湿陷性黄土地区劈裂注浆桩芯结石体强度试验研究

为研究湿陷性黄土地区劈裂注浆桩芯结石体力学性能,通过配置五种不同配合比的注浆浆液,对其标准养护试块、同条件养护试块以及桩芯结石体分别进行龄期为3 d、7 d、14 d、28 d、56 d、90 d的抗压强度测试。结果表明:桩芯结石体的抗压强度随水胶比的增大而降低,随养护龄期的增加而呈对数增大;注浆浆液的析水率对桩芯结石体的抗压强度影响较大,黄土的密度、含水率以及桩芯结石体在黄土中的埋置深度对其抗压强度影响较小。通过影响因素分析,推出桩芯结石体抗压强度与同浆液3 d标准养护试块抗压强度的相关关系,此关系式可对湿陷性黄土地区地基加固工程的效果进行预估,为湿陷性黄土地区地基加固工程提供了桩芯结石体抗压强度的参考。     

矿山黄土膏体充填材料的试验研究

膏体充填材料是矿山采空区的主要充填材料,以黄土、粉煤灰为主料,以水泥、石灰碱性材料为辅料,采用5因素、4水平的正交设计方法对黄土膏体充填材料进行试验研究,分析每个因素水平对黄土膏体充填材料的工作性、凝结时间,结石率和抗压强度的影响.试验结果表明:料浆浓度为60％,黄土粉煤灰质量比为1:2,辅料占固料30％,外添加剂占固料质量6％,养护期为28 d时,充填材料在满足工作性,凝结时间和结石率的同时,充填材料的抗压强度最大,为降低充填材料成本提供了新的途径,对实际工程的应用有着重要的意义.     

硫酸根离子侵蚀对早龄期井壁混凝土性能的影响

通过对早龄期井壁混凝土进行硫酸盐腐蚀试验和荷载-硫酸盐腐蚀耦合试验,研究硫酸根离子对早龄期混凝土28d抗压强度的影响。试验结果表明:当Na_2SO_4溶液浓度为0～20%时,早龄期混凝土28d抗压强度随Na_2SO_4溶液浓度的增加而增大,随清水养护龄期的延长而减小,且均大于清水养护混凝土28d抗压强度;荷载-硫酸盐腐蚀耦合作用时,混凝土28d抗压强度随加载比例的增加先增大后减小。     

钢渣混合土基层材料制备及性能研究

以钢渣、矿渣为主要原料,采用土体固化技术制备新型道路基层材料-钢渣混合土.开展24组钢渣-土-矿渣微粉配合比试验,通过7d无侧限抗压强度测试确定钢渣混合土最佳配合比:50％钢渣+50％土并掺入占钢渣重量40％的矿渣微粉,其强度值可达7.19 MPa.在此基础上,对最佳配合比的钢渣混合土进行了体积安定性试验和无侧限抗压强度影响因素试验,发现钢渣混合土在90℃高温水浴激发下,90 d整体膨胀率仅为0.25％;其无侧限抗压强度随龄期增长而增大,随含水率增加呈先增后减,随压实度增加而增大,室温养护值略低于标准养护值,具有良好的水稳定性.SEM研究表明,钢渣混合土内部结构早期为单一混合料团聚体堆叠,随着龄期增长,逐渐衍变为团聚体与C-S-H凝胶片状网格结构相结合,使得土体结构更加密实.     

粉煤灰对混杂纤维混凝土力学与耐久性能的影响分析

将粉煤灰加入混凝土中可以有效消耗工业固体废弃物，保护环境。基于此，制备了不同粉煤灰掺量的混杂纤维混凝土样品，开展了立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、碳化深度以及冻融循环后的相对动弹性模量和质量损失率测试，分析了混凝土力学与耐久性能随粉煤灰掺量的变化规律。研究结果表明：养护龄期小于14 d时混杂纤维混凝土的抗压强度随粉煤灰掺量的增大而减小，养护龄期大于14 d时抗压强度随粉煤灰掺量的增大而增大；60 d养护龄期和12%粉煤灰掺量的混凝土抗拉强度最大；碳化深度随粉煤灰掺量的增大而先减小后增大；粉煤灰掺量小于12%时，掺入粉煤灰的混杂纤维混凝土的抗冻性能要略优于素混杂纤维混凝土。     

