免疫扩散试验

免疫扩散试验（共3篇）

免疫扩散试验 篇1

马传染性贫血病是由马传染性贫血病毒引起的马、驴、骡传染病, 其特征主要为间歇性发热、消瘦, 进行性衰弱、贫血和浮肿, 马传染性贫血病给养马业造成巨大经济损失, 此病病程复杂, 根据临床症状可作初步诊断, 但确诊还要进行实验室诊断。实验室诊断方法有补反试验、荧光抗体技术、中和试验、ELISA试验、琼脂凝胶免疫扩散试验等, 下面详细谈谈琼脂凝胶免疫扩散试验。

琼脂凝胶免疫扩散试验, 特异性强, 检出率高, 方法简便易于推广, 已列入我国检疫规程。

1 原理

将可溶性抗原于相应的抗体混合, 当两者的比例合适, 并有盐类存在时, 既有沉淀物出现, 这种现象叫沉淀反应。沉淀反应中的抗原叫沉淀原, 与沉淀原起反应的抗体叫沉淀素。主要采用双向双扩散试验, 即用已知抗原、阳性血清、待检血清在琼脂凝胶中进行免疫双扩散, 室温下作用24h, 当已知抗原和阳性血清之间出现明显沉淀线, 抗原和待检血清之间也出现沉淀线相连, 表明待检血清中有相应抗体。

2 材料准备

2.1 抗原

检测用抗原按说明书使用。

2.2 血清

2.2.1 检验用标准阳性血清

能与合格抗原在12h内产生明显致密沉淀线。

2.2.2 被检血清

不含防腐剂和抗凝剂的被检马属血清。

2.3 缓冲液

p H7.2 0.01mol/L的磷酸盐缓冲液 (PBS) 。

3 操作方法

(1) 制备琼脂板。取优质琼脂2.0g, 直接放入含有万分之一硫柳汞的100ml的PBS中, 用热水浴融化混匀。

(2) 将直径90mm的平皿放在水平台上, 每平皿倒入热融化琼脂液15~18ml, 厚度约2.5mm左右, 注意不要产生气泡, 冷却后加盖, 把平皿倒置, 防止水分蒸发。

(3) 打孔。反应孔现用现打。在固定位置上用七孔打孔器打孔, 打孔时要迅速压下, 用力不要过大。避免把平皿压碎。将切下的琼脂片取出, 勿使琼脂膜与玻璃面离动。抗原孔及外周孔均为5mm, 孔间距3mm。

(4) 封底。将平皿置酒精灯上均匀加热, 让琼脂板底的琼脂微溶。

(5) 滴加抗原和血清。在琼脂板上标上编号, 在七孔型的中央加抗原, 外周2、4、6孔加检验用的标准阳性血清, 1、3、5孔加待检血清, 加至孔满为止, 平皿加盖, 待孔中液体吸干后, 将平皿倒置, 以防水分蒸发, 琼脂板放入湿盒中。置15~30℃下进行反应, 逐日观察3d并记录结果。

4 结果判定

4.1 阳性

当检验用标准阳性血清孔与抗原孔之间只有一条明显致密的沉淀线时, 待检血清孔与抗原孔之间形成一条沉淀线, 或者阳性血清的沉淀线末端在毗邻的被检血清孔处向抗原孔侧偏弯者, 此种待检血清为阳性。

