相变多孔水泥混凝土调温缓凝效果试验分析

为了研究相变材料对多孔水泥混凝土的调温缓凝效果,选用十四烷作为相变材料,由白炭黑吸附制备复合相变材料;结合相变材料5个掺量、2个龄期下水泥混凝土抗压强度试验,筛选了复合相变材料的合理掺量范围;分别测试了20～-20℃降温过程中相变（掺量为1%,2%,3%）多孔水泥混凝土在干燥和饱水状态下的温度变化,分析了复合相变材料掺量、试件潮湿状态对相变多孔水泥混凝土调温效果的影响。结果表明,尽管随着复合相变材料的掺入,多孔水泥混凝土的抗压强度逐渐下降,但是当复合相变材料掺量低于3%时,水泥混凝土28 d龄期的强度下降幅度小于20%;在降温过程中,掺量为3%的相变混凝土温度高于干燥普通混凝土,其幅度平均达2.2℃,最大达6.8℃;在饱水状态下,与普通混凝土相比,掺量3%相变混凝土温度到达冰点的时间延长了17 min。     

石膏种类对富水充填材料凝结硬化性能与机理的影响

针对富水充填材料的凝结性能受石膏种类影响的问题,采用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱等微观实验,分析富水充填材料硬化体的组成,探讨二水石膏和半水石膏对富水充填材料性能影响的机理.结果表明:以硫铝酸盐水泥-石膏-石灰为主的富水充填材料体系中,为保证正常的凝结硬化,石膏应为二水石膏;如以半水石膏为原材料,在7 d龄期时仍不具有强度;二水石膏充足时生成的钙矾石晶体呈细针状,二水石膏不足时生成的钙矾石晶体为六棱短柱状;富水充填材料的强度主要来源于硫铝酸盐水泥-石膏-石灰反应生成的钙矾石,而不是水泥自身水化的水化硫铝酸钙、铝胶和氢氧化钙.      

低浓度拜耳赤泥充填材料制备及水化机理

针对矿山充填中拜耳法赤泥利用率较低或低浓度赤泥充填材料存在强度低、泌水量高、易收缩等问题,研究粉煤灰添加比例、脱硫石膏、石灰及激发剂对赤泥充填材料早期强度及体积稳定性的影响,采用扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）和X射线衍射（XRD）分析手段探讨赤泥基充填材料的水化机理。结果表明,脱硫石膏促进钙矾石的生成,石灰促进粉煤灰火山灰效应,激发剂可以加快赤泥?粉煤灰水化反应进程,三者协同作用提高赤泥充填体强度。充填材料28 d抗压强度3.35 MPa,且初始及60 min流动度在200 mm以上。微观实验表明,硬化体水化产物为钙矾石、硬柱石、硅铝酸盐凝胶类矿物,水化产物通过填充孔隙,提高浆体强度。赤泥基充填材料固体废弃物利用率达到92%,无泌水,无沉缩,具有较高的经济价值和环保价值。      

尾砂溢流水对膏体充填体强度影响研究

为了研究尾砂溢流水对废石-全尾砂膏体充填体的影响，通过扫描电镜、X射线衍射(XRD)等试验方法，分析尾砂溢流水、尾砂的粒级分布、化学成分，探讨尾砂溢流水对水泥质量、膏体充填体强度的影响，并论证尾砂溢流水导致后期强度降低的机理。结果表明：尾砂溢流水的化学成分满足井下膏体充填用水要求，添加尾砂溢流水较新水充填体前期强度提高16%～34%;但后期充填体强度由于酸性环境和含硫尾砂的影响，充填体强度降低约14%。     

基于GA?SVM的钢渣基胶凝材料开发及料浆配比优化

针对某露天转地下矿山充填成本高的问题,充分利用矿山周边的工业废弃物开发满足嗣后充填采矿法所要求的充填胶凝材料,并对充填料浆的配比进行了优化。首先,分析了材料的物化特性,采用不同的激发配方进行了室内试验,构建了用于钢渣基胶凝材料配方预测的GA?SVM模型,确定了钢渣基胶凝材料的最佳配方（质量分数）为:钢渣30%、脱硫石膏4%、水泥熟料12%、芒硝1%;其次采用XRD和SEM分析了钢渣基胶凝材料的水化机理;最后基于灰靶多目标决策模型对料浆配比进行优化实验,以强度（7 d和28 d）、工作特性（坍落度、泌水率）、成本为指标优化料浆配比。结果表明,采用新型钢渣基胶凝材料,充填料浆的最佳配比参数为:灰砂比1∶4,固相质量分数为72%。并进行了验证实验,得到相应强度参数和工作特性参数分别为1.74 MPa、3.61 MPa、24.2 cm和5.91%,均满足嗣后充填的要求,此配比条件下的充填成本为每立方米113元,较水泥充填成本降低了38.92%。      

