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3D打印岩体试样的高温挑战与性能响应

更新时间: 2024-10-23 16:08:10  查看次数: 101    
呋喃树脂胶的耐热性还不错,在温度不超过 100 摄氏度的时候,温度只是让呋喃树脂胶里的水分挥发了,并没有让呋喃树脂胶从固态变成液态,3D 打印岩体试样力学强度提高主要是因为水分汽化跑出去了,让呋喃树脂胶的浓度变高、黏聚力变强。当温度是 150 摄氏度的时候,从电镜扫描的图片能看到呋喃树脂胶比较均匀光滑地粘在 GS19 砂颗粒表面,颗粒状的胶水分布少了很多,胶膜也变薄了,能透过胶膜看到 GS19 砂颗粒的表面。
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3D 打印岩体试样力学强度降低主要是因为呋喃树脂胶在高温下汽化挥发了,只有很少的呋喃树脂胶干在 GS19 砂颗粒表面,颗粒之间的粘结程度大大降低。出现这种情况的原因是:呋喃树脂胶在高温下从固态变成液态,沿着 GS19 砂颗粒表面流动,覆盖面积变大了,同时胶水覆盖的厚度降低。颗粒和颗粒之间的粘结力由重新分布后变得更均匀的胶水提供,颗粒间粘结程度提高,所以 3D 打印岩体试样的力学强度显著提高。当温度到了 200 摄氏度到 250 摄氏度的时候,GS19 砂表面的胶膜没了,砂颗粒不再被胶水覆盖,露在外面。在砂颗粒表面出现很多“云状”的呋喃树脂胶干结的痕迹,有些 GS19 砂颗粒的表观结构碎了,不再完整。颗粒之间主要是嵌合在一起,因为高温作用,GS19 砂颗粒受热膨胀,颗粒之间的孔隙变小了。
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从 3D 打印岩体试样上磨出足够多的粉末用来做试验研究。因为 3D 打印岩体试样本来就是用很细的 GS19 砂粉末粘起来的,只用细砂纸就能从试样上磨出需要的样品,为了保证样品不被污染还具有代表性,从试样内部取样。样品装填得越紧密,样品之间接触就越好,热传导性也越好,这样有利于温度滞后现象变小。但是装填得太紧密又会阻碍气体的扩散或者逸出,所以把取的样品放进坩埚之后,轻轻敲一敲,让它变成均匀的薄层。看看不同温度作用后 3D 打印岩体试样抗压抗拉强度双曲线,从图里能发现,3D 打印岩体试样在高温作用后,抗拉和抗压性能有相似的变化规律,就是随着温度升高,3D 打印岩体试样的单轴抗压强度和劈裂抗拉强度都是先增大后减小,在温度达到 150 摄氏度的时候达到最大值。
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