使用阶段的数据参考,度量式测试需要在原有数据参考的情况下结合实际情况进行下一步的分析和决策,而不是检测式的那种Yes OR No的情况,这种集相关数据的方式比检查式测试更具有稳定性,对最后得出结论的总体质量和细节有更高的研究价值,这种度量式测试多发生在功能测试和兼容性测试中。
平常的测试活动中,检查式测试的优点是:通过测试得到相应结果显而易见,相对其它测试方法而言,测试效果更加可靠、高效,而且简单方便易于管理;其缺点是随机性较强,测试比较单薄,也有陷入惯性思维的可能性。度量式测试以固定的参考数据为根据,接触观点较多,善于灵活变通,在相对基础上也比较稳定、可靠,缺点是需要将多种参考数据的观点都考虑进去,从多方位思考问题,需要的资源较多,测试过程肯定会比较复杂化,在对软件质量提高过程中并不是直接关系。
2.2 软件开发性能测试的重要性
很多软件性能测试中用检查式的测试方式虽然有部分阶段相对稳定,但也有大部分的缺陷问题存在,因此根据度量式测试方法的稳定、可靠、丰富灵活的特点,需要在度量式测试上加大力度,人们往往一直追寻用多种方法尝试,但其中所投入的人力、物力、精力也有一定的压迫感,虽然检查式测试具有直接、高效的优点,而且也受到一部分专业人士的青睐,占用一定的主体地位,但是度量式测试也只是在后期运用了几次。从目前的现状来看,确实检查式测试比度量式测试突出重要功能。但从长远过程来看就会出现很多问题,遇到紧急重大任务时,我们首先用的解决方案应该首选度量式测试,所以重新正视度量式的重要性很有必要。
2.3 确定测试的战略性措施
了解测试目的和性能指标后,应对相应用户的需求给于相对应的解决对策,也就是用什么样的方式方法帮助用户实现最终测试目的。相对软件系统而言,当测试要素中出现变化,其本身性能也会随之发生改变,根据测试要素的变化进行结合,可以实现不同的测试目标,通过在一种条件变化,其余不变的情况下来验证所能支持用户性能的最大数量。负载测试、压力测试和疲劳强度测试等证明确定测试措施,需要先确定测试要素。测试需求与测试要素也紧密相关,有些测试需求中有确切的测试要素,有些则没有,需要通过相关情况调查来获取测试要素。其中包括:并发用户数、数据量、用户分布与被测功能。在没确定测试要素的情况下,通过分析软件特点来找出答案。
篇3:软件开发的性能测试与研究论文
软件性能是一种指标,是指软件系统对于及时性合理要求的符合程度。是由响应时间和吞吐量来衡量的,响应时间是指用户提出部分请求而系统给出响应需要的时间,对于软件系统而言,不同的用户对同一层面的关注也有较大差别,软件用户受关注的是回应效率,即响应速度。简单而言就是用户点击其中一个按钮或发送软件相关请求指令时等待回复响应结果的等待时间。软件性能如果从管理员的角度来看,在包括响应时间的同时还有系统动态信息,如:内存大小的可利用率、数据库的状况以及CPU的利用率、系统扩展性的范围、支持用户的最大数量,业务处理的最大量等等这些问题,最终直接关系到提高系统性能的问题上。从软件开发的方位看软件性能,包括用户、系统管理员关注的相关内容,也包括数据库结构、软件架构、代码等对软件性能所产生的影响问题,通过这些因素改善软件性能。不同层面的用户对软件性能测试也有不同层面的理解。用户层面、系统仔理层面,还有开发人员角度等方面都会有不同的见解,因此还需进一步分析引起软件开发性能问题的根源,从而实现软件性能开发的迅速提高。
度量式测试可以发现隐患问题,而检查式测试却只能找到表面问题。检查式测试本身标准明确,正确或错误明确标识,显而易见,且一般一个功能只检测一次。度量式测试客观的记录软件状况,比如:软件“死机”是个必然存在的情况,大多数情况下都会有所影响,且有一定后续不良反应。有种数据就是针对死机问题专门收集的各种类似情况,其中包括软件外部偏离受损、非自愿操作、死锁、功能受损的显现,根据死机原因提供相应参考资料,找出死机问题的原因,制定对应的解决方案,这类的可靠性运用在软件中较少,但是在其他工业运用中比较常见。另外一种度量式测试专门解决非一般性的问题,多出现在 测试阶段,找出问题的同时针对软件本身重新调整开发设计。互联网的一些软件操作习惯和方式多数都是互动操作,对之前的设计加以改进,并研究出新的软件开发性能需求。度量式测试的前期需要的数据不用太灵活的判断分析,可调整相关资源,使之得到最大化的利用,所以合适的度量式测试会使软件项目的测试效果更高、更好,使软件开发的性能能上升到一个新的高度。
4 结语
总体来讲,检查式和度量式具有本身的优点,同时也存在缺点。项目中不同的测试需求、不同的资源开发和不同的测试人员都可以选择相应的测试方法进行测试,善于合理运用检查式测试和度量式测试这两种方法,利益结合,避免隐患缺陷,将迅速提高软件测试的高效率。正确利用软件性能测试,必须知道性能测试的内涵,站在不同的角度方位去想问题,了解社会发展趋势,熟悉目前流行的软件性能测试方法,合理掌握过程,注意将检查式测量和度量式测量结合运用,收集相关数据种类和方式,以提高软件的性能测试效率成为未来研究的重点思路。
作者简介
许国梁(1980-)男,贵州省贵阳市人。现为贵州交通职业技术学院讲师。研究方向为软件设计、软件开发。
篇4:建筑砂浆流动性性能研究建筑工程论文
建筑砂浆流动性性能研究建筑工程论文
摘要:随着建筑业市场的不断发展,对建筑砂浆多样性要求也越来越高,对于地面找平X_v-,要求施工完后具有抗开裂、耐磨以及抗空鼓等要求,所以流动性好的建筑砂浆无疑是一种应用非常广泛的产品,文章将从原材料选用、配合比设计以及结论分析等方面,阐述流动性建筑砂浆的生产工艺。
关键词:建筑砂浆;原材料;流动性
随着技术的进步以及施工工艺的发展,建筑砂浆的种类越来越丰富,使用的范围也越来越广泛,作为建筑砂浆的一种,具有高流动性的砂浆不仅具有施工方便、产品稳定等特点,而且在施工质量上具有普通砂浆无可比拟的优势。因此,为了更好的研发利用高流动性砂浆,文章将根据JC/T985-《地面用水泥基自流平砂浆》的要求,研究具有高流动性能的自流平砂浆。
1.原材料
1.1胶凝材料
胶凝材料一般分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类。通常建筑上常用的胶凝材料是指无机胶凝材料,它是指这样一类无机粉末材料,当其与水或水溶液拌合后所形成的浆体,经过一系列的物理、化学作用后,能逐渐硬化并形成具有强度的人造石。
无机胶凝材料一般分为水硬性胶凝材料和气硬性胶凝材料两大类。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化,而不能在水中硬化,如石灰、石膏等,水硬性胶凝材料既能在空气中硬化,又能在水中硬化,这类材料通常称为水泥,如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。对于自流平砂浆,因其具有早强快硬性要求,其胶凝材料通常由石膏、普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥等组成。
1.2骨料
骨料在自流平砂浆中所占比例不高,但其能起到较好的体积稳定性,骨料的性能可以影响其他组分作用的发挥。通常来说,骨料在自流平砂浆中主要起的作用为:
1.2.1骨架作用。骨料通常具有较高的强度,这些高强度颗粒在硬化砂浆中起到一种骨架的作用。当砂浆受力时,骨料通常承受较大的荷载。因此,集料的力学性能对砂浆的力学性能有较大的影响。
1.2.2稳定体积变形作用。在砂浆硬化过程中,骨料一般不参与化学反应,页不会产生因化学反应造成的体积变化。通常情况下,硬化砂浆发生干缩的主要成分是水泥组分,集料干缩较小。另外,集料的热膨胀系数比硬化水泥石低,故热稳定性也比水泥石好。
1.2.3改善砂浆耐久性。骨料对环境条件具有较好的适应性,在冻融循环条件下,通常是水泥石破坏,骨料很少破坏。在自流平砂浆中,由于我们需要砂浆具有良好的流动性能,所以,我们选择石英砂作为实验骨料。
1.3外加剂
现代工业的发展,给我们提供了各式各样的外加剂,正是由于这些外加剂的存在,才有了我们现在丰富多样的产品结构,而自流平无疑是其中最复杂的产品之一,所需的外加剂种类多达十余种。主要种类包括加速早期强度的促凝剂,为了获得良好的可操作时间,同时需要添加缓凝剂配合使用。减水剂起到减水作用,因而提供流动性和找平性。消泡剂可以减少体系含气量,最终提高抗压强度。少量的稳定剂(如纤维素醚)可以防止砂浆的离析和表皮的形成,从而防止对最终表面性能产生的负面影响。上文我们提到,水泥在体系中会有一定的体积收缩率,为平衡这种收缩,我们往往需要添加适量的膨胀剂来稳定整个体系的平衡。聚合物材料是自流平砂浆的关键成分,它可以提高流动性、表面耐磨性、拉拔强度和抗折强度;另外,它还可以降低弹性模量,从而减少系统的.内部应力,聚合物胶粉必须能够形成坚固的聚合物膜,不能太软,否则可能使抗压强度下降。
