PP/硅灰石/POE复合材料的性能研究

采用熔融共混工艺制备聚丙烯/硅灰石/聚烯烃弹性体(PP/硅灰石/POE)复合材料,研究硅灰石填充量、POE用量、硅灰石长径比对复合材料力学性能、加工性能的影响.结果表明:硅灰石填充量增加.复合材料的弯曲强度和熔体流动速率增加.冲击强度和洛氏硬度降低;随着POE用量的增加,复合材料的冲击强度增加,拉伸和弯曲强度降低;长径比高的复合材料的缺口冲击强度和熔体流动速率大.     

膨胀蛭石对石膏制品性能影响研究

探究了膨胀蛭石不同掺量及不同粒径对石膏基复合材料性能的影响,进一步分析了相关影响机理。结果表明,粒径 3～4 mm,掺量15%的膨胀蛭石对空白组石膏的流动度、表观密度、力学强度及导热系数影响最显著。膨胀蛭石掺量15%,粒径3～4 mm 的石膏试块,表观密度、绝干抗压强度、绝干抗折强度、导热系数分别下降到1 238 kg/m~3、3.16 MPa、1.56 MPa、0.19 W/(m·K),相较于空白组分别下降了19.3%、74.8%、67.2%、73.7%,在隔热保温材料方面具有良好的性能。     

粒径对煤矸石浆液的性能影响研究

颗粒直径是影响煤矸石注浆充填技术应用的重要因素。通过室内试验，测试了含不同粒径煤矸石的浆液的流动性能(初始流动度和流动时间)、稳定性能(析水率和析水速率)和沉积性能(沉积历时和结石率)。结果表明：煤矸石粒径为20目的静置浆液易堵管、泵送性差；煤矸石浆液在2.5 h后可基本达到稳定状态；在煤矸石的粒径为60目时，浆液的流动性能、稳定性能和沉积性能最好，是泵送注浆的理想浆液；在煤矸石粒径为80目时，浆液最适合于封堵注浆靶区。研究结果可为煤矸石浆液的粒径选择提供参考，也可为煤矸石注浆充填的规模化工程应用提供依据。     

粉煤灰掺量对煤矸石骨料混凝土性能影响研究

为探讨粉煤灰作为矿物掺合料对煤矸石骨料混凝土性能的影响,在制备煤矸石骨料混凝土试件时,掺入0%、15%、25%、35%、50%的粉煤灰来取代等量的水泥,进行抗压强度、碳化性能及干燥收缩性能试验研究。结果表明,煤矸石混凝土的抗压强度随粉煤灰掺量的增加而有所降低,且均低于未掺粉煤灰时的混凝土抗压强度,但当掺量为15%时,煤矸石混凝土的90 d抗压强度超过同龄期未掺粉煤灰时的混凝土强度;当粉煤灰掺量不超过35%时,对煤矸石混凝土的碳化性能影响不大,粉煤灰掺量达到50%时,煤矸石混凝土的抗碳化能力降低明显;随粉煤灰掺量的增加,煤矸石骨料混凝土的干燥收缩性能得到改善,50%粉煤灰掺量时干燥收缩率最小。试验表明,适量掺入粉煤灰能改善煤矸石骨料混凝土的后期强度及干燥收缩性能,且对碳化性能影响不大,这为煤矸石骨料混凝土掺粉煤灰的应用提供了试验依据。     

热压烧结法制备铜-石墨复合材料及其摩擦学性能

采用真空热压烧结法制备铜-石墨复合材料,研究石墨质量分数分别为2%、5%和10%时,复合材料的密度、显微硬度、三点弯曲强度和摩擦磨损性能。结果表明,热压烧结法制备的复合材料组织较为致密,石墨分散均匀。随着石墨含量的增加,复合材料的硬度、强度下降,力学性能变差。复合材料的摩擦因数随着载荷的增加而增大,随着石墨含量的增加而降低,当石墨含量为10%时,复合材料的摩擦因数和质量磨损量最低,耐磨性能最好。     

四针状氧化锌晶须/PP导热绝缘复合材料的制备与性能研究

以聚丙烯(PP)为基体,四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)为导热填料,用双螺杆挤出机制备导热绝缘的T-ZnOw/PP复合材料.在w(T-ZnOw)为0～30%的范围内,探讨了T-ZnOw的用量对T-ZnOw/PP复合材料的热导率(λ)、体积电阻率(ρv)、力学性能和加工性能的影响.结果表明,随T-ZnOw用量的增加,T-ZnOw/PP复合材料的热导率提高,体积电阻率下降;材料的拉伸强度、弯曲强度以及冲击强度均随T-ZnOw用量的增加呈先增大后减小的趋势,而熔体流动速率则呈增大趋势.当T-ZnOw用量达30%时,材料的热导率达到最大值0.3803 W·(m·K)-1,比纯PP提高了55.9%;体积电阻率达到最小值6.17×1016 Ω·cm,比纯PP降低了64.5%,仍可满足绝缘材料的要求.对其断面结构的观察表明,T-ZnOw的针状结构有利于在PP基体中形成导热通路,从而提高材料的热导率.     