不同张开度裂隙类岩体循环加卸载下滞回环特征与损伤变形分析

为探究张开度和不同应力等级循环加卸载复合影响下裂隙岩体的损伤特性和裂纹演化规律,利用水泥砂浆制备不同张开度单裂隙类岩石材料,基于RMT-150B岩石力学试验机对类岩石材料开展了3种等级的应力循环加载试验,分析了裂隙类岩石材料的应力—应变曲线特征、滞回环面积变化规律、动弹性模量变化规律及损伤特性。试验结果表明：类岩石材料的强度随应力循环等级的增大而出现弱化现象,同时循环过程中加卸载曲线形成的滞回环由刚开始的“密集型”转为“稀疏型”;类岩石材料滞回环的面积随着循环次数的增大呈递减趋势,而滞回环面积随张开度的增大呈递增趋势;当循环应力和循环次数相同时,类岩石材料的动弹性模量随着张开度的增大呈递减趋势;随着应力循环等级的增大,类岩石材料的损伤变量随着循环次数的增加呈现为递减—缓慢增长—急剧增长趋势,且不同应力等级下裂纹的演化各不相同。     

电厂灰渣制备井下膏体充填材料试验研究

为了探究不同灰渣对充填体强度的影响,将流化床底渣、流化床飞灰和粉煤灰按不同比例混合,作为充填骨料,普通硅酸盐水泥作为胶结材料,加水制备膏体材料,进行流动度测试和抗压强度试验。结果表明：（1）流化床灰渣中含有部分胶凝成分,粉煤灰具有减水作用和一定的火山灰活性,二者均为良好的井下充填材料。（2）当膏体材料含水率超过其饱和含水率时,膏体流动性会大幅提高,充填材料发生离析、脱水,导致充填体强度降低。（3）当流化床底渣、飞灰和粉煤灰配比为6∶2∶1,水泥含量为10%,料浆浓度为73%时,坍落度为20 cm,充填体28 d强度可达3.3 MPa。此配比在满足料浆流动度和充填体强度要求的同时,使充填成本大幅降低。（4）将上述配比作为对照组,进行级配优化试验,将原状底渣进行破碎后作为细骨料,以不同比例取代原状底渣。当底渣破碎至粒径小于等于5 mm,取代率为10%~15%时,充填体7 d强度达到2.4 MPa,28 d强度可达3.5 MPa,充填体强度明显提高。该研究结果为电厂灰渣在黄金矿山充填工程中的应用提供了参考和借鉴。     

浸矿作用下离子型稀土强度弱化及滑坡研究进展

离子型稀土原地浸矿过程中,由于受到浸矿液渗流作用、化学置换作用、降雨和干湿循环等因素的影响,矿体强度将发生不同程度弱化。结合国内外学者对离子型稀土浸矿过程中强度特性的研究成果,对浸矿液渗流作用、化学置换作用、降雨和干湿循环作用对离子型稀土矿体强度影响规律进行归纳总结,分析了矿体颗粒孔隙结构、土体含水率、基质吸力等参数与强度指标黏聚力c、内摩擦角φ之间的关系,综述了离子型稀土矿山边坡稳定性的影响因素,提出了矿山滑坡相关防控措施,并对今后的研究思路进行展望。研究结果为离子型稀土强度弱化机理及边坡稳定性分析提供参考,有助于离子型稀土安全高效开采。     

利用烧结脱硫灰渣制备新型充填胶凝材料试验

烧结脱硫灰渣是半干法脱硫排放的废弃物.灰渣含有亚硫酸钙和飞灰等不稳定矿物成分,使得该废弃物利用面临困难.针对铁矿全尾砂胶结充填法采矿对廉价的胶凝材料的需求,采用烧结脱硫灰渣和水淬渣,开展了制备全尾砂充填胶凝材料试验研究.以生石灰作为碱激发剂,硫酸盐作为辅助激发剂,对矿渣微粉活性实施复合激发.首先采用正交设计进行试验方案设计;然后采用极差分析对数据进行处理和配比决策,最后以阶段嗣后充填采矿对其强度要求,建立并求解全尾砂新型充填胶凝材料的优化模型,获得了充填胶凝材料的优化配比.结果显示,当胶砂比为1∶8、料浆浓度为68%时,以生石灰和烧结脱硫灰渣作为水淬渣复合激发剂制备的新型充填胶凝材料,烧结脱硫灰渣比例达到10%时,3 d、7 d及28 d的胶结充填体强度不低于相同条件下的32.5R早强水泥,而胶凝材料成本低于水泥材料.     