由此,我们总结出组成自流平砂浆的主要原材料包括:普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石膏、石英砂、减水剂、纤维素醚、消泡剂、促凝剂、缓凝剂、膨胀剂、聚合物胶粉等。
2.试验过程及结论分析
2.1不同减水剂对砂浆性能的影响
该实验采用的细骨料最大粒径为40-80目的石英砂,砂灰比为1.2,对以下四种高效减水剂进行了对比实验。其测试结果如下:
从以上数据可以看出,2651F对砂浆流动性影响的效果最好,F10次之,密胺高效减水剂较好,奈系最差;由此可见,在获得高流动性能的同时,应对胶凝材料的添加量做适当调整。
2.2聚合物胶粉对流动性砂浆性能的影响
从以上数据可以看出,聚合物胶粉的加入能显著提高砂浆的抗折强度和抗拉强度,但对砂浆抗压强度的影响不大,这是由于聚合物胶粉的增韧作用,提高了砂浆内部抗拉强度和界面粘结抗拉强度,进而大大改善了砂浆与基材的粘结抗拉强度。
聚合物胶粉对砂浆的抗压强度没有显著改善,甚至有所下降,说明掺加量存在一个最佳的掺量范围。下降的原因是由于过量的聚合物胶粉导致引入过多的气泡,继而造成抗压强度的下降。
3.结语
高流动性自流平砂浆必须选择合适的减水剂类型,且随着减水剂掺量的增大而增大,这就需要结合实际需要,在综合考虑的情况下,选择合适的减水剂。
聚合物胶粉的加入,可以提高自流平砂浆的粘聚力和柔韧性,提高抗裂性能,但并不随胶粉掺量的增加而提高这种性能,它有一个最佳的掺量范围,一般为占胶凝材料量的3.3%左右。
要想获得施工性能优良的自流平砂浆,需要在各种外加剂试配的基础上进行大量试验总结。
篇5:再生混凝土性能研究与评述论文
再生混凝土性能研究与评述论文
摘 要:为了有效减轻不断增加的废弃混凝土带来的环保压力,减少资源浪费,建议对废弃混凝土回收处理成再生骨料,部分或全部代替天然骨料来配置再生混凝土,使废弃混凝土变成土木工程领域的绿色资源。文章从再生骨料生产工艺、性能,再生混凝土物理性能、力学性能及其耐久性等方面介绍了再生混凝土技术在国内外的研究进展,主要从材料、结构、力学性能,耐久性方面分析了再生混凝土的基本特性及其研究存在的问题,指出了需进一步深入研究的方向,为再生混凝土技术在科研与工程应用中提供参考意见。
关键词:再生混凝土;再生骨料;力学性能;耐久性
1 再生混凝土简介及其研究的必要性
再生混凝土(Recycled Concrete),是指将废弃混凝土块经裂解、破碎、清洗与筛分后,制成混凝土骨料,部分或全部代替天然骨料配制而成新混凝土。它是再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete,RAC)的简称。
近年来,我国建筑垃圾逐年上升,建筑垃圾数量已占到城市垃圾总量的30%~40%,其中主要是废弃混凝土,这些垃圾严重影响了城市生活环境,造成了很大的环境污染。目前国内处理这些废弃混凝土的方法有两种:一、运往郊外堆存。这会成为新的垃圾源,显然不可取;二、作为回填材料简单地使用。这会浪费资源,不符合我国建设资源节约型社会要求。据估计,发生的汶川特大地震,产生的建筑垃圾约3亿吨,地震所造成的建筑垃圾量远远超过中国每年建筑施工所产生的建筑垃圾的总和,地震所造成的建筑垃圾量十分庞大,如何对其进行资源化利用,是摆在我们面前的一个新的课题,也是一个挑战。再生混凝土技术是一个很好的解决方法,通过对废弃混凝土的再加工来恢复其原有性能,形成新的建材产品,从而既能对有限的资源进行再利用,又解决了部分环保问题。这既是发展绿色混凝土,实现建筑资源环境可持续发展的重要途径,也是建设资源节约型、环境友好型社会的具体体现。
2 再生骨料的生产工艺及性能
2.1 再生骨料的生产工艺
对废弃混凝土进行充分再利用的前提是要保证再生骨料生产工艺是经济可行的。再生骨料的生产需要解决一系列问题,包括对废弃混凝土块或钢筋混凝土块的回收、破碎与筛分等。简单的混凝土破碎及筛分工艺如图1所示。
2.2 再生骨料的性能
经过破碎处理的废弃混凝土,生产出的再生骨料含有30%左右的硬化水泥砂浆,这些水泥砂浆大多独立成块,只有少量附着在天然骨料的表面,导致了再生骨料密度小,吸水率高,粘结能力弱的特点。一般地,再生骨料棱角较多,表面比较粗糙。对废弃混凝土块进行再生破坏过程中,由于积累了损伤,会使再生骨料内部产生大量的微裂纹。研究表明,同天然骨料相比,再生骨料孔隙率较高,密度较小,吸水性增强和骨料强度较低。
3 再生混凝土物理性能及力学性能
3.1 再生混凝土物理性能
由于再生骨料的表观密度比天然骨料小,因此再生混凝土的密度比普通混凝土低。随着再生骨料掺量的增加,再生混凝土的密度有规律地减小,如果再生混凝土全部采用再生骨料,则其密度比普通混凝土相比,降低了7.5% 。再生混凝土有自重低的特点,这能降低结构自重,提高构件的抗震性能。同时,由于再生骨料孔隙较高,使得再生混凝土具有良好的保温性能。
3.2 再生混凝土的强度
再生混凝土的强度与基体混凝土(相对于再生混凝土而言,用来生产再生骨料的原始混凝土称为基体混凝土)的强度、再生骨料破碎工艺、再生骨料的替代率以及再生混凝土的配合比等密切相关。由于基体混凝土的强度等级、使用环境各不相同,裂解、破碎的'工艺及质量控制措施的差异,导致再生混凝土强度变化的规律性不明显,不同的研究者所得的结论也有所差异。Hansen的试验结果表明,随着基体混凝土强度的降低,再生混凝土的强度也下降。一般情况下,再生骨料混凝土的抗压强度基体混凝土或相同配比的普通混凝土的抗压强度更低,降低范围为0%-30%,平均降低15%。邢振贤等全部采用废弃混凝土再生骨料制作出再生混凝土,指出再生混凝土的抗弯强度约为基准混凝土强度的75%-90% 。和配合比相同的基准混凝土相比,抗压强度降低了9%,抗拉强度降低了7%。
应该注意的是,再生骨料表面包裹着水泥砂浆,使再生骨料与新的水泥砂浆之间弹性模量基本一样,界面结合可能得到一定的加强。以此同时,再生骨料表面的大量微裂缝会吸入新的水泥颗粒,使得接触区的水化更加完全,最终形成致密的界面结构。由于界面结合得到加强,一定程度的补偿了因再生骨料强度较低而导致的再生混凝土性能的劣化。
3.3 再生混凝土的弹性模量
由于再生骨料中有大量的老旧砂浆附着于原骨料颗粒上,导致再生混凝土的弹性模量通常较低,一般约为基体混凝土的70%-80%。再生混凝土弹性模量低,变形大,因此它的抗震性能和抵抗动荷载的能力较强。水灰比对再生混凝土的弹性模量影响较大,当水灰比由0.8降低到0.4时,再生混凝土的抗压弹性模量增加33.7%。
3.4 再生混凝土的干缩与徐变
再生混凝土的干缩量和徐变量比普通的混凝土增加了40%-80%。再生骨料的品质、基体混凝土的性能以及再生混凝土的配合比决定了干缩率的增大数值。Yamato等人研究表明,当天然骨料与再生骨料共同使用时,再生混凝土的干缩率会增加;水灰比增加时,再生混凝土的干缩率也会增加。
4 再生混凝土的耐久性
4.1 再生混凝土的抗渗性
与混凝土渗透性有关因素主要分为两类。
(1)混凝土拌和料的组分、拌和物配合比以及工艺参数,即拌和料的制备、成型和养护等;
(2)混凝土随时间而发生的变化,即在外部环境、结构应力、流体性能和渗透条件等因素作用下,混凝土内部发生的物理和化学变化。
由于再生骨料的孔隙率较大,因此再生混凝土的抗渗性比普通混凝土低。但是往再生混凝土里掺加粉煤灰之后,由于粉煤灰能使再生骨料的毛细孔道细化,因而很大地改善了再生混凝土的抗渗性。
4.2 再生混凝土的抗硫酸盐侵蚀性
再生混凝土的孔隙率及渗透性较高,它的抗硫酸盐侵蚀性比普通的混凝土差。同样的,往里面掺加粉煤灰,能够减少硫酸盐的渗透,使其抗硫酸盐侵蚀性有较大改善。
4.3 再生混凝土的抗裂性
与普通混凝土相比,再生混凝土极限伸长率增加了27.7%。再生混凝土弹性模量较低,拉压比较高,因此再生混凝土抗裂性比基体混凝土更好。
4.4 再生混凝土的抗冻融性
再生混凝土的抗冻融性比普通混凝土差。Yamato等人研究表明,再生骨料与天然骨料共同使用时或者减小水灰比可提高再生混凝土的抗冻融性。
5 结语
通过对再生混凝土的研究,我们得出以下结论与建议,希望能够引起行业或者有关部门的重视。
第一,再生混凝土技术可以从根本上解决废弃混凝土的出路问题,既能减轻废弃混凝土对环境的污染,又能节省天然骨料资源,具有显著的社会、经济和环境效益,是发展绿色混凝土的主要途径之一,符合我国可持续发展战略的要求。
第二,在工程应用研究中,不单要对如何提高再生混凝土的强度进行研究,而且还要对其耐久性如抗渗性、抗裂性等加强研究,来逐步提高再生混凝土的性能。
第三,同普通混凝土相比,再生混凝土的配合比设计和施工工艺均有许多不同之处,应区别对待。
