Оптимизация текучести и прочности на разрыв магнитоуправляемой эпоксидной смолы

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 9629 (2023) Цитировать эту статью

260 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Ремонт подводных трещин является сложной задачей из-за дренажа и выхлопа, удержания суспензии в фиксированных точках и других проблем. Был разработан цементный раствор на основе эпоксидной смолы с магнитным приводом, который может осуществлять направленное движение и удерживать раствор в фиксированной точке под действием приложенного магнитного поля. В данной статье основное внимание уделяется текучести и свойствам суспензии на растяжение. Во-первых, в ходе предварительного предварительного исследования были определены основные факторы, влияющие на коэффициенты. Затем с помощью однофакторного эксперимента определяют оптимальный диапазон каждого фактора. Кроме того, для получения оптимального соотношения применяется метод поверхности отклика (RSM). Наконец, суспензия характеризуется микро. Результаты показали, что индекс оценки F, предложенный в этой статье, может хорошо оценить взаимодействие между текучестью (X) и прочностью на разрыв (Y). Модель регрессии 2FI и модель квадратичной регрессии разработаны с учетом текучести и прочности на разрыв в качестве значений отклика, а также содержания эпоксидной смолы (ER), водоцементного соотношения, содержания Fe3O4 и содержания сульфоалюминатного цемента (SAC) в качестве влияющих факторов и имеют разумные значения. удобство и надежность. Зависимость степени влияния влияющих факторов на величину отклика X и величину отклика Y в порядке возрастания составила: содержание ЭР > водоцементное соотношение > содержание ПАВ > содержание Fe3O4. Шлам с магнитным приводом, изготовленный в оптимальном соотношении, может достигать текучести 223,31 мм и прочности на разрыв 2,47 МПа. Это с относительными ошибками 0,36% и 1,65% от прогнозируемых моделью значений. Микроскопический анализ показал, что цементный раствор на основе эпоксидной смолы с магнитным приводом имел благоприятную кристаллическую фазу, морфологию поверхности и структурный состав.

В условиях быстрого роста мировой строительной отрасли планируется и строится большое количество объектов инфраструктуры. Многие подводные бетонные конструкции, находящиеся в эксплуатации, подвержены образованию трещин и дыр из-за циклов замораживания-оттаивания1,2,3, циклов сухого и влажного строительства4,5, сульфатной и хлоридной эрозии4,6,7, что приводит к значительному ухудшению их эксплуатационных характеристик8. Хотя в качестве ремонтных материалов в строительной области широко применяются полимер-модифицированные цементные материалы9,10. Однако при ремонте и армировании подводных бетонных конструкций приходится сталкиваться с проблемами строительного дренажа и вытяжки, наклонными вверх трещинами и дефектами, низкой скоростью заполнения крошечных трещин и трудным удерживанием жидкого раствора в условиях движущейся воды, что делает эти ремонтные работы по-прежнему сложными11.

В настоящее время традиционные методы цементации под давлением не могут решить проблемы вентиляции, дренажа и удержания суспензии в фиксированных точках. Вдохновленные магнитными жидкостями, мы разрабатываем цементный раствор на основе эпоксидной смолы с магнитным приводом. Это позволит добиться направленного движения и удержания фиксированной точки под действием приложенного магнитного поля, как показано на рис. 1. Эта работа основана на принципе, согласно которому Fe3O4 может «управляться к цели» под действием магнитного поля12. Жидкость с магнитным приводом и свежими свойствами суспензии обладала способностью заполнять, перемещаться и сопротивляться сегрегации13,14,15, что может преодолевать силу тяжести для ремонта наклонных вверх трещин и дефектов16. Лю и др.16 разработали магнитный эпоксидный цементный анкерный материал с антигравитационной самосходимостью, направленным потоком и контролируемой в реальном времени вязкостью раствора под действием магнитного поля, а также исследовали механизм затвердевания раствора и закон микроскопического изменения пор. под действием магнитного поля, не предполагая исследования текучести и прочностных свойств тампонажного материала. Текучесть определяет диффузионную способность раствора и его прокачиваемость, которые являются ключевыми показателями эффективности цементного раствора17. Прочность на разрыв материала, отверждаемого на суспензии, предназначена для поддержания прочности ремонтного раствора плюс твердых частиц18. Однако по мере увеличения прочности на разрыв текучесть раствора часто снижается19. Предварительное предварительное исследование показало, что с изменением содержания ER, водоцементного соотношения и содержания Fe3O4 изменения текучести и прочности раствора вели себя противоположно. Следовательно, для получения оптимизированного соотношения требуется оптимальное соотношение ремонтных материалов с использованием соответствующих методов экспериментального проектирования. Это необходимо для того, чтобы хорошо сбалансировать текучесть и прочность на растяжение цементного раствора на основе эпоксидной смолы с магнитным приводом.