4.2 阴性

被检血清孔于抗原孔之间不形成沉淀线, 或者标准阳性血清孔与抗原孔之间的沉淀线向毗邻的待检血清孔直伸或向待检血清孔侧偏弯者, 此待检血清为阴性。

4.3 疑似

标准阳性血清孔与抗原孔之间的沉淀线末端, 似乎向毗邻待检血清孔内侧偏弯, 但不易判断是否应重检, 仍为可疑, 判为阳性。

在观察结果时, 最好从不同折光角度仔细观察平皿上抗原孔与待检血清孔之间有无沉淀线, 为了方便, 可在与平皿有适当距离的下方, 置一黑色纸, 有助于观察。

5 注意事项

(1) 制备琼脂板时注意不要产生气泡, 冷凝后加盖, 把平皿倒置, 防止水分蒸发。

(2) 琼脂用打孔器打孔后, 一定要对孔的底部进行封底, 以防血清渗漏。

(3) 向孔中加血清或抗原时, 均以加满而不溢出为度, 否则会影响反应速度。

(4) 在观察结果时, 最好从不同折光角度仔细观察平皿上抗原孔于待检血清孔之间有无沉淀线。

(5) 待检血清要求新鲜、清亮透明、无溶血、防止细菌污染, 并且防止反复冻融, 对冰冻的血清融化后, 用上下颠倒的方法混匀。

免疫扩散试验 篇2

Suard等人采用数值模拟的方法对小尺度单室门口处气体的温度和速度分布进行了研究,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比,两者结果基本一致。国内赫永恒等人设计了小尺寸房间及走廊条件下的烟气流动模型进行试验,并运用FDS火灾模拟软件对相同尺寸的房间及走廊模型烟气流动进行数值模拟,结果显示试验与数值模拟结果一致。笔者针对防护工程空间狭小、走廊较长、无法开设窗户等特点,根据相似原理搭建“单室-走廊”模型试验台和数据采集系统,以期得到防护工程单室火灾时烟气通过单室门流量走廊的烟气流量与单室内烟气层温度之间的关系。

1 试验台设计与搭建

1.1 试验台搭建

试验选择某防护工程的一个防火分区作为原型,由一个火源房间和长通道组成,中间为走廊(尺寸为60 m×2m×3m),火源房间尺寸为4.8m×3.0m×2.4m,房间开一个高2.0m、宽0.8m的门,没有窗户,走廊近火远端封闭。以模型与实体比例为1∶4建立模型。根据传热学相似理论和关键相似准则,可推导出模型火灾和原型之间所遵循的对应关系,模型与原型之间温度尺度为1∶1,时间尺度为1∶2 ,燃烧热尺度为1∶64。

1.2 火源及工况设置

模型试验的火源采用正庚烷作为燃料,采用直径分别为10.0、14.1、20.0cm的圆形油盘,分别放置100、200、300mL的燃料,并结合走廊宽度和高度的变化共进行了10个工况的试验,如表1所示。

1.3 数据采集系统及测点布置

本文只涉及温度采集系统,温度测量采用直径0.5mm的K型热电偶,经过采集模块处理后将数据显示在采集软件上,能够实时的采集、观察和储存各测点处的温度情况。单室内共布置3个热电偶树(T1~T3),在火源和墙壁的中央位置布置一束热电偶T1,其测量的温度即可以代表火源区外大部分位置的温度,为考虑壁面对其附近的气体温度的影响,在靠近壁面拐角处也相应的布置热电偶树T2,距两个壁面均为5cm,并在门口中央处布置一束热电偶T3。竖直方向上,单室内3个热电偶树均包含8个热电偶,自下至上分别为1#~8#热电偶,最上方距顶棚和最下方距地面均为2cm。

2 结果与讨论

2.1 门口向走廊扩散烟气流量计算

双区域模型认为火灾单室内分为上下两层:上层热烟气层和下层冷空气层,并且同一分层之内气体的物理参数值一致,热烟气与冷空气之间的卷吸只发生在交界面处。基于门口处的压力分布,通过推导可以计算得出门口处热烟气流出和冷空气流入的方程,如式(1)、式(2)所示。

式中:分别为流出和流入单室的气体质量流量,kg/s;Cd为流通系数,Steckler等人通过研究认为门口处流通系数为0.7;wo为单室门宽度,m;ρa、ρ∞分别为单室内热烟气和冷空气密度,kg/m3;g为重力加速度,m/s2,南京取9.795m/s2;HN为中性面高度,m;HD为单室内烟气层高度,m;Ho为单室门高度,m。

在方程(1)和(2)中,单室内热烟气层高度HD可以通过试验过程记录得到,忽略燃料的质量损失速率,根据质量守恒定律,认为流出单室的热烟气量和流入单室的冷空气量相等,即通过联立式(1)和式(2)可以计算得到中性面高度HN,最后将HN代入式(1)即可得到流出单室的烟气质量流量。

定义无量纲烟气流量m*,如式(3)所示。

式中:Ao为单室门面积。

无量纲单室内烟气层温度y,如式(4)所示。

式中:Ta、T∞分别为单室内热烟气层温度和冷空气层温度,K,所有试验在环境温度为307~310K时进行。

图1为单室流向走廊的无量纲烟气流量与单室内无量纲烟气层温度之间的关系。发现无论火源增长过程还是衰减过程,无量纲烟气质量流量增大(减小)随着无量纲烟气层温度变化遵循指数增长(衰减)规律,通过对试验数据拟合后,发现它们之间关系可用式(5)表示,拟合相关系数为0.989。

2.2 试验值与预测值对比

Wang和Quintiere基于理想点源火源及浮力羽流模型,建立了关于门口气体质量流量的经验方程,Quintiere和DenBraven通过模型试验测量了单室火灾时通过单室门口流向走廊的气体质量流量,将试验结果与Wang和Quintiere提出的经验方程预测结果对比发现,经验方程可以较好的预测试验结果,式(6)为经验方程。