第四,对再生混凝土进行合理设计,基本上能够达到普通混凝土的性能要求。为了更好地推广应用再生混凝土技术,我们还需要对其结构性能(抗弯,抗剪,抗冲切及抗震等)和设计方法多加强研究。
第五,再生混凝土与普通混凝土在原材料、配合比以及施工工艺等方面有重大差异,按照现行普通混凝土的标准、规程等显然是有许多不足之处的;另一方面,国内的水泥、骨料与国外使用的水泥、骨料在成分和性能上差别也较大,因而更不能直接使用国外的相关标准。因此,建议结合再生骨料分级情况,尽早制定出适合国内情祝的再生混凝土的有关标准和规程。
第六,通过对再生混凝土的经济性进行综合研究,在我国广泛推广应用再生混凝土,同样需要xx积极的产业政策扶持和国家的法律法规保障。
参考文献
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篇6:青岛地区农村住宅抗震性能研究论文
[摘要]
近年来地震灾害造成了大量的人员伤亡和经济损失,特别是在农村,很多住宅没有考虑抗震设计,遭受的破坏更为严重。对青岛地区农村住宅抗震设防情况进行调查分析,发现该区住宅的构造柱和圈梁的设置、横墙间距等不满足抗震要求,提出了应加强屋盖及墙体连接、改变房屋的结构形式、设置构造柱及圈梁等改进措施。
[关键词]
篇7:青岛地区农村住宅抗震性能研究论文
近年来,我国住宅建设开始大规模发展,特别是农村住宅更是发展迅速,许多经济条件较好的农村实行了新农村改造工程,但农村住宅大多根据传统习惯建造,未经正规设计和施工,基本上不考虑抗震设防。农村地区社会和经济发展水平相对较低,防震减灾意识淡薄,农村住宅相对简陋,很多在抗震性能[1-3]上严重不足。地震造成房屋倒塌是农村地区人员伤亡重大的直接原因,而地震造成农村经济损失主要也是来自房屋的破坏。
1青岛地区农村住宅概况
以青岛市辖区村镇民居为研究对象,选取即墨市温泉镇何家庄(住宅改造较早)、丁戈庄(青岛市新农村试点村)和城阳区棘洪滩地区(部分住宅进行改造中)进行了调查研究,以上地区的经济水平在青岛市村镇中属于中等或中上,基本反映了这一地区新农村的发展情况,具有一定的代表性。调查后发现,目前新建或在建房屋最普遍的结构形式是黏土砖砌体房屋,部分新建住宅有构造柱和圈梁,而大部分是砌体结构直接作为承重和围护体系。从屋盖结构形式来看,主要有平屋顶和坡屋顶,其中坡屋顶占了非常大的部分。2~3层的住宅多采用砖混结构,基本都设置圈梁和构造柱,但此类住宅所占比例较小。从数量上看,以坡屋顶为主的单层砖木结构占主体。通过调查发现,青岛地区有一种典型的单层砖木结构住宅体系。该住宅四周外墙(即两道山墙两道外纵墙)为承重墙,内部墙体全部为120mm厚隔墙,至吊顶下部。南向外纵墙上有尺寸较大的窗(见图1a),多在1.5m左右,北向外纵墙上有较小尺寸的高窗,山墙上有高窗采光(见图1b)。采用三角形木屋架承重,房屋宽度约8m,长约10m,檐口高度多在4m左右。无圈梁和构造柱,采用高约1m的毛石基础。
图1房屋窗户示意Fig.1
Windows for rural residential building
2抗震设防存在的问题
通过实地调查,发现该地区农村住宅大都未进行专门设计,而是由村委会按当地传统及村民个人建议进行统一建造,造价在村民可以接受的范围内,却忽略了必要的抗震措施。主要表现在以下方面。
1)纵横墙(内外墙)门窗洞口较多,比如山墙开采光窗,降低了纵墙的整体刚度,不利于抗震。
2)基本采用三角形木屋架,一般每个屋架都由大梁连接横墙,大梁上放置三角形屋架,屋架节点处放檩条,檩条上做屋面。这种结构形式的房屋有利于形成大空间体系,但该屋盖系统与墙体连接往往不牢固,大梁下墙体无特殊处理(未加壁柱),导致大梁下墙体开裂。
3)未设圈梁和构造柱,门窗洞口处无过梁,屋盖和墙体连接不够紧密,使结构的整体性很差。
4)该类住宅的木梁与墙体、屋架与墙体以及檩条与山墙之间一般没有连接措施。住宅采用硬山搁檩,山墙高,稳定性差,易导致山墙外闪使屋架塌落。
5)大多数房屋墙体的砂浆强度远低于黏土砖的强度。有的住宅外墙无任何保护措施,加上雨水冲刷和风化,使砂浆和墙体承载力下降严重。
3增强民宅抗震性能的措施
3.1加强屋盖及墙体连接
发生地震时,单层砖木结构常有屋顶塌落现象发生[4-5],由屋架与墙体及檩条的连接不牢造成。因此,应加强屋盖各构件之间的连接和锚固。由于屋架跨度较大,按《砌体结构设计规范》GB50003—要求,应在支承处砌体上设置混凝土或钢筋混凝土垫块。木檩条在山墙上应注意搁置处的防腐处理,一般在端头涂以沥青并在搁置点下设混凝土垫块。屋架在墙上的搁置长度应≥240mm,檩条在山墙上的搁置长度≥180mm,并用墙缆与山墙拉结,檩条在木屋架上的搁置长度应≥60mm,这样可以增强结构的连接,从而增加整体性。
3.2改变结构形式
住宅局部墙段尺寸过小,有的承重窗间墙甚至不足0.6m。应控制南面门窗洞口尺寸,从而避免南北纵墙刚度差别太大,从而提高其抗震能力。
3.3设置构造柱及圈梁
构造柱和圈梁是增加住宅整体性的有效手段。当房屋层数为单层时,是否设构造柱,《建筑抗震设计规范》并未作明确要求。由于农村住宅层数少,总高低,对设防烈度6~7度的单层住宅,可以设构造柱,也可以不设。但青岛地区典型农村住宅抗震横墙少,仅有两道山墙(按《建筑抗震设计规范》,普通黏土砖墙厚度<240mm不作为抗震墙看待),山墙间距较大。在地震中外纵墙平面外受力,易使外墙破坏,从多次地震震害[6]看,该类房屋发生外墙拉脱外闪,会使屋架塌落,造成人员伤亡。所以,不设构造柱时应加强山墙与外墙的连接。在抗震设防区,圈梁加固墙身尤为重要。由于该类砖木结构的横墙少、空间刚度小,稳定性很差,应在檐口标高处设置圈梁,有条件时,也可以在基础顶设置下圈梁。圈梁宜采用钢筋混凝土现浇,高度≥120mm,宽度一般与墙体同厚。这样可以增加住宅的`整体刚度,有利于抗震。另外,还要适当提高建筑砂浆的强度,增加对墙体的保护措施,如在墙体表面粉刷防水涂料等。
4结语
新农村建设工程的实施,使农村住宅的建造数量快速增加,由于部分人对房屋抗震设防的意识淡薄,在建造房屋时,不经过正规设计和施工,往往根据当地的建造习惯而建设房屋,给房屋的抗震安全埋下隐患。本文对青岛地区民宅的抗震设防情况进行了现场调查,发现该地区农村住宅的抗震设防还存在很多不足,根据青岛地区农村住宅的现状和《建筑抗震设计规范》GB50011—的要求,提出了加强屋盖及墙体连接、改变房屋的结构形式、设置构造柱及圈梁等改进措施,为后续房屋的建设提供参考。
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篇8:橡胶水泥混凝土的性能研究工学论文
摘要:在水泥混凝土中掺入适量的橡胶粉制成橡胶水泥混凝土,它对改善混凝土的韧性、抗冲击性能,有效解决水泥混凝土的缺陷对机场道面产生的不利影响具有重大意义。本文系统阐述了橡胶水泥混凝土的性能。
关键词:橡胶水泥;混凝土;性能
自20世纪90年代起,美、英等发达国家为了解决日益增长的废旧橡胶轮胎的处理问题,将废旧轮胎磨碎制得橡胶粉,然后与水泥混凝土混合,制成“橡胶水泥混凝土”(RPCC)。它的性能介于普通混凝土(刚性)和沥青混凝土(柔性)之间,并集合了橡胶和水泥混凝土的特点。
1强度
国内外对橡胶水泥混凝土的研究大部分都涉及其强度,其基本―致的研究结论是,掺入橡胶集料后将导致水泥混凝土强度的降低,降低幅度与橡胶集料掺量、橡胶集料的种类以及橡胶集料是否改性有关系。橡胶水泥混凝土的密度和抗压强度均随橡胶掺量的增加而降低,橡胶粉种类对橡胶水泥混凝土抗压强度影响较大,但并非粒径越大,强度降低越多。在两种橡胶微粒体积替代量增加的情况下,废旧轮胎橡胶改性混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度均呈现下降的趋势,但破坏形式由脆性改为弹性。针对废轮胎颗粒掺加到水泥混凝土中会明显降低材料强度的问题,应用多种方法来改进橡胶水泥混凝土的力学性能。例如降低W/C、掺加硅灰、偶联剂预处理橡胶颗粒等。研究结果表明,降低W/C能够明显提高橡胶水泥混凝土的强度,橡胶颗粒表面用PVA和硅烷偶联剂处理能够显著增加抗压强度,如果多种方法联合使用效果更好。
2延性和抗冲击性能
现有研究结果均表明掺加橡胶集料可以明显改善或提高水泥混凝土的韧性。不同研究者研究橡胶集料对水泥混凝土韧性影响的指标各不相同,大致有脆性系数、抗弯强度、弹性模量、极限拉应变值等。但得出的结论相似,即橡胶集料掺量达到一定程度的混凝土断裂模式不同于普通混凝土的脆性断裂,而是呈塑性屈服破坏形态,反复加载至破坏循环多次都不会完全破碎,能量吸收能力比普通混凝土高,极限拉、压应变远远大于普通混凝土。
3收缩和抗裂