粉煤灰改性高水材料力学性能试验研究及机理分析

为解决矿山高水充填材料成本较高、粉煤灰等工业废料大量剩余造成资源浪费、环境污染等问题,借助微机控制电子万能试验机(ETM)力学试验系统、扫描电镜扫描装置和X射线衍射分析仪,研究粉煤灰掺量对高水材料物理力学性能的影响规律,并通过物相和微观结构分析探讨其影响机理.结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,高水材料的凝结时间逐渐延长,含水率逐渐降低,容重基本不变;掺杂粉煤灰前后高水材料均是一种弹塑性材料,其变形破坏过程可以分为孔隙压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段;高水材料的峰值强度、弹性模量和变形模量均随粉煤灰掺量的增加略有降低,残余强度却有所提高;综合考虑高水材料的强度、模量和成本,粉煤灰掺量a为15%是最优掺量,此时峰值强度、弹性模量和变形模量仅分别降低了25%、8.6%和10%,残余强度却提高了50%.物相和微观形貌分析结果表明:粉煤灰的掺量影响了β-C₂S的水化进程,导致钙矾石生成量减少,其他水化产物生成量增多,进而破坏了钙矾石结构的整体性和均匀性,最终降低了高水材料的抗压强度.      

富水充填材料蠕变及其硬化体内水分损失特征

为探讨富水充填材料在时效作用下的变形及其硬化体内水分损失特征,本文研究一定水固质量比的富水充填材料在不同应力水平下的蠕变性能,并通过扫描电镜观察、差热-热重分析等实验探讨充填体在蠕变过程前后的形变特征、水分损失及其与外界荷载的关系.结果表明:水固质量比为2.0的富水充填材料失稳破坏的临界应力为1.96 MPa,为其单轴抗压强度的90%;蠕变不会对富水充填材料中结合水含量造成影响;富水充填材料失稳破坏时内部结构发生非结合水的流失,非结合水含量损失相对值与所受荷载水平呈线性正相关关系;非结合水的流失导致结构内部出现更多的空隙,这些空隙在外界荷载作用下会迅速被压密,产生较大变形,导致充填体局部失稳,进而影响采空区的整体稳定.      

高水速凝材料在宁东矿区充填开采中的应用*

宁东矿区是国家规划的 13 个亿吨级大型煤炭基地之一,同时也是国内少有的百亿吨级整装煤田。煤炭是我国的主要能源之一,但是在资源开采中为了提高经济效益,易形成采空区,产生地表沉陷等问题。为了减少地表沉陷,会使用煤柱在采空区进行支撑,但会造成大量煤炭的损失,不符合国家的可持续发展战略。在考虑了相关地质条件后,为了避免地表沉陷和造成煤炭损失,采用充填开采的方式开采煤炭资源,并用高水材料来代替煤柱,提高充填堆积体的整体强度和空间刚度,增强充填体对巷道顶部的支撑能力,降低了煤矿在掘采过程中巷间煤柱失稳的概率 ;同时,采用高水材料代替煤柱进行填充,提高煤炭资源的利用效率。     

Soil–Water Transfer Mechanism for Solidified Dredged Materials

The paper presents a study of the soil–water transfer mechanism for solidified dredged materials. Soil–water consists of free water, bound water, and hydration water. The resulting hydrates change the soil–water composition in a cement-based solidification process. A soil–water transfer model is postulated to explain the relationship between soil–water composition and cement content. The test results of solidified specimens cured after 7 and 28 days showed that the hydration water increases linearly with the cement content, and the bound water increases nonlinearly with the cement content. There exists a threshold cement content beyond which the free water is eliminated from the solidified specimen. Further, the model is used to predict the mechanical behavior of the solidified dredged materials. Below the threshold cement content, the unconfined compressive strength may be related to the bound water content. Above the threshold cement content, the shear strength may be related to the hydration water content. In addition, brittle stress-strain behavior commences when the incremental increase of bound water content begins decreasing.     