不同取代方式下煤矸石对低强度混凝土强度的影响

以3种煤矸石取代骨料的方式配置低强度混凝土,研究了煤矸石掺量、类型对低强度混凝土坍落度、力学强度等性能的影响规律,并采用岩石点荷载测试和光学显微镜、扫描电镜等方法分析了煤矸石作为骨料对低强度混凝土强度的影响机理。结果表明:煤矸石对低强混凝土的强度影响不仅与取代方式有关,同时也取决于煤矸石的种类;煤矸石取代间断级配粗骨料30%以上时,混凝土抗压强度最大降低为24.9%;煤矸石全取代粗细骨料,混凝土强度会降低40%～60%;在煤矸石已取代连续粗骨料的前提下若继续取代细骨料,抗压强度会继续下降27%,劈裂抗拉强度会下降24.1%。煤矸石对低强度混凝土的强度降低效应主要是自身强度低以及界面过渡区(煤矸石-水泥)薄弱;为缓解因煤矸石取代所造成的强度"弱"化,可适当通过掺入粉煤灰的方法来改善。     

不同长度玄武岩纤维改性水泥性能研究

玄武岩纤维（BF）合理的长度及掺量对水泥基复合材料的工作性能及力学性能有显著影响。试验对比研究了长度为3、6、9 mm BF,当掺量为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%时,BF水泥基复合材料的流动度及抗折、抗压性能的变化,并探讨了试块在7 d、14 d热稳定性能的变化。结果表明,BF越长,掺量越高,BF水泥基复合材料流动度显著下降。与空白试块的流动度267 mm相比,掺0.8%9 mm BF水泥基材料的流动度下降至207 mm。水泥基中加入合理掺量与长度的BF时,能显著提高水泥基复合材料的抗拉、抗压强度。当长度为9 mm BF掺量小于0.4%时,BF水泥基复合材料的抗折、抗压强度综合性能最优。此外,BF水泥基复合材料在7 d和14 d具有类似的热降解行为,且14 d试块的热稳定性优于7 d试块的热稳定性。同样龄期下,与空白试块相比,BF水泥基试块的热稳定性明显提升。     

Cu含量对Mo_5Si_3-Cu复合材料显微组织和力学性能的影响

以Mo粉、Si粉和Cu粉为原料,采用机械合金化/热压烧结法制备Mo_5Si_3-Cu复合材料,研究了Cu含量对Mo_5Si_3-Cu复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,Mo_5Si_3-Cu复合材料由基体相Mo_5Si_3和晶界相Cu组成,组织均匀细小,晶粒尺寸为3~5μm;随着Cu含量的增加,复合材料的烧结致密度、弯曲强度和断裂韧性逐渐升高,而硬度呈先升高后降低的趋势;Cu含量为10%时,复合材料的致密度、硬度、弯曲强度和断裂韧性分别为98.2%、793 HV0.5、551 MPa和8.47 MPa·m1/2。     

煤矸石-粉煤灰充填复垦材料性能的试验研究

煤矸石-粉煤灰充填复垦材料作为塌陷区充填复垦基质直接影响着植物的正常生长及地表的沉降。为了揭示不同粒径煤矸石对充填复垦材料性能的影响,分别测定了自然破碎后煤矸石、0~2.5mm,2.5~5mm,5~10mm,10~16mm和16~20mm六种粒径下煤矸石-粉煤灰充填复垦材料的堆积密度、含水率、饱和含水率及应力-应变曲线。结果表明:随着煤矸石粒径的增大,充填复垦材料的堆积密度、含水率及饱和含水率都在逐渐减小;煤矸石-粉煤灰充填复垦材料的应力-应变曲线呈非线性关系,且当轴向应力相同时,随着煤矸石粒径的增大,煤矸石-粉煤灰充填复垦材料的应变逐渐增加;以粒径为自然破碎后的煤矸石配制充填复垦材料时,其堆积密度、含水率、饱和含水率及压实情况较好。     