研究橡胶水泥混凝土收缩的文献比较少。不同橡胶粒掺量的混凝土1d―60d的干缩值均小于未掺加橡胶粒子的对比混凝土,说明掺加橡胶粒子可以明显降低水泥混凝土的干燥收缩。在水泥混凝土中掺入废橡胶粉、粉煤灰及外加剂等,进行优化组合,调整混凝土的内部结构,经过宏观和微观试验得出结论:水泥混凝土的抗裂韧性得到了提高,裂缝明显减少[3]。
篇9:橡胶水泥混凝土的性能研究工学论文
①抗冻性。与普通混凝土相比,橡胶水泥混凝土的抗冻性有明显的.改善。影响橡胶水泥混凝土抗冻性的因素有粒径、橡胶粉掺量、表面粗糙度、密度、混凝土水胶比等。 S橡胶水泥混凝土抗冻性明显好于普通不掺引气剂的混凝土,而其表面剥落行为与掺引气剂的混凝土相似。胶粉的掺入提高了混凝土的抗冻性能,特别是提高了混凝土表面的抗冻能力,即可大幅度减小混凝土的质量损失率,且在掺量小于15%的前提下,掺量越多,粒径越小,质量损失率越小;胶粉的掺入对混凝土的相对动弹模量影响不大。
②抗疲劳性。橡胶粉混凝土的抗疲劳特性明显优于普通水泥混凝土。疲劳实验前,橡胶粉混凝土超声波声速和抗压强度均低于普通混凝土,疲劳实验后,橡胶粉混凝土超声波声速和强度的下降幅度都低于普通混凝土。
③抗渗性和耐磨性。橡胶粉混凝土的抗渗性能较普通混凝土有较大的提高,孙家瑛等[5]研究了聚合物基橡胶粉混凝土的耐磨性,橡胶粉混凝土的抗磨耗性能非常优越,并且橡胶粉掺量大小对聚合物基橡胶粉混凝土的耐磨性能几乎没有影响。通过水下刚球法试验得出橡胶混凝土耐磨性能非常优越,甚至优于硅粉混凝土的结论。
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篇10:多孔太阳墙的热性能研究论文
关于多孔太阳墙的热性能研究论文
摘要:太阳能作为可再生资源,具有清洁、分布广泛等优点。利用太阳墙系统将空热加入后输入室内,实现室内、室外空气对流,同时与建筑一体化进行结合,为太阳能热利用提供途径。多孔太阳墙系统属于太阳能建筑技术,由集热与气流输送组成,主要覆在建筑外侧,并与墙体保持间距从而实现空气流动。外侧一般为深色,可强烈吸收可见光,且空气流动性较好。
关键词:太阳墙;热性能研究
1.太阳墙系统简介
1.1工作原理
太阳墙系统由集热与气流输送组成,主要以空气为介质,达到采暖通风效果。其原理是在太阳辐射作用下,太阳墙板温度迅速上升,并通过风机作用,室外空气流经太阳墙表面时得到加热,之后到达空腔顶部,由风机输送至室内。夜晚,空腔内的空气吸收墙体向外散失的热量,通过风机重新输送至室内,保持风量同时补充热量,充分发挥热交换作用,冬季晴朗时,空气温度可高达30°C,夜晚可与采暖系统配合保持室内温度。
太阳墙系统除具备供暖通L作用,在夏季可吸收太阳辐射,阻断受热空气进入室内降低建筑物的冷负荷。太阳墙系统的送风风机进口处安装有温度传感器,可控制风机的起停。当空腔内温度超过室内温度时风机启动将空气输送至室内,低于室内温度时,则关闭风机。
1.2太阳墙系统
以金属薄板材料为墙体,通过吸收太阳辐射,将加热后的空气输送至室内。太阳墙板材多由多孔踱锌钢板组成,厚度约为1-2mm,其外侧的选择性涂层能够有效吸收太阳辐射,涂层颜色以深棕色或黑色为主。根据建筑物的功能,计算出板材上空洞大小、数量等,并结合地区所在维度、太阳能资源等具体情况。其具有以下优点,运行效率高达75%,能够将新鲜空气输送至指定房间,并能控制流量与温度,保证室内的舒适性。太阳墙能够转换光热,又可维护建筑物,几乎不需要维护,能够与建筑有效结合。太阳能全年均可利用,具有供暖与隔热的双重功效,且使用期限较长,可节约能源,降低费用。
2.多孔太阳墙的热性能分析
2.1分析冬季集热特性
由图1可知,冬季太阳墙系统上下风口温差为29°,天气晴朗的白天,空腔内空气质量流量可达到每秒0.011kg,而循环对流热量高达435W。由图2可知,在8点与17点时,循环对流热量极低,降至为负值。表明太阳墙不能集热反而出现散热,因而在实际操作中应根据具体避开这两个时间点,或者是清晨、傍晚时候。
2.2分析夏季隔热特性夏季太阳墙可采用太阳能烟囱模式,将涂有白漆的板材转至外侧,封闭室内上风口与下风口,在室外开启外循环模式。由图3可知,在模拟结果中,内、外层玻璃的'太阳吸收率分别为0.131、0.072,太阳能在双层玻璃的透过率为0.543。烟囱模式下,室内、室外平均温度为27.8°C,太阳辐射为459W/m2。外循环模式下同烟囱模式结果基本一致。烟囱模式下,通道内温度为321.23K,排出热量为472.56W,空气流量为每秒0.01926kg。外循环模式下外侧涂有白漆和选择性涂层,其温度差异较大。选择性涂层可通过诱导产生空气流量,但涂有白漆的板材隔热效果好,其表面温度较选择性涂层低约1°。
2.3分析预热特性
选取冬季12点室外气象参数进行模拟,且上风口与下风口相对压力为OPa,其余参数详见图4。由速度场可知,通道内空气流动较为复杂,由于热压作用下风口的空气被均匀吸入,与聚苯板撞击后沿通道向上运动,可形成局部漩涡区。上部空间对对流发展具有阻碍作用,因而在通道顶部易出现漩涡区,即常见的“热垫层”区域。在通道下方,聚苯板界面温度较低,而室内侧墙体温度相对较高,因而室内热量传向夹层。在通道上部,室内侧墙体温度低于聚苯板界面温度,夹层中热量传向室内。模拟研究结果显示,太阳墙预热后,室内空气流量为每秒0.0m3,出口处温度约为29℃,温度差值约为30℃,能够最大限度满足冬季取暖需求。
3.影响多孔太阳墙热性能的因素
在闷晒和吸风情况下,太阳墙系统集热板内部与外部存在温差,且随着风量增加温差逐渐减少。在闷晒时空腔中温度也存在较大差异,底部空气在上升过程中受热压影响温度逐渐升高。风量处于低档时,自底部至顶部温度呈上升趋势;而高档时,顶部低于中部温度,下午时底部温度最高。
多孔太阳墙具有供暖与隔热双重功能,在冬季板材为选择性表面,可有效吸收太阳辐射,防止热量散失。夏季板材表面涂有白漆,隔热效果好,在过渡的季节,可充分利用太阳墙系统的通风换气作用。但太阳墙系统具有很多影响因素,例如室外气象参数、太阳墙结构、太阳辐射强度、风量等,因而在使用过程中应根据实际情况进行调整,将多孔太阳墙系统的优势充分发挥出来,更好的实现其经济与节能价值。
篇11:聚合物透水混凝土抗压强度和透水性能的研究论文
聚合物透水混凝土是一种新型的建筑材料,这种材料是在混凝土的基础上加以完善与改进,利用聚合物的相关性质来使混凝土的抗压强度及透水性能得到显著的加强。在对聚合物透水混凝土相关性能的研究过程中要不仅要对材料进行合理的选择,还要对研究方法加以完善,使其能够更简便更有效的体现出所研究的相关性能。聚合物透水混凝土的应用较为广泛,其中最为主要的就是应用于建筑施工中,对其进行优化有利于提高我国未来建筑的质量及稳定性。
1 原材料及试验方法
1.1原材料
聚合透水混凝土所需要的原材料有两种,骨料以及高分子树脂胶黏剂。本研究中所选用的骨料为级配不同的卵石,分别为.2.54~4.32mm.4.32~9.45mm,9.45~13.65mm三种卵石。所有使用的卵石均符合建筑质量管理规定的相关要求,其压碎值数、泥沙含有量等指标也符合相关标准,适用于建筑混施工中凝土的原材料。高分子树脂粘合剂是近些年被研究出并逐渐广泛应用于建筑材料中的一种新型材料,其种类较多,与其他胶黏剂相比高分子树脂粘合剂具有较多的优点,其能够在建筑中提高结构的稳定性,同时使得建筑的使用寿命在原有的基础上进行增加,最为重要的是一些高分子树脂胶黏剂还有具有环保的特性,为国家生态环境的平衡发展起到积极的影响意义。目前普遍得到使用的包括聚氨酯、环氧树脂等。不同种类的树脂在性能上具有较大差别,其中环氧树脂在粘合效果以及稳定性与安全性上具有较显著的优势,所以现阶段对其具有较多的研究。环氧树脂包括水性环氧树脂、无溶剂型环氧树脂两大类。
在本研究中将对无溶剂型聚氨酯胶黏剂、无溶剂型环氧树脂胶黏剂以及水性环氧树脂胶黏剂进行功能稳定性分析。所有高分子树脂胶黏剂的配比以及制作方法具有统一明确的规定与流程,所以其质量均达到研究所需标准。
1.2试验方法
在对聚合物透水混凝土进行抗压强度和透水性能分析时,所采用的试验方法大致分为两步,首先为试样的制备,然后进行相关性能的测试。在对试样的制备过程中,以厂家所提供的配比比例进行胶黏剂的制备,同时将所选择的骨料卵石放入搅拌锅中进行搅拌,达到一定程度后向锅中加入配置好的胶黏剂,并进行均匀的搅拌。将搅拌好的材料取出进行进一步的成型测试,能够成型的材料可以进行后续的自然养护,一般情况下7天以后就可以进行各项性能的测试工作。聚合物透水混凝土具有多种性能,本研究将对其抗压强度以及透水性能进行分析。在抗压强度性能测试中要注意聚合物透水混凝土在完全固化以后其抗压强度就不会发生变化,所以本研究中的抗压强度即为聚合物透水混凝土完全固化时的抗压强度。根据抗压强度的相关试验方法,同时按照参考标准进行抗压强度的对比,得到抗压强度结果。透水性能测试也要按照相关的测试流程以及专业的设备进行,测试试件要进行提前采用一定的模型制备,这样才能较好的保证测试结果的相关性与准确度。将测试后得到的透水性能结果与参考标准进行对照,来确定高分子聚合物透水混凝土的透水参数。
