呋喃樹脂混凝土力學(xué)性能與電解槽結(jié)構(gòu)計算研究.pdf

1、樹脂混凝土是一種以樹脂作為粘接材料，將不同粒徑的集料充分混合、成型、固化而成的復(fù)合材料。相對于傳統(tǒng)的水泥混凝土而言，它有著優(yōu)良的耐腐蝕性能，是制作長期處于腐蝕介質(zhì)環(huán)境中工作的電解槽的理想材料。目前，由呋喃樹脂混凝土和乙烯基酯樹脂混凝土制作的電解槽已取代水泥混凝土電解槽，并得到越來越廣泛的應(yīng)用。呋喃樹脂混凝土相比于乙烯基酯樹脂混凝土有著明顯的價格優(yōu)勢，但其力學(xué)性能相對較差，有待進(jìn)一步提高。另一方面，樹脂混凝土電解槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計尚無規(guī)范可循。

2、目前有關(guān)樹脂混凝土電解槽的結(jié)構(gòu)計算工作中，往往只考慮了力荷載的作用，忽略了工作溫度對材料屬性的影響和由溫度產(chǎn)生的熱應(yīng)力。同時，樹脂混凝土作為一種典型的粘彈性材料，其粘彈性行為在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計中也沒有加以考慮。本文以提高呋喃樹脂混凝土的力學(xué)性能和完善樹脂混凝土電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法為目的展開研究，主要工作與成果如下：
　?。?）基于樹脂混凝土的組分特征與增強(qiáng)機(jī)理，將樹脂混凝土視為顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，分析了影響樹脂混凝土強(qiáng)度的主要因素。

3、同時探討了級配設(shè)計方法。
　?。?）通過不同配方下呋喃樹脂混凝土的力學(xué)性能試驗，研究了骨料級配、呋喃樹脂選型、偶聯(lián)劑對呋喃樹脂混凝土力學(xué)性能的影響。研制得到的呋喃樹脂混凝土抗壓強(qiáng)度為64.13MPa，抗折強(qiáng)度為12.76MPa，彎曲彈性模量為15.3GPa，相比改進(jìn)前均得到了較大幅度的提高。
　?。?）考慮溫度對材料屬性的影響以及溫度荷載，建立了不同工況下樹脂混凝土電解槽的三維熱-力荷載有限元仿真計算模型。計算發(fā)現(xiàn)，溫度荷載

4、對槽體應(yīng)力和位移的影響較大，甚至超過結(jié)構(gòu)荷載的影響。采用冪指數(shù)蠕變模型，計算得到了電解槽服役900h后的蠕變位移及應(yīng)力分布。分析發(fā)現(xiàn)，電解槽服役900h后槽體蠕變位移明顯，側(cè)壁位移最大值為彈性階段的2倍以上，但是應(yīng)力水平有所下降。
　?。?）根據(jù)計算確定的壁厚尺寸，制作了相應(yīng)電解槽。進(jìn)行了樹脂混凝土電解槽整體結(jié)構(gòu)荷載試驗分析。模擬電解槽實際工況，設(shè)計了荷載試驗方案，測量了槽體表面的溫度分布和側(cè)壁的橫向位移。結(jié)果表明，槽體結(jié)構(gòu)完好，