BF分散效应对喷射混凝土韧性影响机制

玄武岩纤维(BF)喷射混凝土因其良好的韧性被广泛应用于地下工程,BF良好的分散性是其充分发挥增强增韧作用的关键。结合人工合成透明土技术与劈拉/抗弯强度试验,研究BF分散效应对喷射混凝土韧性的影响。定义了纤维平均贡献值α_j和贡献增长系数γ_j评价不同掺量比的分散效果,分析最优掺量下的受拉破坏应力-应变曲线并建立本构方程,利用SEM技术观察纤维束在混凝土基体内的微观形态。结果表明:掺量为3 kg/m~3时纤维在透明材料模型内部分散均匀无结团现象,掺量超过4.5 kg/m~3后,纤维结团现象明显,试件韧性下降。由SEM结果可知,BF掺量过大会导致纤维无法均匀分散,降低对喷射混凝土的增益效果甚至起到劣化作用。     

喷射纤维混凝土性能研究

论文分析了喷射混凝土的加固、支护作用原理,介绍了其工作性和减水剂的作用,概述了纤维增强理论,进行了不同抗碱玻璃纤维掺量及减水剂对喷射混凝土性能的试验。最后得出结论:掺入抗碱玻璃纤维可使混凝土的后期强度比普通混凝土提高约40%以上,弹性模量及变形模量均有较大增加。     

用纤维加强混凝土进行巷道喷射支护

纤维加强混凝土是巷道、隧道及其他地下工程的一种颇有发展前途的支护材料.根据苏联试验资料及实际应用效果,证明要比传统使用的混凝土材料优越。喷射纤维加强混凝土是由苏联矿井建设机械化及材料分析科学研究院.克里沃罗格分院研制出来的。其主要成分是普通混凝土和用废旧布线加工的纤维.实践表明,喷射纤维加强混凝土与喷射普通混凝土相比,其抗弯强度可提高0.5～1倍;抗压强度提高0.1～0.2倍.长期的试验还证明,喷射纤维加强混凝土的强度随其养护期的延长而提高.纤维加强混凝土是由纤维与灰浆在喷头内相混合而成。纤维的计量与输送依赖于小型非封闭式计量装置(图1).该装置是由上下两圆锥料斗,下部带     

基于NMR技术的充填体孔隙结构的冻融损伤演化特征

为了研究在反复冻融循环条件下充填体内部孔隙结构的变化规律,运用核磁共振(NMR)技术对0、50、100和200次冻融循环后的试样细观结构损伤进行扫描,获得核磁共振弛豫时间T2谱,并对循环后试样进行拍照记录;在此基础上,分析了试样孔隙演化的规律和细观结构损伤的机理。结果表明:由T2分布曲线可以反映冻融循环作用下试样内部孔隙的演化和扩展特点;随冻融循环次数的增加,表征材料孔隙率大小的T2谱面积呈现初期增加速度较快,后期增速减小的规律,其中小孔隙比例随循环次数增加而减小,大孔隙比例随次数增加而增大;通过探讨孔隙结构演化机理,提出冻融循环中渗透力和冻胀力共同作用是砂浆结合面出现破坏而形成连通裂隙的根本原因。     

高强增塑喷射纤维混凝土试验研究

针对我国煤矿开采逐步向深部转移，围岩压力及围岩变形均加大的情况，叙述了以平顶山煤业(集团)一矿使用的喷射混凝土为基础，而开发的高强增塑喷射纤维混凝土，说明在现有混凝土中加入抗碱玻璃纤维及减水剂等材料，可使混凝土的后期强度比素混凝土提高40％以上，弹性模量及变形模量均有较大增加。经在平顶山煤业(集团)一矿井下工业性试验，支护效果良好，具有较好的经济效益及社会效益。     

用尼龙纤维喷射混凝土支护采矿巷道

散筋喷射混凝土是支护采矿巷道、修筑隧道衬砌和其它地下构筑物的最有发展前途的材料之一。同传统的喷射混凝土相比较,其优点已为大量试验数据及其在工业中的应用所证实。散筋喷射混凝土的物理力学性能和工艺参数最能充分地满足采矿巷道支护所面临的现代化要求,因此,采用这种轻型支护具有特殊的现实意义。全苏矿井建设组织及机械化科学研究所克里沃罗格分所研究出散筋喷射混凝土的新     