干湿循环和含水率对尾砂压缩固结特性的影响研究

为辅助计算尾矿存积的沉降距离,指导放矿、尾矿子坝堆筑,提高尾矿坝的经济效益.研究干湿循环作用和含水率对湖南某金属尾矿库尾砂的压缩固结特性的影响.对含水率为10％、12％、14％、16％和18％的尾砂分别进行0～5次脱湿—吸湿—再脱湿试验,借助GZQ-1型全自动高压固结仪对试样开展了快速固结试验.研究结果表明:(1)相同...     

建筑垃圾制备膏体充填材料骨料级配优化

建筑垃圾用作井下充填材料,不仅可以消除其大量堆放造成的环境危害,而且可以解决矿山采空区充填材料不足的问题,有效维护采场安全。采用土工试验的方法,测试了建筑垃圾的基本物理性质。针对建筑垃圾一次破碎中间粒径缺失问题,提出了新的破碎工艺,即将一次破碎后粗骨料的1/3二次破碎至15 mm以下后回混,能够得到级配良好的骨料。根据膏体材料强度及流动性能要求,选用建筑垃圾制备骨料,普通水泥作为胶凝材料,粉煤灰作为添加料,制备合格的膏体材料,开展单轴抗压试验和坍落度试验。结果表明：使用建筑垃圾制备骨料时,控制粉煤灰掺量为15%、水泥掺量为10%、含水率在27%~28%之间,膏体材料的坍落度为21.5~24.0 cm,得到的充填体3 d单轴抗压强度为1.23 MPa、28 d单轴抗压强度为3.55 MPa,能够满足膏体材料对强度和流动性能的要求。     

Reinforced Soil Using Cohesive Fill and Electrokinetic Geosynthetics

An electrokinetic geosynthetic (EKG), is a polymeric geosynthetic material, enhanced to conduct electricity, which can be used to transport water in fine-grained soils by electrokinetic means. This paper describes the design, construction details, and analysis of a reinforced soil wall using EKG and wet cohesive fill. In order to establish an initial design layout, a long-term stability analysis of the wall was carried out using the soil’s critical state shear strength parameters. The long-term design was then checked for short-term stability based upon a minimum required undrained shear strength for the clay utilizing four different short-term analytical methods: critical height, Coulomb, discrete theory, and composite theory. The electroosmosis design was then undertaken, based upon the water content—undrained shear strength curve for the fill material ascertained from laboratory testing. Using this curve the difference between the as-placed water content and the water content corresponding to an undrained shear strength of 20?kPa was calculated, giving the volume of water that needed to be removed from each lift of clay fill. Using this volume of water the electroosmosis calculations were undertaken. A simplistic analysis was undertaken using a linear voltage gradient and fixed soil parameters, followed by a more complex analysis using finite difference techniques to establish the voltage gradient. The variation in the value of electro-osmotic permeability ke were estimated using both an empirical model and a graphical interpretation of the actual variation of ke measured in the laboratory. The results of these analyses yielded estimated treatment times and undrained shear strength of the clay.     

堆存温度对半水磷石膏胶凝性能影响

半水磷石膏（HPG）长时间堆存状态下会出现固结现象,其胶凝性能也相应下降。以室内HPG结晶水检测和单轴压缩试验为基础,通过设定4种不同堆存温度,分别为20,40,60和80 ℃,探究不同堆存温度作用下HPG试样结晶水质量分数变化和堆存后制备的充填胶凝材料（HCM）抗压强度发展规律,并采用扫描电镜等微观分析手段研究堆存温度对其强度影响机制。结果表明,堆存温度对HPG胶凝性能影响显著,高的堆存温度会加快HPG试样中的自由水转变为结晶水速率,而且会抑制堆存后制备的HCM强度发展。采用数据标准化对不同堆存温度作用后的试样抗压强度作出预测,被证实与实测值较吻合。微观分析发现,堆存温度主要影响体系的过饱和度,而使不同堆存温度作用后制备的HCM微观形态表现差异。      

炼焦工艺对干煤和湿煤成焦质量的影响

为了更好地优化炼焦工艺,有效地改善配合煤炼焦的成焦质量,系统性地分析了炼焦工艺及干煤和湿煤炼焦对焦炭强度与反应性的影响.采用5 kg试验焦炉对多种工况下的干煤(水分低于3％)和湿煤(水分高于6％)分别进行炼焦试验.通过研究装炉煤的水分、干基堆密度以及装炉温度对干煤和湿煤成焦强度及焦炭反应性(CRI)的影响,并结合干煤和...