长壁工作面条件下超高水充填技术研究——以四川某磷矿为例

为了解决缓倾斜、薄至中厚磷矿体开采技术难题，将在煤矿中应用相对成熟的超高水充填开采技术运用到磷矿开采中，并对此进行了可行性论证。以四川某磷矿为研究对象，利用室内单轴、直剪试验测定超高水材料充填体在不同水灰比(5∶1、6∶1、7∶1)及各龄期下的物理力学参数，运用FLAC^3D有限元数值模拟软件建立采场模型，模拟分析了不同水灰比下超高水材料充填体的覆岩承载效果，研究结果表明：超高水材料充填体在养护7 d时可达到最终强度的80%;在养护28 d内，各配比下的充填体强度呈对数曲线上升，直至达到最终强度；当预留矿柱间距为4 m时，3种配比充填方案均能有效提高采场稳定性。     

膏体充填材料变形性能的研究

经试验研究寻找出膏体充填材料力学参数单轴抗压强度、弹性模量、内摩擦角、内聚力与养护龄期、胶结料用量、粉煤灰用量等因素之间的影响规律以及抗压强度与弹性模量之间的关系.研究成果对不同煤矿工艺要求设计合理材料配比具有一定参考.该研究成果在河南煤化集团朱村煤矿充填项目中得以应用验证.     

尾矿膏体胶结充填料的微观结构和力学性能研究

以低含硫量尾矿(含硫量约为0.49wt％)为主要成分,同时添加粘结剂(普通硅酸盐水泥)和絮凝剂(聚合氯化铝)制备尾矿膏体胶结充填料,并通过淋滤实验确定了粘结剂和絮凝剂配比.采用XRD、SEM-EDS、BET等分析方法,对膏体胶结充填料的微观结构和力学性能进行了深入研究.结果表明,絮凝剂的添加不仅大大地降低了粘结剂的添加量,而且改善了充填料的力学性能和耐水性.随着粘结剂和絮凝剂添加量的增加,尾矿膏体胶结充填料的比表面积逐渐增大,无侧限抗压强度也随之增大.养护龄期为28 d时,絮凝剂添加量为100 g/L的尾矿膏体胶结充填料的强度均达到2 MPa以上,能够达到满足矿山采空区回填要求.     

全尾砂胶结充填材料配合比及性能研究

以矿渣、水泥、半水石膏、脱硫石膏与生石灰作为胶凝材料,并且加入少量萘系高效减水剂,制备全尾砂胶结充填材料.采用正交试验,进行极差分析和方差分析,分析出影响3d抗压强度与膨胀性能的最主要因素为半水石膏与脱硫石膏的比例,影响流动性最主要因素为生石灰掺量,其次为半水石膏和二水石膏比例和石膏总掺量,确定出最佳配合比为A3B2C3.结果表明,采用最佳配合比,全尾砂胶结充填材料3d抗压强度可达到0.75 MPa,28 d抗压强度可达到2.92 MPa,料浆流动性为173 mm,充填体高度为64.47 mm.     

高浓度全尾砂胶结充填体强度规律分析

以某矿山铅锌全尾砂作为研究对象,进行高浓度全尾砂胶结充填体强度规律分析,分别对质量浓度为72％、74％、76％、78％、80％和灰砂比为1:4、1:8、1:12、1:16料浆试块的7 d,28 d,56 d单轴抗压强度进行非线性回归分析.综合对比实验分析结果:灰砂比同充填体强度遵循二次函数关系,质量浓度、龄期同充填体强度均遵循指数函数关系;灰砂比越大,龄期的增加对充填体强度增加影响越大;灰砂比越小,充填体强度随质量浓度的增加越缓慢;所得回归模型能较好的反应充填体强度同各因素间的规律.     

