水泥胶结钙质砂,导热系数,影响因素,热探针法,计算模型 ," /> 水泥胶结钙质砂,导热系数,影响因素,热探针法,计算模型 ,"/> 水泥胶结钙质砂导热系数的影响因素试验研究

岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S1): 88-96.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0642

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

水泥胶结钙质砂导热系数的影响因素试验研究

曾召田1,梁珍1,孙凌云2,付慧丽1, 3,范理云1, 2,潘斌1,于海浩1   

  1. 1. 桂林理工大学 广西岩土力学与工程重点实验室,广西 桂林 541004;2. 贺州学院 建筑与电气工程学院,广西 贺州 542899; 3. 中国建筑西南勘察设计研究院有限公司,四川 成都 610051
  • 收稿日期:2021-04-28 修回日期:2021-07-06 出版日期:2022-06-30 发布日期:2022-07-13
  • 通讯作者: 孙凌云,女,1981年生,硕士,副教授,主要从事海洋地质工程方面研究。E-mail: sun11172021@163.com E-mail: zengzhaotian@163.com
  • 作者简介:曾召田,男,1981年生,博士,教授,博士生导师,主要从事环境岩土工程方面研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.42167020,No.41962014);广西自然科学基金(No.2018GXNSFDA281038;No.2019GXNSFAA245025)。

Experimental study on the influence factors of thermal conductivity of cement-bonded calcareous sand

ZENG Zhao-tian1, LIANG Zhen1, SUN Ling-yun2, FU Hui-li1, 3, FAN Li-yun2, PAN Bin1, YU Hai-hao1   

  1. 1. Guangxi Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004, China; 2. School of Architecture and Electrical Engineering, Hezhou University, Hezhou, Guangxi 542899, China; 3. China Southwest Geotechnical Investigation & Design Institute Co., Ltd. Chengdu, Sichuan 610051, China
  • Received:2021-04-28 Revised:2021-07-06 Online:2022-06-30 Published:2022-07-13
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (42167020,41962014) and the National Natural Science Foundation of Guangxi (2018GXNSFDA281038, 2019GXNSFAA245025).

摘要:

为了探讨水泥掺量Ps、水灰比W/CW为水质量,C为水泥质量)、含水率w 等因素对水泥胶结钙质砂导热系数l的影响规律,基于热探针法测定了不同试验条件下水泥胶结钙质砂的导热系数,分析了各因素影响下导热系数的变化规律,运用电镜扫描技术阐释了上述变化趋势发生的微观机制;在此基础上,提出了考虑水泥掺量、水灰比、含水率3个因素共同影响的水泥胶结钙质砂导热系数计算模型。试验结果表明:(1)水泥胶结钙质砂的导热系数l显著大于天然钙质砂的l值,随着水泥掺量Ps的增加,l值递增,但增长幅度依次递减;(2)水泥胶结钙质砂导热系数l随含水率w 的增加而递增,呈正相关关系;水灰比W/C越大,l反而越小;(3)水泥胶结钙质砂内微孔隙大小、数量的变化从本质上决定了其宏观热传导特性,凝胶状水化产物连续填充其内部孔隙,引起其孔隙率降低,改善砂样内部传热,宏观表现为其导热系数l随着胶结程度的增加而递增;(4)综合考虑PswW/C的3个因素共同影响的水泥胶结钙质砂导热系数计算模型具有很好的适用性,相关系数R2 = 0.916 4。

关键词: 水泥胶结钙质砂')">

水泥胶结钙质砂, 导热系数, 影响因素, 热探针法, 计算模型

Abstract:

In order to investigate the influences of moisture content w, water cement ration W/C(W is water mass, C is cement mass) and cement content Ps on the thermal conductivity l of cement-bonded calcareous sand, thermal conductivity of cement-bonded calcareous sand under different test conditions were determined by thermal probe method. The change rule of thermal conductivity under the influence of various factors was analyzed, and the microcosmic mechanism of the change trend was explained by scanning electron microscope (SEM). On this basis, a calculation model of the thermal conductivity of cement-bonded calcareous sand, which takes into account the water content, water cement ratio and cement content, was proposed. The experimental results show that the thermal conductivity of cement-bonded calcareous sand is significantly higher than that of natural calcareous sand. The l value of former increases with increasing the cement content, but the increase rate decreases in turn. The l value of cement-bonded calcareous sand increases with increasing water content as positive correlation. However, a larger W/C leads to a smaller l. The results of SEM show that the macroscopic thermal conduction characteristics of cement-bonded sand depend on the variation of size and quantity of its micro-pores. The gel-like hydration product continuously fills the internal pores of the bonded sand, causing a reduction in porosity and thereby improving internal heat transfer of the sand sample. At macro level, the thermal conductivity increases with the increase of degree of cementation. Finally, the novel calculation model for the thermal conductivity of cement-bonded sand having a comprehensive consideration for Ps, w, and W/C has a good applicability, whose coefficient of determination R2 is 0.916 4.

Key words: cement-bonded calcareous sand, thermal conductivity, influence factors, thermal probe method, calculation model

中图分类号: 

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