2试验结果与讨论
2.1 胶黏剂类型对聚合物透水混凝土强度及性能的影响
选择不同种类的胶黏剂对于聚合物透水混凝土的抗压强度具有较大的影响,这是由于不同胶黏剂的胶黏能力与稳定性存在较大差异。本研究中所选取的三种胶黏剂分别为无溶剂型聚氨酯胶黏剂、无溶剂型环氧树脂胶黏剂以及水性环氧树脂胶黏剂,从所得到的结果中可以发现在抗压强度性能上,这说明环氧树脂胶黏剂能够较好的加强聚合物透水混凝土的抗压强度。进一步分析可以的得到在环氧树脂胶黏剂中,环氧树脂具有高活性的环氧基、羟基以及酯键等重要的化学键。使用水性环氧树脂胶黏剂中水为环氧树脂提供了丰富的极性溶剂,这使得环氧树脂能够发挥出更好的流动性,进而其在对骨料的粘合中发挥出更为灵活的作用,同保证了聚合物透水性混凝土的抗压强度。无溶剂型环氧树脂胶黏剂缺少水溶剂,所以环氧树脂能够更好地发挥粘合的稳定性,进而使高聚物透水混凝土的抗压强度有所降提高。但是环氧树脂粘合剂还有一些缺点,由于其所含有的大多数化学键都为不可逆性,所以造成环氧树脂粘合剂的脆性较大,韧性有待进一步的加强。而在无溶剂聚氨酯胶黏剂中,其所含有的化学键为氨酯键,使高分子聚合之间能够形成可逆性强的氢键,这一作用使其韧性与耐候性显著增强,但是同时由于氢键的可逆性造成多聚物透水混凝土的抗压强度较小。在透水性能中可以得到水性环氧树脂胶黏剂>无溶剂型聚氨酯胶黏剂>无溶剂型环氧树脂胶黏剂,水性环氧树脂胶黏剂的溶剂水使其加大程度上加强的透水性能,所以使得聚合透水混凝土的透水效果最好。在无溶剂型聚氨酯胶黏剂中含有丰富的氢键,也使其透水性达到较高的水平。无溶剂型环氧树脂胶黏剂的透水性最差,所以导致聚合物透水混凝土的透水效果较差。
2.2胶骨比对聚合物透水混凝土强度及性能的影响
在聚合物透水混凝土中的.胶骨比是一项十分重要的内容,对于聚合物土水混凝土的抗压强度产生直接的影响作用。所谓的胶骨比就是胶黏剂与骨料的比例,所以本研究中就是指所选取的三种胶黏剂与卵石的比例j从结果中可以得到,随着胶骨比数值的减小,聚合物透水混凝土的抗压强度所呈现的趋势为先快速后缓慢的下降。三种树脂胶黏剂在聚合物透水混凝土中发挥着重要的粘连作用,其含量的降低势必造成骨料卵石粘连效果的降低,从而使得高聚物透水混凝土的抗压强度逐渐降低。先快速后缓慢的降低说明在树脂胶黏剂低于一定量时对于聚合物透水混凝土抗压强度的影响较差,此时其抗压强度接近于卵石本身的抗压强度。聚合物透水性混凝土的透水性能与抗压性强度相反,表现出的趋势为先缓慢后快速的上升。树脂胶黏剂的在逐渐减少的过程初期还能对卵石起到粘合作用,所以其透水性能上升的较为缓慢,但后期树脂胶黏剂的含量以及不能有效的使卵石进行粘连,所以导致聚合物透水混凝土的透水性能快速上升。
2.3骨料类型及颗粒级配对聚合物透水混凝土强度及性能的影响
骨料卵石的级配数对于聚合物透水混凝土的抗压强度以及透水性能也有着重要的影响作用,本研究中所选用的卵石级配数为2.54~4.32mm,4.32~9.45mm,9.45—13.65mm。从结果中可以看出聚合物透水混凝土的抗压强度随着骨料卵石级配数的增加呈现出的趋势为先上升后下降,这表明骨料卵石在2.54—4.32mm之间的级配数时其体表面积较大,导致一定量的树脂胶黏剂不能有效的将所有卵石进行粘连,使得到的聚合物透水混凝土的抗压强度较差。随着级配数的增加,卵石的体表面积逐渐降低,这时树脂胶黏剂能够较好的发挥粘连作用,提高聚合物透水混凝土的抗压强度。级配数较大所需要的树脂胶黏剂量较少,所以其抗压强度又逐渐下降。透水性能与抗压性能表现出的趋势相反,其原因与抗压强度变化相同。
3结语
想要使聚合物通欧水混凝土的抗压强度与透水性能进行改善,就要对胶黏剂类型、胶骨比以及骨料类型及颗粒级配进行较好的控制。在我国未来的发展中,聚合物透水混凝土将被更广泛的应用于各项施工工程中,其质量与稳定性也会进行显著的加强。
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篇12:简谈PVAcCTFEMAH共聚物的性能研究论文
简谈PVAcCTFEMAH共聚物的性能研究论文
超临界CO2是指体系的温度和压力均在其临界点(31.1℃,7.28MPa)之上的CO2流体。在超临界状态下CO2流体的密度、溶剂强度和黏度等参数均可通过体系的温度和压力变化来调节,CO2气体的临界温度和压力不高,具有巨大的工业潜力,因而在超临界CO2中进行的聚合研究较为活跃。
醋酸乙烯酯和三氟氯乙烯的共聚物P(VAcCTFE)除了具有含氟聚合物“三高两憎”的性能外,还兼具VAc结构单元柔韧性好的特点,在涂料、胶黏剂等领域具有广泛的应用[6-8]。在该聚合体系中引入马来酸酐共聚单体后,为共聚物的交联提供了更多的交联点,同时聚合物的形貌由透明块状固体变为流动性较好的白色固体粉末,后处理工艺简便,可直接应用于水泥减水剂、粉末涂料等领域。工业上制备同类型的产品往往使用溶液聚合或乳液聚合法,与之相比,本实验在超临界CO2中制备得到一系列P(VAc-CTFE-MAH)共聚物,不使用溶剂,无环境污染,产品的运输和储存安全便捷,因而具有很好的商业化前景。
1实验部分
1.1原料及试剂
醋酸乙烯酯(VAc):AR,经减压蒸馏提纯处理,马来酸酐(MAH):AR;偶氮二异丁腈(AIBN),CP,甲醇重结晶,中国医药上海化学试剂公司;三氟氯乙烯(CTFE):聚合级,常熟三爱富有限公司;CO2:食用级,经分子筛净化,济南气体厂。
1.2P(VAc-CTFE-MAH)制备
聚合反应在带有搅拌的60mL高压反应釜中进行,mVAc/mCTFE为6:14,引发剂AIBN的用量为单体质量的1%,改变MAH的加入量。先加入计量AIBN、VAc和MAH,向釜内吹CO2气体15min,排除氧气。再加入定量的CTFE及CO2气体后关闭反应釜阀门。65℃水浴搅拌聚合24h。冷却至室温,打开气阀排出气体,得到固体聚合物P(VAc-CTFE-MAH)。
1.3测试与表征
转化率聚合物用四氢呋喃(THF)溶解,甲醇沉降,60℃真空干燥3h,除去未反应的单体,通过重量法测定单体的总转化率。
结构表征红外光谱(FTIR)分析采用美国Bio-Rad公司生产的Bio-RadFTS165型傅里叶变换红外光谱仪进行测试;相对分子量及分布通过美国Waters公司生产的GPC(Waters-1525)型凝胶渗透色谱仪测定,THF为溶剂和流动相,聚苯乙烯为标样。
聚合物氟含量用氟离子选择性电极法测定聚合物中的氟含量。
粘度采用NDJ-8S的旋转粘度计在25℃恒温条件进行测试。
接触角及聚合物膜表面能聚合物用THF溶解配成10%的溶液,滴到载玻片上,并在不同温度下成膜。聚合物膜对不同溶剂的接触角采用JJ0-2型润湿测量仪测定,并计算聚合物膜的表面能。
自乳化乳液的制备及粒径在高速剪切作用下将溶解有P(VAc-CTFE-MAH)共聚物的THF溶液滴加到50℃水中,后减压蒸除溶剂得到自乳化乳液。乳液的粒径及分布由英国Malvern公司生产的Zetasizer3000型激光粒径分析仪进行测定。
透射电子显微镜(TEM)用日本日立株式会社HitachiH-600型透射电子显微镜测试。
2结果与讨论
2.1红外光谱分析
图中1010,1210,1750cm-1处为VAc的特征吸收峰;1100,660,550cm-1处是C-F的特征吸收峰,可证明聚合物中含有CTFE结构单元;1780,1860cm-1为MAH中C=O键的伸缩振动吸收峰,说明MAH单体已反应到聚合物主链上。由以上分析可知,聚合产物为P(VAc-CTFE-MAH)共聚物。
2.2MAH的含量对共聚物性能的影响
固定mVAc/mCTFE比例为6:14,聚合反应温度为65℃,压力为(20.0依0.5)MPa,改变MAH单体的加入量,考察MAH的加入量对聚合物性能的影响。从表中可以看出,在相同反应条件下,增加MAH单体的加入量,产物中VAc的摩尔百分比(yVAc)变化不大,CTFE的摩尔百分比(yCTFE)降低,MAH的摩尔百分比(yMAH)升高,产物中氟元素的质量百分比(wF)降低。
一般情况下,CTFE和MAH单体很难进行均聚反应,只能在一定条件下与其他单体进行共聚。在本实验条件下,VAc单体与CTFE及MAH单体的共聚性都很好,在VAc的用量固定时,CTFE和MAH通过竞争才能与VAc单体进行共聚合,因而增加MAH的加入量时,yMAH增大,yCTFE降低,产物的wF降低,但yVAc变化不大,稳定在52%左右。
