【摘 要】
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月球基地建设是未来月球探索的重要目标,利用原位资源进行月球建设是较好的一种选择,这种方法可有效降低月球开发建设的风险和成本,所以利用模拟月壤为原料制备月壤地聚合物。进行模拟月壤及其地聚合物的力学性能试验,分析固化机理,为未来月球基地建设提供试验数据。论文在不同环境温度和不同NaOH掺量下对模拟月壤进行无侧限抗压强度试验、三轴压缩试验、X射线衍射试验和扫描电镜试验。主要研究内容如下:（1）选取2.5
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月球基地建设是未来月球探索的重要目标,利用原位资源进行月球建设是较好的一种选择,这种方法可有效降低月球开发建设的风险和成本,所以利用模拟月壤为原料制备月壤地聚合物。进行模拟月壤及其地聚合物的力学性能试验,分析固化机理,为未来月球基地建设提供试验数据。论文在不同环境温度和不同NaOH掺量下对模拟月壤进行无侧限抗压强度试验、三轴压缩试验、X射线衍射试验和扫描电镜试验。主要研究内容如下:（1）选取2.5%、5.0%、7.5%、10.0%和12.5%五种含水率,进行无侧限抗压强度试验,含水率为7.5%时的抗压强度较大。（2）在0.0%、0.8%、1.6%、2.4%、3.2%、4.0%NaOH掺量和-10℃、20℃、60℃环境温度条件下,对模拟月壤地聚合物进行无侧限抗压强度试验。当温度为60℃时,4.0%NaOH掺量的试样无侧限抗压强度的提高效果较好;当温度为-10℃时,NaOH的掺入对试样的抗压强度有抑制作用,负温环境中,没有掺入NaOH的模拟月壤试样的强度较大。（3）在围压为0.8 MPa、1.6 MPa、2.4 MPa和环境温度为-15℃、-10℃、-5℃、20℃、60℃条件下进行三轴压缩试验。其中在-15℃、-10℃和-5℃的温度条件,进行了加入纯水制成冻结模拟月壤试样试验;在温度条件为20℃和60℃时,采用4.0%NaOH掺量下的模拟月壤制成模拟月壤地聚合物进行试验。冻结模拟月壤的偏应力-轴向应变曲线表现为应变硬化特性,随着轴向应变的增大,试样开始发生体缩现象,体应变在增大一段时间后保持相对稳定;模拟月壤地聚合物的偏应力-轴向应变曲线表现为应变软化的特性,随着轴向应变的增大,体应变呈现先增大后减小的规律,最后试样发生体胀现象。不同试验条件下的偏应力-轴向应变曲线均可分为压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段。（4）当温度一定时,随着围压增大,试样的弹性模量逐渐增大,泊松比逐渐减小,起裂应力和损伤应力逐渐增大。在负温条件下,温度对模拟月壤的内摩擦角影响不明显,黏聚力和弹性模量随着温度的降低而增大;在正温条件下,模拟月壤地聚合物的内摩擦角随着温度的升高而减小,黏聚力和弹性模量随着温度的升高而增大。（5）通过X射线衍射试验和扫描电镜试验,分析模拟月壤地聚合物和冻结模拟月壤的微观结构,探究不同NaOH掺量和不同温度下的模拟月壤的固化机理。由试验结果可知,模拟月壤地聚合物产生的水化产物主要有水化硅酸钠和水化硅铝酸盐,随着温度的升高,生成的水化产物增多。图76 表13 参97
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