玄武岩纤维树脂混凝土阻尼特性研究

为研究各因素对玄武岩纤维树脂混凝土阻尼的影响,采用正交试验方法研究了玄武岩纤维树脂混凝土阻尼特性随各因素用量的变化关系。实验表明:各因素对材料阻尼特性影响的显著程度由大到小依次为:树脂用量、玄武岩纤维用量、骨料用量及粉煤灰用量。综合考虑材料的阻尼及强度特性确定最优组分用量为:骨料用量79%、粉煤灰用量9.5%、树脂用量7%、玄武岩纤维用量0.4%,其阻尼比为5.155%,抗压强度为118.7 MPa。     

稻壳灰玄武岩纤维混凝土抗压强度分析

为了研究稻壳灰及玄武岩纤维对混凝土抗压强度的影响,使用稻壳灰分别代替10%、20%质量的水泥,再加入体积分数分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%的玄武岩纤维。研究表明：当稻壳灰质量掺量为10%时,混凝土抗压强度提高,但当稻壳灰质量掺量为20%时,混凝土强度降低;在稻壳灰混凝土中掺入玄武岩纤维体积分数为0.05%时,稻壳灰混凝土的抗压强度提高,当掺入体积分数≥0.10%时,稻壳灰混凝土抗压强度会降低10%。研究成果为提高混凝土的抗压强度提供了参考。     

合成纤维混凝土梁弯曲韧性研究

通过与ASTM-C1018和JSCE-SF4两种韧性分析方法的比较,Nemkumar等定义了新的纤维混凝土韧性指标。基于这个韧性指标,对纤维增强混凝土梁的弯曲韧性进行了研究。实验结果表明:Nemkumar等定义的韧性指标合理描述了荷载峰值后纤维混凝土能量吸收情况,和挠度曲线变化规律符合完好。     

玄武岩纤维增强铝基复合钻杆材料的制备研究

针对铝合金钻杆耐磨性和耐腐蚀性差导致其难以在深部钻井中应用的技术难题,本文以7075铝合金粉作为基体,玄武岩短纤维作为增强体,利用真空热压烧结技术制备了玄武岩纤维增强型铝基复合材料,并对其微观组织结构、密度和显微硬度等性能进行了研究。结果表明,玄武岩纤维在铝基体中分散均匀,界面处发生了化学渗透,SiO_2和Al之间发生置换反应,从而获得了良好的界面结合强度,复合材料的密实度较高,玄武岩纤维的加入显著提高了复合材料的显微硬度。     

中国玄武岩纤维材料产业的发展态势

玄武岩是火山喷发形成的火山岩中的一类岩石,在地球上广泛分布。传统的玄武岩开发利用多用于建筑材料和石料等,并没有很好地发挥玄武岩的特点和优势。随着玄武岩连续纤维的出现,玄武岩的开发、生产、应用有了质的飞跃。本文首先介绍了玄武岩连续纤维的基本情况,阐述了玄武岩连续纤维的性能,重点分析了玄武岩连续纤维产业的发展现状、存在问题,最后提出了建议。     

矿渣掺量对钢纤维喷射混凝土凝结时间的影响

为使矿渣在钢纤维喷射混凝土中得到合理有效的利用,充分发挥矿渣改善混凝土性质的作用,在改变水灰比、速凝剂掺入比例两个因素的条件下,找出适合钢纤维喷射混凝土的凝结时间较短、粘结性较好的矿渣掺入范围。矿渣掺量规律性的研究对钢纤维喷射混凝土理论研究及施工有一定的参考价值。     

基于低场核磁共振技术的酸化煤样孔隙特征研究

为研究酸化作用后煤体的孔隙结构特征,采用低场核磁共振技术和X射线衍射实验方法,测试了高阶煤自然煤样和酸化煤样的孔隙结构和矿物含量,并根据分形理论对比研究了2种煤样孔隙的分形维数,探讨了酸化作用原理.研究结果表明:自然煤样和酸化煤样中微孔和过渡孔都占较大的比例;煤样酸化后,其孔隙率增大,最小孔径和最大孔径都变大;酸化作用...     

玄武岩纤维在钻探机具中的应用研究与展望

针对铝合金钻杆材料耐磨性差和耐腐蚀性差,以及坚硬地层钻进难等钻探难题,本文研究了玄武岩纤维对7075铝合金钻杆材料和WC基金刚石复合材料的性能影响,通过粉末冶金和热压烧结制备了铝基复合材料和胎体,并对其性能进行测试和研究。结果表明,玄武岩纤维/7075铝基复合材料的力学性能和耐腐蚀性能得到提升,玄武岩纤维的加入降低了胎体的磨耗比,提升了胎体的密实度、导热系数和金刚石把持力。本文还对玄武岩纤维在套管和油管领域的应用研究进行了总结和展望。     