从表1结果还可以看出,增加聚合体系中MAH单体含量,产物的相对分子质量Mn先变大后变小,并且分子量分布PDI较宽。大多数聚合物在超临界CO2中的溶解性是有限的,当产物的相对分子质量增长到一定程度,聚合物就会从反应介质中沉淀下来,反应逐渐停止。研究表明只有非结晶态含氟聚合物及含硅聚合物才能较好地溶解于超临界CO2中[13,14]。加入1gMAH单体,大部分MAH参与到反应中,wF由26.70%降低到21.34%,共聚物在超临界CO2中的溶解性下降,产物的Mn减小。但该在实验中Mn却由62032g/mol升到102259g/mol,这可能是聚合物中引入MAH单体后酐基基团与CO2的'相互作用可在一定程度上提升产物在超临界CO2中的溶解性。继续增加MAH的量,wF进一步降低,含氟单元是聚合物能溶解于超临界CO2中的主因,因而共聚物在超临界CO2中的溶解性下降,产物的Mn减小。当mVAc/mCTFE/mMAH=6:14:4时,聚合产物的Mn仅为43602g/mol。
2.3聚合物膜对溶剂的接触角及表面能
聚合物分别在20℃,100℃不同温度下成膜,测定聚合物膜对水及乙二醇的接触角,计算聚合物膜的表面能。从表2中可以看出,随着MAH的含量增加,聚合物中氟含量降低,聚合物膜对溶剂的接触角变小,聚合物膜的表面能增大。这是由于MAH中的酐基与水及乙二醇的相容性较好,因此聚合物膜对这两种溶剂的接触角降低。
100℃下的聚合物膜对溶剂的接触角均大于20℃下的聚合物膜,并且100℃下聚合物膜的表面能比20℃的低,这表明较高的热处理温度会加速含氟链段向聚合物表面的迁移,造成含氟单元在聚合物膜表面富集的情况出现,提高了聚合物膜的表面性能。
2.4pH值对共聚物水溶液粘度的影响
以蒸馏水为介质,配制浓度为2%的聚合物水溶液。为使聚合物能溶解于水,在50℃下以NaOH调节溶液的pH值。以单体配比为mVAc/mCTFE/mMAH=6/14/2的共聚物溶液为研究对象,考察了pH值对聚合物溶液粘度的影响。从图2曲线可以看出,聚合物溶液的粘度随着pH值的增大先上升后下降,pH=9.0时达到最大值。
对于P(VAc-CTFE-MAH)共聚物,提高溶液的pH值,聚合物链段中的MAH结构单元更容易水解为羧酸,并被离子化。当溶液的pH值增大时,聚合物链段上负离子间的斥力使得大分子链伸展,疏水性的C-F链暴露出来,分子间的疏水缔合作用增强,聚合物溶液的粘度随之升高;另一方面,聚合物链段上负离子间的斥力引起相邻聚合物的相互排斥,破坏了分子链间的缔合,使得聚合物溶液的粘度下降。当聚合物溶液的pH值小于9.0时,分子间的疏水缔合作用占主导地位,聚合物溶液的粘度随着pH值的升高而升高;当pH值大于9.0时,聚合物间的斥力作用占主导地位,聚合物溶液的粘度随着pH值的升高而降低。
2.5聚合物的组成对水溶液粘度的影响
在pH=10.0的条件下,聚合物组成对P(VAc-CTFE-MAH)水溶液粘度的影响如图3所示。结果表明在相同聚合物浓度2%及pH值条件下,共聚物中的MAH含量升高,聚合物溶液的粘度随之降低。
mVAc/mCTFE/mMAH=6/14/4样品溶解时水溶液的pH值为3.2,mVAc/mCTFE/mMAH=6/14/1样品溶解时水溶液的pH值为9.1,当pH=10.0时,聚合物中的酐基会发生电离,mVAc/mCTFE/mMAH=6/14/4样品中需要加入更多的NaOH,当离子强度较高时,大分子就会发生蜷曲,聚合物溶液的粘度随着MAH含量的升高而降低。
2.6P(VAc-CTFE-MAH)自乳化乳液性能
从表3可以看出,增加共聚物中MAH单元的含量,乳胶粒的粒径D变小,粒径分布PDI变窄。在自乳化乳液乳胶粒的形成阶段,在搅拌作用下P(VAc-CTFE-MAH)共聚物由THF溶液中的伸展状态进入水相,聚合物链段相互之间发生缠结,在热力学作用驱动下亲水性的-COOH基团处于与水接触的界面,而憎水基团远离水相迁移到乳胶粒的内部,当缠结在一起的大分子链达到一定数量时,就可以形成自乳化乳胶粒。
亲水单体MAH的数目较少时,聚合物水解产生的-COOH数目较少,乳胶粒依靠聚合物之间的聚并得以稳定地悬浮于水中,聚并发生时聚合物的相互碰撞和吸附是随机的,这就使得形成的乳胶粒粒径偏大,并且粒径分布较宽;增加MAH的含量,水解生成的-COOH数目增多,大分子之间不需要太多的聚并就可以使乳胶粒稳定地悬浮于水中,因而形成的乳胶粒数目增多,乳胶粒的粒径降低,粒径分布变小。
可以看出,聚合物乳胶粒的形貌近似球形,且粒径分布较宽,聚合物乳胶粒的粒径介于100-400nm之间,这一结果与激光粒径分析仪测定的实验数据。
3结论
以超临界CO2为反应介质,制备了P(VAcCTFE-MAH)共聚物,单体配比中MAH含量的变化对P(VAc-CTFE-MAH)共聚物的结构影响较大;
P(VAc-CTFE-MAH)共聚物膜中氟含量对聚合物膜的接触角及表面能影响较大,聚合物成膜时热处理温度也会影响聚合物膜的表面性能;
pH=9时,聚合物水溶液的粘度最大;pH=10.0时,粘度随着聚合物中MAH含量的升高而降低;
P(VAc-CTFE-MAH)共聚物在水相中形成自乳化乳液,乳胶粒形貌为近似的球形结构,乳胶粒的粒径随着共聚物中MAH含量的增大而变小。
篇13:浅谈钒钼黄比色法测定食品中磷的研究论文
浅谈钒钼黄比色法测定食品中磷的研究论文
1 引言
磷是人体含量较多元素之一,是构成人体骨骼主要元素,钙磷比值是判断软骨症的重要指标,是细胞膜和核酸的构成成分,还参与生命活动的很多代谢过程,因此检测食品中磷的含量很有意义。实际工作中发现,GB/T5009.87―钼蓝分光光度法测定食品中磷含量显色时间长,所用试剂不够稳定,方法不够灵敏,为此,本方法通过对消解液酸度的调节,显色剂进行了改进,简化了操作过程,得到了较好的'精密度和准确度,满足日常检测的需要,大大提高了工作效率。
2 材料与方法
2.1 仪器
紫外可见分光光度计(TU-1901型,北京普析通用仪器有限责任公司);数控电热板(Lab tech EG-35A型,昆山恒仪电子科技有限公司)等实验室常用设备。
2.2 试剂
(1)氢氧化钠溶液(2mol/L):80.0g氢氧化钠(分析纯)溶于水,用水定容到1L。
(2)硫酸溶液(4.52mol/L):吸取28.0mL浓硫酸(分析纯),缓缓注入水中,并用水定容到1L。
(3)2,4―二硝基酚(或2,6―二硝基酚)指示剂:溶解0.20g 2,4―二硝基酚溶于100mL水中。
(4)钒钼酸铵溶液:
A:称取25.0g钼酸铵溶于400mL水中。
B:称取1.25g偏钒酸胺溶于300mL沸水中,冷却后加250mL硝酸,冷却。
再搅拌下将A 液缓缓注入B液中,用水稀释至1L,混匀,贮于棕色瓶中。
(5)磷(P)标准储备溶液(100μg/mL):精确称取0.4390g在105℃烘干2h的磷酸二氢钾(优级纯),用水溶解后,转入1L容量瓶中,加入5mL浓硫酸(防腐,分析纯),用水定容到1L,该溶液1mL含磷(P)100μg。此溶液可以长期保存。
(6)磷(P)标准使用溶液(50μg/mL):吸取100μg/mL(P)标准贮备溶液50mL于100mL容量瓶中,加水定容,此溶液1mL含磷(P)50μg。
2.3 测定方法
2.3.1 方法原理
待测液在一定酸度下,其中的磷酸根离子与偏钒酸和钼酸反应形成黄色三元杂多酸。在一定浓度范围[1mg/L~20mg/L]内,黄色溶液的吸光度与含磷量成正比例关系,用分光光度法定量分析磷含量。
2.3.2 标准曲线绘制
分别移取磷标准使用溶液(每毫升相当于50μg磷)0.0mL、1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL、6.0mL,置于50mL容量瓶中,加水至15~20ml,依次加入2,4―二硝基酚指示剂2滴,用前述稀氢氧化钠溶液和稀硫酸(1.2.2)溶液调节pH 值至溶液刚呈微黄色,以标准曲线零管为参照。加入10.00mL钒钼酸铵溶液,加蒸馏水稀释至刻度,摇匀,静止30min后,在分光光度计波长440nm处用2cm光径比色皿,以零管溶液作参比调节仪器零点,进行比色,测定各标准溶液的吸光度,并绘制标准曲线。
2.3.3 未知样品中磷的测定法
将瓷蒸发器在火上加热灼烧、冷却,准确称取均匀样品0.3(精确0.0001)g,在火上灼烧成炭分,再于550℃下成灰分。直至灰分呈白色为止(必要时,可在加入浓硝酸湿润后再灰化,有促进样品灰化至白色的作用),加稀盐酸(1+1)10mL及硝酸2滴,在水浴上蒸干,再加稀盐酸(1+1)2mL,用水分数次将残渣完全洗入100mL容量瓶中,并用水稀释至刻度,摇匀,过滤(如无沉淀则不须过滤)。取滤液5mL(视磷量多少定)置于50mL容量瓶中,以空白试验溶液作参比调零,以下同标准曲线绘制。
同时做样品空白试验。
3 结果与讨论
3.1 标准曲线及线性关系