式中:λ为卷吸系数,取0.5;w为门的无量纲宽度,w=W/Ho。

图2为试验结果与Wang和Quintiere提出的经验方程的预测结果对比及二者之间的误差绝对值。

可以看出,试验结果与预测结果总体发展趋势一致,均遵循指数发展规律。在y<1.5的区域内,试验值与预测值基本相同,当y>1.5时,试验结果与预测结果的差值随无量纲烟气层温度的增大而逐渐增大,二者之间误差值均在15%以内。将试验数据和经验模型预测值进行对比,研究二者之间的关系,图3为试验值与经验公式预测值之间的变化关系。将两类数据进行拟合后发现试验值与预测值之间存在线性关系,式(7)所示为试验值(m*exp)与预测值(m*pre)之间的拟合结果,拟合相关系数为0.987。

2.3 走廊尺寸对烟气流量影响

单室内烟气通过门口流向走廊的质量流量随时间变化,如图4所示。

与单室内烟气层温度随时间变化类似,通过门口的烟气质量流量随着火源规模的增大而增大,火源规模越大,通过门口的无量纲质量流量也越早达到峰值,走廊高度越低,通过门口的烟气质量流量越大,并且峰值提前。同样,从图4的曲线可以发现,无量纲烟气质量流量随宽度的变化不明显。

图5为走廊宽度分别为0.4 、0.5 、0.6m时,采用了直径分别为0.100m和0.141m的模拟油池时,单室内无量纲烟气层温度和单室流向走廊的烟气平均质量流量随走廊宽度的变化,发现虽然平均烟气质量流量和无量纲烟气层温度随走廊宽度变化不明显,但其均随着走廊宽度的增大而略有增加,并且烟气质量平均流量与烟气层温度同时增加。图6为走廊高度分别为0.60、0.75m时,单室流向走廊的烟气平均质量流量和单室内烟气层温度随火源规模变化过程。观察发现走廊高度降低和火源规模增大会导致烟气平均质量流量和单室内烟气层无量纲温度同时增大。

3 结论

(1)试验得到了防护工程单室内发生火灾时单室流向走廊的烟气流量,对试验结果分析后得到了无量纲烟气流量与单室内无量纲烟气层温度之间的指数关系;

(2)将试验得到的无量纲烟气流量与前人研究得到的预测模型进行了对比分析,发现预测与试验值基本一致,最大误差在15%以内,模型预测值与试验值之间呈线性关系;

(3)发现火源规模增大和走廊高度的降低导致烟气流量增大,烟气流量随走廊宽度增加略有增加,走廊宽度产生的影响可以忽略。

摘要：为讨论防护工程单室火灾时单室扩散至走廊的烟气流量特性,搭建模型试验台并开展模型试验,研究烟气流量与单室内烟气层温度之间的关系。结果表明,无量纲烟气流量与单室内无量纲烟气层温度之间遵循指数关系;试验值与经验方程预测值基本一致,误差在15%以内;火源规模和走廊高度对烟气流流量具有显著影响,走廊宽度的影响可忽略。

关键词：防护工程,火灾,烟气,流量模型

参考文献

[1]黄锐,杨立中,方伟峰,等.火灾烟气危害性研究及其进展[J].中国工程科学,2002,4(7):80-85.

[2]庞建军.火灾中人员伤亡原因及疏散行为[J].消防科学与技术,2012,31(7):757-760.

[3]Alarie,Y.Toxicity of fire smoke[J].Critical Reviews in Toxicol,2002,32(4):259-289.

[4]李超,杨培中,陈德户.基于火-热-结构耦合的火灾后建筑损伤模拟及应用[J].消防科学与技术,2012,31(10):1021-1025.

[5]王纯聪.地下狭长受限空间轰燃判据的研究[J].消防科学与技术,2013,32(4):358-363.

[6]Suard S,Koched A,Pretrel H,et.al.Numerical simulations of fire-induced doorway flows in a small scale enclosure[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2015,81(1):578-590.

[7]赫永恒,刘震,李艳娜.小尺寸房间及走廊内烟气流动规律模拟研究[J].消防科学与技术,2012,31(3):247-250.

[8]茅靳丰,韩旭.地下工程热湿理论与应用[M].北京:中国建筑工业出版,2009.

[9]霍然,胡源,李元洲.建筑火灾安全工程导论(第2版)[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2009.

[10]NBSIR 82-2520,Flow induced by fire in a compartment[S].

[11]Wang L,Quintiere J G.An analysis of compartment fire doorway flows[J].Fire Safety Journal,2009,44(5):718-731.