煤和矸石的冲击破碎粒度分布特性

利用冲击式破碎装置,以不同的冲击速度对3个煤矿的煤矸进行冲击破碎试验,对试验结果进行数据拟合,得出煤矸的分布特征函数,以及冲击速度和煤矸硬度对其分布特性的影响。结果表明：煤和矸石的冲击破碎粒度符合Weibull分布,随着冲击速度的增加,煤的破碎特性指数增大,而矸石的破碎特性指数却减小,煤和矸石的破碎程度参数均减小;煤的概率密度分布曲线受冲击速度和煤矸硬度的影响较大,其峰值随着冲击速度的增加显著增大;煤的硬度越低,其峰值增加越显著,粒度分布越窄,且向小粒径方向偏移;矸石的密度分布曲线受冲击速度和矸石硬度的影响较小;利用煤矸粒度概率密度曲线可以判定不同冲击速度和硬度条件下的煤矸分离效果。     

特厚煤层煤矸互层复合顶煤体冒落特征研究

为了掌握特厚煤层综放开采煤矸互层复合顶煤体冒落特征，保证放煤工艺合理性和高顶煤回收率，以特厚煤层复合顶煤体综放开采为现场实际条件，采用实验室试验、数值模拟、现场观测等方法，分析了复合煤岩体变形破坏和强度特征，揭示了含矸顶煤体放出过程架间成拱、煤矸分界、放出规律，获得了煤矸块度体积与重量分布特征，结果表明：煤岩比例变化对煤岩整体破坏形态影响明显，复合煤岩体的破坏比单一介质块度小，单架顺序放煤量与放出率低值区和高值区之比约为1∶3，复合煤岩体放出块度体积与重量符合正态分布，煤矸块体长度小于40cm的占比为66%，但其重量占比小于15%，特厚煤层含矸顶煤体提高顶煤回收率的主要方向为提高长度为40～100cm块体的放出效率。     

煤矸石用作混凝土骨料的可行性分析

为了实现煤矸石的综合利用,降低企业生产成本,针对煤矿煤矸石产量大、利用低等问题,对煤矸石作为混凝土骨料的可行性进行了探究。通过荧光光谱分析试验、粉末衍射试验,揭示了煤矸石的化学组成和矿物组成;将大粒径的煤矸石破碎后,分为普通煤矸石与原状煤矸石,通过物理性能试验,研究了两类煤矸石的颗粒级配、表观密度、吸水率、含泥量以及两类煤矸石的压碎指标。结果表明:神南矿区柠条塔煤矿所产煤矸石可以作为混凝土粗骨料使用,但若全部采用煤矸石作为混凝土粗骨料,难以制备强度等级较高的混凝土。     

加气煤矸石混凝土抗压和导热性能试验研究

针对加气煤矸石混凝土抗压强度和导热系数问题,制作加气煤矸石混凝土薄板试件,研究了水灰比、铝粉含量对加气煤矸石混凝土抗压强度和导热性能影响。结果表明：抗压强度随水灰比增加而逐渐降低,呈负相关,负相关显著性强弱表现为铝粉含量2 kg>铝粉含量3 kg>铝粉含量4 kg;导热系数随水灰比增加而逐渐降低,呈负相关;水灰比一定条件下,导热系数随抗压强度增长而增大,呈正相关,正相关显著性强弱表现为水灰比0.54>水灰比0.46>水灰比0.38。加气煤矸石混凝土抗压强度和导热系数能满足一般建筑物要求,这为加气煤矸石混凝土应用提供了试验依据。     

疏水改性煤矸石砂浆性能的试验研究

煤矸石物理化学特性复杂、强度低、疏松多孔的特点,限制了其在建筑材料中的大量使用。本文采用疏水溶液浸泡的方式,在非煅烧、非预湿的条件下对煤矸石进行了改性。在系统研究改性前后煤矸石基本性质的基础上,设置0%、30%、50%、70%和100%共5种疏水改性后煤矸石质量替代率,以接触角、抗折强度、抗压强度、氯离子电通量为表征参数,分析了不同疏水改性煤矸石替代率对砂浆性能的影响。研究结果表明:采用本文的制备方法,当改性煤矸石替代率低于50%时,可实现煤矸石砂浆表面的疏水状态;抗压强度随改性煤矸石替代率的增大呈现降低的趋势,最大降低率为不掺加改性煤矸石时的15.7%;替代率为30%时,28 d抗压强度为58.5 MPa。不同改性煤矸石替代率下砂浆电通量均小于250 C,表现出优秀的抗氯离子渗透性。替代率为30%时电通量最小,为130 C。采用本研究提出的疏水改性的方法,可以使煤矸石在非煅烧、非预湿的条件下,保证砂浆良好的力学强度和抗氯离子渗透性能,实现煤矸石的充分利用。     