用本法和国标法同时做磷标准曲线系列, 国标法磷含量在磷0~10μg的标准系列得到的吸光值低,而且不时出现“跳管”现象,线性关系差,不能满足测量需要;本法磷含量在0~450μg范围时符合比尔定律,具有良好的线性关系,其相关系数r=1.000,回归方程为改进后的方法标准曲线显色明显,吸光度大,灵敏度高。
3.2 准确度试验
分别称取国家标准参考物质奶粉(GWB10017),鸡肉(GWB10018),按照本法进行样品检测,6次测定的平均值均与标准参考值相符。内,测定值的相对标准偏差在2.41%~2.61%之间。这表明本方法具有良好的准确度,样品分析结果准确可靠。
3.3 加标回收实验
选择上述2个已知本底的标准物质作为样品,每份样品中添加低、高2个不同含量的磷标准溶液,按本法分别测定2次其含量并计算回收率。由此表看出平均回收率在94%~97%之间,符合分析方法要求。
4 结论
建立钒钼黄比色法测定食品中磷的检测技术具有在显色前预先调节消解液酸度,加入较稳定显色剂和曲线线性较好的优点,与国标法相比,操作方便,重现性和准确度较好,避免了有毒试剂对试验人员的危害及对环境的污染,故而适用于食品中磷的测定。
篇14:环境友好磷化镍催化剂的HDN 性能研究论文
环境友好磷化镍催化剂的HDN 性能研究论文
1 实验部分
1.1 实验药品
随着人们环保意识的增强对油品中的硫氮含量要求越来越严格,传统的催化剂已不能满足日益提高的要求。过渡金属磷化物与 TiO2改性γ-Al2O3作为一种新型的加氢催化剂有着优越的潜力[1,2]。本文采用原位还原技术制备出 Ni2P/TiO2-Al2O3催化剂,以喹啉为模型化合物对催化剂的加氢脱氮性能进行评价,结果表明该催化剂具有优良加氢脱氮效果,应用前景非常广阔。
1.2 催化剂的制备
1.2.1 TiO2-Al2O3复合载体的制备
将一定量的'钛酸四正丁酯溶解在无水乙醇中,加冰醋酸使之与钛酸四正丁酯形成螯合物,得到颗粒细小且均匀的胶体溶液。将无水乙醇、去离子水以及盐酸的混合液溶滴加到溶胶中,加入一定量的模板剂,搅拌 2 h;缓慢加入 A12O3水溶液,形成坚硬凝胶,放入干燥箱中,在 120 ℃下恒温干燥 24 h。将制得的晶体研成粉末后放入马弗炉中 550 ℃恒温焙烧 4 h,得到 TiO2-Al2O3复合载体。对应不同钛铝比,制备了四种载体,其 TiO2与 A12O3比分别为 1∶2、1∶4、1∶6 和 1∶8,将其分别记为 TA12、TA14、TA16、TA18。
1.2.2 催化剂的制备
将计量好的硝酸镍和磷酸二氢铵溶于去离子水中,将溶液逐滴滴加到钛铝复合载体粉末上。室温下浸渍 12 h,在干燥箱中 120 ℃恒温 12 h,再于马弗炉中程序升温至 550 ℃焙烧 4 h,制得催化剂前驱体。前驱体氧化镍的还原在连续固定床高压微反装置上进行,首先将催化剂前驱体压片破碎,采用程序升温法进行还原,得到 Ni2P/TiO2-Al2O3催化剂。制得磷化镍负载量不同的载体,其负载量分别为10%、15%、25%和 35%。
2 结果与讨论
2.1 催化剂活性评价
2.1.1 不同 TA 摩尔配比的复合载体对催化剂 HDN活性的影响
以含 1%(wt)喹啉的正十二烷溶液为模型化合物,考察催化剂的 HDN 活性,在反应压力 3.0 MPa,温度 360 ℃,氢油比 500,空速 3.0 h-1的条件下进行 HDN 反应。
2.1.2 模板剂用量对催化剂加氢脱氮性能影响
模板剂对复合载体的结构有着重要影响,模板剂的加入对改善载体的比表面积和孔结构起重要作用。本实验以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,以模板剂和钛酸丁酯摩尔比分别为 1/2,1/3,1/5,1/8 和 1/10 的复合载体制成 Ni2P/TiO2-Al2O3催化剂,考察不同模板剂用量对催化剂加氢活性的影响,选用 TA14 载体,Ni2P 负载量为 25%( wt)的催化剂进行实验,在反应压力 3.0 MPa,温度 360 ℃,氢油比 500,空速 3.0 h-1的条件下进行 HDN 反应。
2.1.3 活性组分负载量对催化剂 HDN 活性的影响
活性组分是催化剂主要活性中心,负载量不同对催化剂活性有较大的影响,实验中进一步考察活性组分负载量对催化剂 HDN 性能的影响,实验采用磷化态的 Ni 作为催化剂的活性组分,镍磷摩尔比为 2:1.3,分别采用 10%,15%,25%和 35%(wt)的Ni2P 活性组分负载量,并以 TA14 作为载体,考察Ni2P 活性组分负载量对催化剂活性的影响,在反应压力 3.0 MPa,温度 360 ℃,氢油比 500,空速 3.0 h-1的条件下进行 HDN 反应。
3 结 论
(1)试验结果表明:制备复合载体最佳钛铝比n(Ti)/n(Al)=1/4,在压力为 3 MPa,体积空速为 3 h-1,氢油体积比为 500,反应温度为 360 ℃的条件下,催化剂的加氢脱氮活性最高,可达 98%。
(2)复合载体制备过程中模板剂用量对Ni2P/TiO2-Al2O3催化剂的加氢脱氮性能的影响显著,确定模板剂和钛酸四正丁酯最优摩尔比为 0.2。
(3)当负载量为 25%(wt)时,达到了 Ni2P 在TA14 载体上的分散阚值,此时 Ni2P 催化剂的 HDN活性达到最大。
篇15:相变储能石膏基材料制备及性能研究论文
相变储能石膏基材料制备及性能研究论文
相变材料在发生相变过程中以吸收和释放热量的方式实现热量的储存和释放。相变材料在多项工程中的应用,可以使建筑物具有一定的储热能力,有助于建筑物内部温度的调控,满足环保和低碳的要求。
1.相变储能石膏基材料制备工艺的确定
1.1浸渍温度的确定
本实验浸渍环境为常压,浸渍时间为10min,70℃时的容留量是50%时的3.4倍,浸渍温度对普通纸面石膏板的容留量影响较小。从趋势来看,浸渍温度为70℃的容留量较50%容留量大。由于70℃时温度比较高,石膏板的表面吸附能比较大,相变材料的内部分子更为活跃,吸附量自然要大些。因此,在条件允许的情况下浸渍温度宜优先选用70℃。
1.2浸渍时间的确定
根据相关的文献本实验选取10min,30min,1h和2h四个时间,浸渍环境为常压,浸渍温度为70%。随着浸渍时间的增加,容留量逐渐增大;但是增加的幅度不一样大,在30min-1h直线的斜率最大,1h-2h的斜率又下降了,所以可以判断出浸渍时间为1h最好。出现这种状况的原因可能是随着浸渍时间的增加相变材料会发生泄漏。
1.3浸渍环境的确定
不论何种基体材料,负压环境下的容留量约为常压环境下的两倍。因此,在条件允许的情况下宜选择负压浸渍环境。这是由于在负压的环境下,石膏板内部的孔为真空状态更易吸入相变材料。综合上述实验结果,确定制备石膏基相变储热材料的工艺条件:浸渍温度:70℃,浸渍环境:负压,浸渍时间:1h。
1.4储热调温性能测试
制备两个体积大小完全相同的圆柱形石膏试样,成型时,在试样中心位置预埋温度传感器;养护后,40℃下烘至绝干。将其中1个试样浸渗至液态相变材料中,制备相变建筑石膏构件。将2个预埋有温度传感器的石膏试样放入17℃的恒温环境中,待试样温度达到17℃后,再将试样放置于35%的恒温环境中,通过试样中预埋的温度传感器采集温度数据,得到试样升温控制曲线;测试毕,再将试样从35℃恒温环境中取出,放入17℃恒温环境下,记录试样在降温过程中的温度变化,得到试样降温控制曲线。
1.5热稳定性分析
将制备的相变石膏板放入45℃干燥箱中加热30min,其后再将其放置于10%环境下冷却处理30min,即完成1次相变循环。每次循环均采用滤纸吸去渗出于石膏板表面的相变材料。如此反复进行250次相变循环,根据相变材料的渗出情况表征相变石膏板的热稳定性。
2.石膏基相变储热材料的容留量分析
2.1不同种类石膏基体和储热配方对容留量的影响
基体材料对容留量的影响较大,普通纸面石膏板的容留量是脱硫石膏板的两倍多;相变材料组分对容留量几乎没什么影响,当癸酸比例超过40%后,相变材料组分对容留量的影响不超过3%。由于脱硫石膏板更为密实得多,故普通纸面石膏板的容留量高得多。
2.2表面活性剂对容留量的影响
根据文献分析得知,本实验选取PVA(其掺量为相变材料的10%)和硬脂酸钠(掺量为2%)作为表面活性剂进行研究。表面分散剂可以提高材料的容留量,其中掺2%硬脂酸钠的影响较10%PVA大。由于硬脂酸钠是离子表面活性剂,与石膏板块可以互相进行交换,而聚乙烯醇是非离子表面活性剂,因此硬脂酸钠更多地附在石膏板表面,从而提高其容留量。
3.相变储能石膏基材料制备性能分析
3.1SEM分析
图1所示为浸渗前后石膏板的SEM照片。从浸渗前的SEM照片可以看出,石膏晶体呈针状,且互相搭接交错。微观条件下,可以明显的看出石膏板内存在着大量微米级孔结构。浸渗后,相变材料可以有效填充于石膏板的微孔结构中。
3.2渗出稳定性分析