喷射粉煤灰混凝土微观结构和力学性能试验研究

为研究喷射粉煤灰混凝土在养护过程中微观结构和力学性能的变化,采用X-射线衍射法、热重-差示热法、扫描电镜法对喷射粉煤灰混凝土微观结构进行分析,并对其1d、3d、7d、28 d、60 d、90 d和180 d的抗压强度、劈裂抗拉强度进行研究.结果表明:养护龄期对喷射粉煤灰混凝土微观结构和力学性能影响大,且微观结构与力学性能之间存在密切联系.龄期为1d时,由于速凝剂的作用,喷射粉煤灰混凝土强度较高.龄期低于28 d时,粉煤灰等量替代水泥,控制水泥水化速度的有效水灰比相对增大,喷射粉煤灰混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度随粉煤灰掺量增加下降;龄期高于28 d时,粉煤灰活性被激发,喷射粉煤灰混凝土微观结构变得密实,喷射粉煤灰混凝土抗压强度随粉煤灰掺量增加先上升后下降,劈裂抗拉强度随之上升.     

超细全尾砂胶结充填体的强度特征分析

以中关铁矿全尾砂为充填骨料、水泥为胶凝材料制作胶结充填体,采用单因素四水平试验设计,分析了全尾砂的物理化学性质,探讨了全尾砂胶结充填体强度与灰砂比、料浆质量浓度和养护龄期之间的定量关系,并对其敏感程度进行了研究。研究结果表明：中关铁矿全尾砂中值粒径仅为14.2μm,碱度系数为2.31,活性系数为2.12,属于碱性超细全尾砂,级配良好、活性较高;全尾砂胶结充填体的强度随灰砂比的增加和料浆质量浓度的增加呈指数函数增长,随养护龄期的增加呈线性增长,拟合相关系数平均值分别为0.97、0.96和0.92;充填体强度对养护龄期的敏感程度最高,灰砂比次之,料浆质量浓度最小。     

黄土-粉煤灰基新型充填材料性能研究

充填开采是实现矿山安全绿色开采的重要途径,要求充填材料来源广泛,成本低,且必须能满足充填工艺需求。为探究黄土含量对膏体充填材料流动性和力学性能的影响规律,通过室内试验测定了不同类型粉煤灰、不同黄土含量条件下膏体充填材料的屈服应力和抗压强度等参数。研究结果表明:用黄土替代粉煤灰制作充填体,取材方便,成本低,且黄土颗粒能很好地包裹大颗粒,减少颗粒输送中对管道内壁的磨损,提升料浆流动性;随着黄土含量增加,充填体抗压强度会逐渐增大,但当黄土含量超过12.5%(质量分数)后,黄土细颗粒会阻碍水泥和其他物料之间的黏结,导致抗压强度有所降低;黄土与粉煤灰质量比为2∶8、3∶7,养护期为28 d时,充填材料既符合充填工艺要求,又能最大程度降低充填成本。     

磷石膏胶结充填现场扩大性试验

为了探讨磷石膏基胶凝材料的充填效果,开展了磷石膏胶结充填现场扩大性试验,主要考查磷石膏胶凝材料充填至井下后的充填体强度和泌水水质情况,试验结果表明:磷石膏胶凝材料充填体接顶效果良好,充填体各龄期强度发展正常,14 d抗压强度均超过1.6 MPa;充填泌水中的Cu、Zn、Mn、Pb、Cd、Hg等元素含量达到工业废水排放标准,不会对地下水环境造成不利影响.     

矿物掺合料对预应力孔道压浆材料力学性能影响研究

为研究矿物掺合料改良预应力孔道压浆材料的力学性能，室内利用粉煤灰矿物掺合料制备了新型孔道压浆(FADG)材料，对不同养护龄期的FADG砂浆材料开展流动度、单轴压缩强度、抗折强度、膨胀性和泌水性试验，并基于微观电镜扫描从微观结构角度展开研究。结果表明：粉煤灰矿物掺合料能够加强普通水泥孔道压浆材料的流动性，但对孔道压浆材料的早期抗压强度和抗折强度有着非常明显的劣化效应；养护龄期为28 d的抗压强度和抗折强度均呈现出先升高后降低的变化趋势；新型FADG材料中粉煤灰的最优配比为20%,此时其初始流动度为13.25 s,抗压强度和抗折强度分别为78.88 MPa和12.92 MPa,无泌水和倒缩现象，养护成型材料的内部结构致密，综合工程性能最佳。     