冻融交替作用下煤矸石混凝土性能裂化的研究

为探究冻融交替作用下煤矸石混凝土性能裂化规律,采用快冻法,分析不同水灰比和含气量对其质量、动弹性模量及强度等方面损失特性影响。结果表明：质量损失率与循环数呈正相关,其显著性为水灰比0.75>水灰比0.65>水灰比0.55;水灰比为0.65和0.75时,其相对动弹性模量显著降低,降低变化率分别为9.56%、11.2%;不同含气量条件下强度损失率与循环数呈正相关,显著性为含气量1.8%＞含气量3.5%＞含气量4.4%。     

煤和矸石的冲击式破碎分离试验

利用冲击式破碎筛分装置,采用正交试验的方法研究煤矸硬度相对差值、物料冲击速度和冲击次数对丢煤率和混矸率的影响,并对试验结果进行了回归和方差分析。分析表明：丢煤率随煤矸硬度相对差值、物料冲击速度和冲击次数的增加而减小;混矸率随煤矸硬度相对差值的增大而减小,随物料冲击速度和冲击次数的增加而增大;物料的冲击速度和冲击次数对丢煤率的影响显著,煤矸硬度相对差值对丢煤率影响不显著;3个影响因素对混矸率影响都特别显著,且主次顺序为冲击速度、冲击次数、煤矸硬度相对差值。     

煤矿塌陷区不同复垦材料土壤压实机理的研究

为研究煤矿塌陷区土地在不同的碾压程度下,建筑垃圾、粉煤灰和煤矸石3种填充材料对土壤颗粒组成的影响,探究土地复垦过程中土壤粒径变化的敏感粒径范围及与试验地块所受压力的相关性。试验模拟履带式推土机碾压力度,采用Winner2000激光颗粒仪量测各地块的土壤颗粒组成,通过SPSS做碾压力度与土壤颗粒组成的相关性分析。研究确定了3种填充材料压实强度与土壤颗粒组成的数量关系。研究结果表明：① 在粒径2.2~10.48 μm内,随着碾压次数的增加,试验地块的土壤颗粒含量百分比不断升高,且煤矸石填充地块变化最明显;② 经不同程度的碾压后,建筑垃圾、粉煤灰和煤矸石填充地块“物理性黏粒”总含量百分比的最大值分别为25.29%,26.66%和36.89%,煤矸石填充地块碾压1次后“物理性黏粒”含量百分比即为28.91%,高出对照耕地9.68%;③ 建筑垃圾、粉煤灰、煤矸石填充地块的土壤颗粒含量与压力相关性最强的粒径分别为4.83~10.48,4.83~5.86和4.83~5.86 μm,相关性系数分别为0.926,0.899和0.699。     

煤矸石粗集料理化性质和形状特征对混凝土强度的影响

随着天然集料的日益缺乏以及国家对固体废弃物再利用的高度重视,煤矸石集料的应用已引起广泛关注,但不同地区煤矸石粗集料理化性质和形状特征差异较大,会显著影响混凝土性能。本文选取陕西省不同矿区的煤矸石,采用宏观指标(压碎指标、吸水率、坚固性、表观密度、含泥量)和细观指标(矿物组成、化学成分、微观形貌和内部孔结构)评价煤矸石粗集料的理化性质,并分析了两者之间的关联性。针对煤矸石与天然碎石的形状差异,提出了球度、角数和纹理指数等煤矸石粗集料形状统计指标,并结合煤矸石粗集料宏观指标分析了对混凝土工作性与强度的影响规律。研究结果表明,石英、高岭石和伊利石含量高、微观形貌密实、孔隙率小的煤矸石粗集料,吸水率和压碎指标较低;与天然碎石相比,煤矸石粗集料球度较低,多呈不规则形状,角数和纹理指数高,表现为棱角较多且尖锐、表面更粗糙;压碎指标和吸水率低的煤矸石集料配制的混凝土,和易性好、强度高;当煤矸石粗集料压碎指标差异小时,其形状统计指标决定了混凝土强度,球度越高、角数和纹理指数越小,混凝土强度越低。