扩散一渗出圈法测试原理是测试相变储能材料渗出圈的平均直径超出测试区域直径的百分比,一般认为扩散一渗出圈百分比小于15%,即可认为是稳定的。随着吸附量的'增大,相变石膏板的渗出程度不断增大。当石膏板的吸附量约小于22%时,其渗出稳定性较好。
3.3储热调温性能分析
纯石膏试样的升温速率明显要大于相变石膏试样的升温速率,纯石膏从17℃至35℃所需时间为14400s,即4h;相变石膏试样所需时间为19463s,约5.4h,相变石膏试样耗时要比纯石膏试样耗时长约1.4h。通过分析得知,纯石膏试样降温速率与相变石膏试样相比较快,仅需约6000s(约1.67h),就降温至17℃,而相变石膏试样直到14000s(约4h)后才降温至预设温度,整整延迟了约2.22h。相变石膏试样在降温过程中出现了轻微的过冷现象,但并不影响其使用。采用物理浸渍法制备相变储能石膏材料可以提高单位体积石膏的潜热储热量。当温度升温至相变温度点时,石膏孔结构内的相变材料会发生固一液相变,利用其自身潜热将部分热量储能起来,直到完成固一液相变后,温度才得以继续上升。温度下降后,被储存起来的潜热又能够重新释放出来,对试样温度进行补充。相变储能石膏试样良好的储放热性能能够实现热量在时间和空间上的转移,有效降低温度的波动幅度,具有较好的控温特性。
3.4DSG分析
相变储能石膏板的相变温度范围为24.0-30.1℃,与相变材料相变温度范围23.7-29.6℃相差不大。相变材料的相变潜热为137.9J/g,根据石膏基体和脂肪酸相变材料的质量比5:1,得到相变储能石膏板的理论潜热为22.98J/g。实际测量值为22.5J/g,与理论值接近。因此,采用物理浸渍法制备相变储能石膏板,脂肪酸相变材料的热性能没有受到影响。
3.5热稳定性分析
制备相变材料容留量为20%的相变石膏板,通过分析可知,随着相变循环次数的增大,相变材料的渗出量逐渐增大。但250次相变循环后,相变石膏板质量损失率仅为2.5%,石膏板表面无相变材料渗出的油腻感,说明浸渗法制备的相变储能石膏板热稳定性良好,具有良好的相变循环耐久性。
4.结语
在相变储能石膏基材料制备的过程中,文章采用物理浸渍法制备,对制备的相变储能石膏板的渗出稳定性、储热调温特性以及相变循环使用耐久性进行了测试和表征。相变材料可以有效填充于石膏板的微孔结构中,帮助工程实现环保、低碳的要求。
篇16:海拔对离心泵吸入性能的影响研究论文
海拔对离心泵吸入性能的影响研究论文
离心泵广泛应用于各种油料的输送,约占泵总量的70%~80%。在高原环境下,大气压力随海拔的提升不断降低,离心泵吸入口压力相应减小,吸入能力下降影响泵正常工作,导致工作效率降低。定量分析离心泵在不同海拔下的工作性能及变化规律,应进行实地实验,然而实地实验受场地等因素限制,设备展开、调试及撤收等较为困难,难以实施。因此,本文利用海拔与大气压力之间的关系,采用模拟的方法对离心泵在不同海拔下的工作性能进行实验研究。
1实验装置及方法
1.1实验装置
1.1.1泵
实验中使用的泵主要是离心泵和真空泵。离心泵为非自吸式,由发动机驱动,为实验研究对象;真空泵是水环式,由电动机驱动,用来对真空罐抽真空。
1.1.2含气率测试仪
为准确快速地监测、采集实验数据,采用了含气率测试仪。该测试仪基于电容探测法设计而成,其基本原理是在管路上布置电容器,电容值的大小与气液混合物的介电常数以及探针与液体接触的长度有关。当探针与被测流体接触长度发生变化,其输出电容值也发生变化,通过测量输出的电容值可推算出混合物的比率。含气率测试仪主要包括电容传感器和电容电压转换电路两大部分。电容传感器的两极由2根涂有聚四氟乙烯涂层的探针钢丝制成。电容电压转换电路由两部分组成:一是电容电压转换部分,采用CAV424芯片将电容转化为标准电压信号,可输出1~4 V标准电压;二是放大电路,采用AM401将前面的输出信号放大,提高采集系统的分辨率。
1.1.3真空罐
真空罐是实验中控制泵吸入口真空度的重要设备,由Q235-B型钢焊接而成,高3 m,直径1.35 m,容积4.3 m3,净重1 584 kg,设计温度0 ℃,设计压力1.1 MPa,耐压实验压力1.38 MPa,最高允许工作压力1.05 MPa。罐身配备有真空表及液位计,真空表的测量范围为0~0.09 MPa,测量精度0.001 MPa;液位计最高液位为3 m,精度0.1 m。
1.2实验流程
离心泵进出口管线通过DN100钢管与真空罐相连,形成一个封闭的循环系统。实验时,将管路及离心泵内充满清水,真空罐内注入约3/4的清水,实测水温32~34 ℃。首先利用真空泵对真空罐抽真空,通过蝶阀的开关控制真空管路与真空罐的互通,通过真空表的读数来确定真空罐内的气压值,待真空罐内气压达到指定数值时,关闭蝶阀。通过控制真空度来模拟不同海拔下的大气压力,实现离心泵吸入口压力的调整,进而实现泵高原吸入性能模拟实验。
1.3 实验方法
地理学中将平均海拔超过1 000 m的.广袤地区称为高原。机械设备通常将海拔2 500 m作为正常使用的分界点。为了能够准确对比离心泵吸入性能的变化规律,本文选取海拔0,1 500,2 000,2 500,3 000 m作为实验点。由表2可见,海拔每升高500 m,对应真空度约上升0.005 MPa。对应本文选取的海拔,真空罐内的真空度依次增大0,0.015,0.02,0.025,0.03 MPa。
由于真空度高于0.025 MPa、发动机转速超过1 600 r/min后,泵机组出现了剧烈抖动现象,为避免继续升速后损坏实验设备,各海拔下均选取泵机组发动机转速为1 100,1 200,1 300,1 400,1 500,1 600 r/min进行实验。泵由发动机经过增速器驱动运行,增速比为1.52,对应的泵转速为1 672,1 824,1 976,2 128,2 280,2 432 r/min,在各转速下测试泵入口持液率数据。
实验按照GB/T 3216—2005《回转动力泵 水力性能验收试验1级和2级》[13]、GB/T 18149—2000《离心泵、混流泵和轴流泵水力性能试验规范 精密级》[14]和GB/T 13929—1992《水环真空泵和水环压缩机试验方法》[15]等国家标准规定的方法进行。
2实验结果
按照上述方法开展实验,获取离心泵在不同海拔和转速下的泵吸入口持液率曲线。因持液率曲线较多且规律类似,本文只列出各海拔下泵转速为1 824和2 280 r/min时的持液率数据,并以海拔0 m、泵转速2 280 r/min时的持液率数据曲线为例对实验过程进行说明。700 s时发动机挂泵,因泵入口流体被吸走且后续流体未能及时补充,此时泵吸入口流体含量迅速降低,所以瞬间泵吸入口处气体含量急剧增大,而后随着管内流体的不断流动补充至泵吸入口处,持液率慢慢回升直至基本稳定于一固定值。2 250 s时,发动机与泵连接断开,泵吸入口持液率上升,因泵停止运转,而后续流体仍然继续流动,泵吸入口管线内瞬间充满流体,造成吸入口持液率大幅上升,而后随着流体流速的下降,持液率数值恢复至实验初始状态。
3数据分析
整理泵在不同海拔和转速下含气率测试仪输出的电压值 β ,计算泵吸入口持液率 α 和泵吸入口持液率变化率 γ ,得到泵在不同真空度下的持液率变化规律。
离心泵吸入口持液率 α 和持液率变化率 γ 的数值可以发现,泵吸入口的持液率符合以下规律:①不同海拔、相同转速下,泵的持液率随海拔的提升不断降低,即海拔越高,泵吸入口的持液率越低,海拔每升高500 m,泵吸入口持液率下降2%~5%;②相同海拔、不同转速下,泵的持液率随转速提高呈降低趋势,即泵的转速越高,泵吸入口持液率越低。
泵转速不变,海拔升高时,因大气压力 P 降低,而高差 Z 与动能 0.5ρv入2均不变,导致离心泵吸入口压力 P入降低,离心泵的吸入能力下降,泵吸入口持液率降低。海拔不变,泵转速升高时,泵吸入口流体流速升高,流体动能升高,若要继续保持方程两端平衡,则吸入口压力与流体密度至少有一项需要减小;若吸入口压力降低,则与第一种情况相同;若流体密度减小,则说明液体内混入气体,即吸入口持液率降低。
4结论
通过一系列不同海拔和转速下泵高原吸入性能模拟实验,获取了离心泵在不同海拔和转速下泵吸入口持液率,生成了泵的持液率变化曲线,分析实验数据得出以下结论:
1)不同海拔、相同转速下,泵的持液率随海拔的提升不断降低,即海拔越高,泵吸入口持液率越低,海拔高度每升高500 m,泵吸入口持液率下降2%~5%;
2)相同海拔、不同转速下,泵的持液率随转速提高呈降低趋势,即泵的转速越高,泵吸入口持液率越低;
3)随着泵吸入口持液率降低,泵内吸入气体增加,泵内流体流动状态不稳定,泵出入口压力及流量波动剧烈,泵机组工作状态趋于不稳定。
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