重复脉冲强冲击波对肥煤孔隙结构影响的实验研究

利用自行搭建的重复脉冲强冲击波煤体致裂实验平台,以肥煤为研究对象,在2种实验条件下分别对2块煤样进行了重复冲击实验,采集每块煤样在不同冲击次数下的样品,通过扫描电镜、压汞、核磁共振、氦孔隙度和空气渗透率等实验,对煤的孔隙结构和渗透性变化特征进行了研究。结果表明：随冲击次数的增加,整体上煤的孔容、比表面积、孔隙度、孔径分布范围均有增大趋势;大孔和中孔孔容增加显著,孔隙度增幅高达74%,孔径分布范围由最初的分散孤立逐渐变得连续;开放孔增多,孔隙连通性增强,渗透性增加,孔隙结构得以改善。分析认为重复脉冲强冲击波可以有效地改善煤的孔隙结构,提高煤储层的渗透性,有利于煤层气的产出。     

微波加热对煤层顶板砂岩微结构的影响

为从微观层面研究微波对煤层顶板砂岩的热作用,实验前对砂岩样品进行预处理,利用核磁共振技术(NMR)和扫描电镜(SEM)对微波辐射前后砂岩的微观结构进行了调查。研究结果表明:微波辐射对砂岩孔隙结构的改性作用包括扩大孔隙的分布范围、增加大孔隙的数量以及增强孔隙间的连通性;随着微波在样品中的传播,孔隙的改性行为明显减弱;砂岩中石英、长石颗粒受热膨胀及其附着黏土脱水的耦合作用产生的晶间断裂和晶内断裂是导致较大孔隙(T₂>10 ms)数量增加和孔隙体积增大的主要原因;工程中利用微波加热进行煤层脱气时,首先要对煤层取样分析,根据煤中碳酸盐类、硫化物类矿物和水分的含量来研判微波的脱气效果;此外,为避免微波注热煤层时对顶板岩石的损伤,作业时需根据煤层气的抽采范围选择合适波长的微波输出。     

基于低场磁共振的北山花岗岩热损伤研究

研究岩石的热破裂和损伤机制在高放废物地质处置工程中越来越受到重视。以我国甘肃北山的高放废物处置库的花岗岩岩样为研究对象,采用低场核磁共振系统、MTS岩石力学试验机、倒置镜像光学显微镜对重点预选场址花岗岩的热稳定性开展室内试验研究。研究发现:①核磁共振T 2谱图在0~400℃没有明显变化,当温度高于500℃时,T 2谱图振幅显著增大且向右大幅移动,T 2谱面积与孔隙率在加热过程中呈现幂率关系;②峰值应力随着温度和孔隙度的增加以幂律关系降低;③通过核磁共振成像(MRI)发现,温度低于500℃时质子密度分布均匀且没有发现明显的质子密度簇,说明岩石内部结构稳定。当温度高于500℃时,晶体裂纹和边界裂纹的产生致使出现大量的高质子密度区域,并随着温度持续升高质子密度高的微小区域融合成大的连通区域;④花岗岩岩样在不同温度条件下的核磁成像像素的概率密度函数都服从对数正态分布,当温度超过500℃,概率密度函数整体向右转移;⑤通过显微结构观察,500℃时在长石晶间和长石晶粒与石英晶粒间有边界裂纹产生,并在晶体内部出现少量的穿晶裂纹,当试样温度加热到600℃时,超过了石英α/β相变点,石英颗粒产生大面积透明状穿晶裂缝,同时伴随着明显的穿晶网络。     

玄武岩纤维膨润土水泥膏浆的注浆加固工程应用研究

岩溶塌陷是盾构法隧道工程穿越岩溶地层面临的关键问题之一,其不仅会对油气管道造成破坏,还会导致油气泄漏、破坏生态环境、威胁沿线居民生命财产安全等问题。针对湖南永州某地盾构法隧道穿越的岩溶地层溶洞发育特点,优选兼具良好流变性能和力学性能的玄武岩纤维膨润土水泥膏浆配方,开展玄武岩纤维膨润土水泥膏浆原位注浆充填加固实验,并通过钻孔取心和室内实验的方法检验了该注浆材料的加固效果,实验结果表明：钻孔取心获得的地层岩心密实,胶结强度较强,岩心采取率满足施工要求的80%;受地下水的影响,钻孔深度为6~7 m的注浆固结体28 d的无侧限抗压强度较小,平均为0.32 MPa,但试样较为完整;钻孔深度为7~8 m的注浆固结体28 d的无侧限抗压强度较6~7 m的注浆固结体增加了约5.36倍。采用玄武岩纤维膨润土水泥膏浆进行原位注浆充填加固的注浆固结体强度大于施工要求的强度指标,有效保障了岩溶地区盾构穿越工程的安全性。