免疫扩散试验 篇3

关键词：活性粉末混凝土,聚丙烯纤维,钢纤维,氯离子扩散系数

0 前言

混凝土的氯离子扩散性能为评价混凝土耐久性的重要指标[1], 活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete, 简称RPC), 是20 世纪开发出的超高强度、高韧性、高耐久性、体积稳定性良好的新型材料,具有广阔的工程应用前景[2,3]。 近年来,国内学者对单掺钢纤维或聚丙烯纤维的RPC进行了较多的试验研究[4,5,6,7,8],这两种纤维都能不同程度地提高RPC的性能,但对于在混合掺入这两种纤维后还能否更进一步改善RPC各项性能方面的研究较少。 本文着重对混合掺入这两种纤维后,混凝土的抗氯离子扩散性进行分析和研究, 设计了16 组不同纤维掺量的RPC试件, 并对它们进行了抗氯离子扩散性试验,分析了两种纤维掺量对RPC抗氯离子扩散性能的影响以及混合掺入两种纤维能否有效的提高RPC抗氯离子扩散性能。 由于经过湿热养护的RPC各方面性能可得到改善[9,10],本文对16 组试件分别采用了三种养护方案,分析了不同养护条件对掺纤维活性粉末混凝土性能的影响。

1 试验概况

1.1 试验用原材料

水泥:42.5 级普通硅酸盐水泥,细度3400cm2/g,初凝时间160min,终凝时间220min,标准稠度用水量27%,烧失量0.5。

石英砂:粒径0.4~0.6mm,Si O2含量99.6%以上,颗粒形状为球形。

硅粉:平均粒径为0.1~0.2μm,比表面积>20m2/g, 45μm筛余量≤3%,需水量比<120%,28d活性指数<90%,密度200~600kg/m3,其主要化学成分见表1 所示。

%

硅微粉:白色粉末,平均粒径0.1~0.3μm,比表面积8000m2/kg,主要化学成分见表2。

%

石英粉: 平均粒径30μm, 粒径范围为15~60μm,颗粒多呈球形,Si O2含量不低于99%。

钢纤维:直径0.22mm,长度12~15mm,抗拉强度2300MPa以上。

聚丙烯纤维:束状单丝,长19mm,弹性模量>35GPa,导热性极低,燃点580℃,无吸水性,抗拉强度>440MPa,熔点171~173℃,抗酸碱性极好,直径22~44μm。

减水剂:淄博某公司产,棕褐色粉末,减水率≥25%,密度(1.09±0.02)g/m3,固含量(40±2)% ,p H值6~8,氯离子含量为0.04%,碱含量≤0.2%。

水:普通自来水。

1.2 活性粉末混凝土配合比

试验用活性粉末混凝土配合比见表3。

1.3 试件制作及养护

表3 活性粉末混凝土配合比

注:表中各组分含量均为质量分数。

注:表中的各纤维掺量为体积百分率。

首先按表3 配合比将称量后的材料放入强制式搅拌机中搅拌4min,再按表4 的纤维掺量将纤维加入搅拌机,继续搅拌6min,待搅拌完成后入模,将制作成尺寸为ø50mm×100mm的圆柱型试件,如图1。 试件制作成型24h后拆模,随后将试件分别采用在不同的养护条件进行养护,具体养护方案如下:

方案一:将拆模后的RPC试件放入标准养护箱中进行标准养护,养护时间28d。

方案二:将拆模后的RPC试件放入恒温箱中进行45°C水热养护,72h后再移到标准养护箱养护25d。

方案三:将拆模后的RPC试件放入恒温箱中进行75°C水热养护,72h后再移到标准养护箱养护25d。

1.4 氯离子渗透试验方法及原理

试验采用由清华大学路新瀛教授基于离子扩散和电迁移提出的试验方法[11,12],简称NEL法,这是一种测饱盐混凝土电导率的方法。 本试验将已养护完毕的活性粉末混凝土试件放入全自动真空饱水机中用4mol/L的Na Cl溶液真空饱盐, 使之成为线性元件,擦去饱盐试件表面盐水并置于试样夹具上的直径尺寸为50mm的两个紫铜电极之间, 利用NEL型氯离子快速测定仪在低电压下(1~10V)对饱盐活性粉末混凝土试件的电导率 σ 进行测定,如图2。 然后用Nernst-Einstein方程[13]确定混凝土中的氯离子扩散系数D。 NEL法的原理是把饱盐混凝土看成是固体电解质, 那么带电粒子i在混凝土中的D与偏导率 σ 有关,氯离子在混凝土中的扩散系数与混凝土饱盐电导率关系方程为:

式中,Di(cm2/s)和 σi(S/cm)分别是粒子i的扩散系数、偏导数;Ci是粒子浓度,取值0.004mol/cm3;Zi为电荷数或者价数,取-1;R是气体常数,为8.314J/(mol·K);F是Faraday常数, 为96500C/mol;T是绝对温度,取值301K。

式中,σ 为混凝土i的电导率;ti为粒子i的迁移数。

把式(2)带入式(1)可得到:

2 试验结果与分析

表5 为本文试验用16 组试件的抗压、 抗折强度对比表,图3、图4 和图5 为氯离子扩散系数试验结果。 由图可见,经过45℃湿热养护的RPC试件相比常温养护的RPC试件,其抗氯离子系数扩撒系数平均降低约5%;经过75℃湿热养护的RPC试件相比于常温养护的RPC试件,其抗氯离子扩撒系数平均降低达10%。

另外,从表5 可以看出,经过湿热养护的RPC试件的抗压和抗折强度都得到了提高,这说明湿热养护可提高掺纤维RPC试件的力学性能,并使试件的抗氯离子扩散性能得到提高。

图3 为单掺钢纤维的RPC试件与不掺纤维RPC试件的氯离子扩散系数对比。 由图3 可以看出, 钢纤维掺量从0~2%、3%、4%时,RPC试件的氯离子扩散系数逐渐增加,增幅为5%~12.5%。 这由于钢纤维和钢筋一样不耐氯盐腐蚀,钢纤维在RPC内部杂乱交织,使得RPC试件的孔隙率增加。 所以,掺入钢纤维降低了RPC试件的抗氯离子渗透性能。 但由于钢纤维在RPC试件内部为混乱分布,所以形成电池腐蚀的几率较低,同时,钢纤维能增加RPC试件的韧性,所以,在依照混凝土结构耐久性设计与指南(SSES—2004),掺入钢纤维的RPC试件的氯离子扩散系数依旧达到较低水平。 经过湿热养护的钢纤维RPC,其氯离子扩散系数随纤维掺量变化的增幅有所下降。

图4 为单掺聚丙烯纤维的RPC试件与不掺纤维RPC试件的氯离子扩散系数对比, 由图4 可见,试件的氯离子扩散系数达低水平,且掺入聚丙烯纤维试件的氯离子扩散系数均低于不掺纤维的RPC试件。 由图4 还可以看出,随着聚丙烯纤维掺量的增加,RPC试件的氯离子扩散性系数逐渐降低,其增量和聚丙烯纤维的掺量成反比,氯离子扩散性系数降幅平均为7%。 这主要是因为聚丙烯纤维降低了活性粉末混凝土的孔隙率, 使试件的密实性提高,难以被氯离子入侵,并且聚丙烯纤维不会被氯盐腐蚀。 所以,聚丙烯纤维能很好地改善RPC试件的抗氯离子扩散性能。 但从图4 中可看出, 掺入0.2%和0.3%聚丙烯纤维RPC试件的氯离子扩散系数基本持平,降幅不足1%,这说明聚丙烯纤维掺入量已趋于上限。

图5 为混合掺入钢纤维和聚丙烯纤维二种纤维的RPC试件和不掺纤维RPC试件的氯离子扩散系数对比。 由图可见,氯离子扩散系数均达低水平,且掺入2%钢纤维RPC试件的氯离子扩散系数均低于不掺纤维的RPC试件。 由图5 还可看出,随着钢纤维掺量的增加,氯离子扩散系数逐渐升高,但增幅不大;氯离子扩散系数随着聚丙烯纤维的掺量增加而降低。 与图3 中单掺钢纤维的RPC试件相比,混掺纤维RPC试件的氯离子扩散系数降低了5%~15%。 而从表5 中也可看出, 混掺两种纤维的RPC试件的力学性能有很大的提高。

3 结论

(1)湿热养护对掺加纤维RPC试件的各项性能有良好的影响,能够使PRC性能充分发挥,大幅改善钢纤维和聚丙烯纤维RPC的抗氯离子扩散性能,对比本文的三个养护方案,最佳为方案三。

(2)掺入钢纤维可使PRC的抗氯离子扩散性能下降,当钢纤维掺量为2%时,RPC的抗氯离子扩散性能最优;聚丙烯纤维使RPC的抗氯离子扩散性能得到很大改善, 但掺入0.2%和0.3%聚丙烯纤维RPC的抗氯离子扩散性能变化不大,从经济方面考虑,建议聚丙烯纤维的掺量为0.2%。