改性磷石膏在低气压环境下的试验研究*

为了利用改性磷石膏制备磷石膏制品用于墙体充填材料中,本文研究了不同低气压和低气压养护时间对磷石膏密度、抗压强度、吸水率及渗透性的影响。结果表明,养护3 d和28 d磷石膏砂浆的密度都在0.7 kPa时相对最小,随着低气压养护时间延长磷石膏砂浆密度降低;在3 d和28 d,低气压养护下磷石膏砂浆抗压强度均高于气压为1 kPa时的抗压强度,在28 d,磷石膏砂浆的抗压强度在0.7 kPa时表现出最大的趋势;不同低气压和低气压养护时间下磷石膏砂浆的抗压强度均满足砂浆MU5.0的要求,但对吸水率和渗透性的影响均较小。因此,磷石膏制品不仅能作为房屋装饰材料,也能作为房屋墙体填充材料,且能有效减轻其荷载进而提高抗震能力。     

基于煤矸石综合利用的新型充填材料性能研究

采用不同粒径煤矸石作充填骨料,研究水泥基充填材料和新型充填材料的流动性和抗压强度,并分析其微观结构。结果表明：当充填材料的流动性满足要求时,水泥基充填材料的28d抗压强度最高为1．5MPa,而新型充填材料的抗压强度最高达3．5MPa;粒径在1．18mm～0．075mm和0．6mm～0．075mm时,新型充填材料的28d抗压强度较水泥基的分别提高约1．9MPa和1．7MPa;微观结构表明,新型充填材料中骨料与凝胶体的结合非常紧密,且凝胶体密实,分布均匀;新型充填材料中的C-S-H凝胶体的Ca／Si有很大程度的降低。     

铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物的力学性能和微观结构分析

以粉煤灰为主要原料,以铸造粉尘为掺合料,水玻璃溶液为碱激发剂,制备地质聚合物.研究了养护龄期和水灰比对铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物抗压强度的影响.结果表明,铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物的抗压强度随养护龄期的延长而增大,随水灰比的增大先增大后减小;当水玻璃模数为1.2,水灰比为0.4时,地质聚合物28 d抗压强度达到最大,为21.4 MPa.X衍射分析表明,形成的地质聚合物主要为无定形矿物相;红外光谱分析表明,地质聚合物中有较多的非晶态铝硅酸盐生成;SEM分析显示地质聚合物具有良好的致密结构.     

钢渣对矿渣基高水充填材料性能的影响及强度预测

采用钢渣、矿渣和铁尾砂等固体废弃物制备矿渣基高水充填材料,通过对其正交试验样本建立BP神经网络强度预测模型,并结合实测强度预测出不同龄期15%和25%钢渣掺量高水充填材料的抗压强度,分析了钢渣掺量对高水充填材料物理力学性能的影响,不同龄期高水充填材料水化产物的变化规律.研究表明:通过对正交试验样本建立的BP神经网络强度预测模型,可实现对各龄期不同钢渣掺量的高水充填材料抗压强度的预测;随着钢渣掺量的升高,高水充填材料的强度逐渐下降,吸水率逐渐增大,膨胀收缩率先减小后升高;随着养护龄期的延长,水化产物中的石英、氢氧化钙和斜硅钙石的衍射峰逐渐钝化,方解石、水化硅酸钙、C-S-H(I)和羟镁铝石晶相的衍射峰逐渐锐利.     

腐蚀和养护耦合作用下充填膏体强度演化规律研究

为分析腐蚀和养护耦合作用下充填膏体强度的演化规律,将充填膏体置于两种浓度的NaCl溶液和Na2SO4溶液进行腐蚀和养护,并在各个龄期采用WDW-300型万能试验机进行单轴压缩试验,测试不同龄期充填膏体的单轴抗压强度,在试验基础上分析了强度演化机理,建立了强度演化数学模型.研究表明:在腐蚀和养护耦合作用下,充填膏体的早期强度高于标准养护条件下的强度,随着腐蚀时间的推进,腐蚀溶液中的充填膏体强度逐渐开始低于标准养护,并在达到峰值后进入强度衰减期;NaCl溶液对充填膏体的腐蚀作用较快,而Na2SO4溶液对充填膏体的腐蚀作用较大,建立的充填膏体在腐蚀和养护耦合作用下的强度演化数学模型与试验吻合较好,能够反映充填膏体在腐蚀和养护耦合作用下的强度演化规律.