执行加载-卸载循环是机械稳定颗粒骨料的关键预处理步骤。通过实验室压力机重复施加和释放压力，迫使颗粒重新排列成最稳定的构型。此过程可在实际实验开始前消除松散堆积缺陷，确保后续测量反映真实的压力溶解行为，而不是机械沉降。
加载-卸载循环的核心功能是在测试前耗尽不可逆的颗粒重排。通过稳定骨料结构并消除“晃动”颗粒，该方法保证了未来的蠕变数据既准确又可重现。
稳定机制
消除“晃动”颗粒
在新的颗粒样品中，许多颗粒堆积松散，接触点很少。这些被称为晃动颗粒。
在没有干预的情况下，这些颗粒是不稳定的，容易移动。加载-卸载循环迫使这些松散的颗粒锁定到位，有效地消除了系统中的“松弛”。
最小化不可逆重排
首次施加压力时，颗粒会显著移动以适应载荷。这被称为不可逆重排。
通过执行多次循环，您可以在实验开始之前强制进行这种重排。目标是达到一个样品表现出弹性行为的状态，在卸载后恢复其形状，而不是进一步永久变形。
提高数据质量
隔离蠕变数据
压力溶解实验测量的是蠕变，即随时间发生的缓慢变形。如果样品不稳定，机械沉降将与化学蠕变同时发生。
加载-卸载循环消除了机械沉降的干扰。这确保了实验期间测量的任何变形都归因于压力溶解过程，而不是颗粒简单地落入孔隙中。
确保可重现性
科学严谨性要求实验在相同条件下产生一致的结果。未经预循环的样品具有随机的堆积结构，会不可预测地沉降。
循环处理标准化了骨料的起始条件。这使得您能够在多个样品制备中生成可重现的数据。
理解重复的必要性
为什么单次加载不足够
施加一次压力不足以稳定骨料。单次加载会压实样品，但在卸载时，会发生轻微的移动，从而产生新的不稳定性。
需要重复循环来“稳定”系统。它逐渐减小重排的幅度，直到样品达到一个明确的“锁定”点。
跳过循环的后果
省略此步骤会在您的结果中引入显著误差。实验的初始阶段很可能显示出纯粹的机械快速变形。
这会导致蠕变速率出现假阳性。您可能会将机械压实解释为快速化学反应，从而歪曲您对材料性能的理解。
优化您的样品制备
为了在压力溶解实验中充分利用您的实验室压力机，请考虑您的具体数据要求：
- 如果您的主要重点是获得纯蠕变速率：确保您循环加载，直到位移曲线重叠，确认机械沉降已完全耗尽。
- 如果您的主要重点是比较不同的骨料：在所有样品中标准化加载-卸载循环的次数，以确保一致的比较基线。
通过严格应用这些循环，您可以将松散的颗粒集合转化为稳定的实验介质。
总结表：
| 特征 | 对颗粒骨料的影响 | 对实验的好处 |
|---|---|---|
| 晃动颗粒 | 消除松散颗粒和移动 | 消除机械松弛和不稳定性 |
| 重排 | 强制早期发生不可逆沉降 | 实现弹性行为以进行一致的测试 |
| 数据隔离 | 将机械噪声与化学蠕变分离 | 确保准确测量真实的压力溶解 |
| 可重现性 | 标准化起始堆积结构 | 保证多个样品结果的一致性 |
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参考文献
- Yves Bernabé, Brian Evans. Pressure solution creep of random packs of spheres. DOI: 10.1002/2014jb011036
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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