碳纳米管增强火山灰基地聚合物的制备与性能表征

为研究多壁碳纳米管对火山灰基地聚合物的增强效果与机理，通过显微观察和图像识别对比了不同超声时间多壁碳纳米管分散液中团聚体的数量和面积，确定了适宜的超声分散时长；以不同顺序混合分散液、碱激发剂溶液和火山灰制备地聚合物，通过所得浆体的稠度试验、硬化试件的三点弯曲试验、单轴压缩试验研究了不同掺量、不同种类的多壁碳纳米管对地聚合物工作性能与力学性能的影响，并利用扫描电子显微镜-能谱仪、压汞试验对地聚合产物的微观形貌和孔隙结构进行表征。分析结果表明：随着超声时间的增加，多壁碳纳米管的分散效果改善明显，45 min超声后超过85%的团聚体面积减小至0～100μm²,总团聚体面积占比小于1%,且平均面积小于50μm²;先添加多壁碳纳米管分散液再添加碱激发剂溶液的材料混合顺序更有利于纤维的均匀分散和地聚合物工作性能的保持；多壁碳纳米管在0.10%质量掺量时，对火山灰基地聚合物流动度影响不大，且能够有效提升其力学性能；功能化的多壁碳纳米管由于具有更强的亲水性和润湿性，对浆体工作性能的影响更轻微，对硬化试件力学性能的提升更显著，28 d时抗折、抗压强度较参照组最...     

基于机器学习算法的沥青路面原位密度预测模型

利用探地雷达(GPR)进行沥青路面原位密度检测时，回归模型和电磁混合理论模型通常被用来建立密度和介电常数的关系，然而现有的模型对精确的参数校准要求较高且精度有限。为了进一步提升沥青路面原位密度预测精度，研究基于机器学习算法的密度预测模型，首先搭建了GPR测试平台，采用2.2 GHz探地雷达天线采集室内沥青混合料试件及现场沥青路面的电磁波反射信号；进而基于平均减法算法和有限冲击响应带通滤波器消除了信号零偏和部分环境噪声，基于反射振幅法对介电常数进行计算；收集了来自文献调研、室内试验、现场检测的124组密度数据，基于极限梯度提升(XGBoost)算法建立了密度预测模型，采用5折交叉验证对数据集进行深度学习，并利用贝叶斯超参数优化(BHPO)获得了最优的模型超参数组合；最后利用现场检测数据对模型进行测试，并对各输入参数进行重要性分析。结果表明：对信号进行消除零偏和环境噪声处理后，密度预测百分比误差显著下降，室内试验误差达到了2.9%,现场检测误差达到了3.0%;不同沥青混合料反射信号的主要差异在于峰值振幅的位置和数值大小，密级配沥青混合料介电常数值要大于开级配沥青混合料；BHPO有效提升了X...     

3D打印模拟月壤道路材料制备与性能研究

为了制备可用于3D打印的模拟月壤道路材料,对月球原位资源利用进行初期探索,以水胶比0.28~0.32的BH-1模拟月壤地聚合物浆体为打印墨水,采用动态剪切流变试验测试了打印温度在40℃~80℃下浆体的流动曲线,通过宾汉姆模型拟合得到了屈服应力和塑性黏度2个流变参数,以上行流动曲线和下行流动曲线计算得到的触变环面积表征材料的剪切破坏特性。利用3D打印机的送料机构研究了浆体的可挤出性和施工时限,并确定了二者与流变参数的关系。提出了一种利用三维轮廓扫描仪提取3D打印试件表面三维点云,进而获取材料整体变形和表面纹理的测试方法,以对材料的可建造性进行定量评价。最后研究了不同填充率对3D打印试件力学性能和打印效率的影响。结果表明:BH-1模拟月壤地聚合物浆体呈剪切变稀特性,屈服应力和塑性黏度随水胶比增大而减小,随静置时间延长而增大,且打印温度越高,增长速度越快;能够完成挤出的材料屈服应力上限值为1 090 Pa,塑性黏度为11.5 Pa·s;水胶比越大,打印温度越低,对应的材料可挤出性越强,施工时限越长;提升打印温度有利于提升材料的可建造性,在所有试验组中,水胶比为0.32,打印温度为80℃时可以在满足可挤出性和较长施工时限的前提下,有效控制打印试件的变形;降低填充率会导致材料力学性能下降,但是能够提升3D打印速度,节约材料。