多尺度聚丙烯纤维混凝土抗裂性能的试验研究

选用4种尺寸的聚丙烯细纤维与2种尺寸的聚丙烯粗纤维,在相同拌合工艺、相同配合比条件下进行单掺及混掺混凝土的开裂性试验。试验表明：对聚丙烯纤维,同掺量时,长径比较小者,早期抗裂效果相对较优;细纤维在塑性态混凝土中的阻裂效应优于粗纤维;粗纤维在硬化阶段的抗裂效果优于细纤维。鉴于此结果,将聚丙烯粗细纤维进行混掺,使其在混凝土凝结硬化的不同时期能协同作用,不仅能够阻止混凝土的塑性开裂,而且可推迟硬化阶段裂缝的形成,从而有效控制混凝土裂缝,达到阶段抗裂、层次抗裂的目的。     

聚丙烯-玄武岩混杂纤维混凝土的耐久性能研究

为研究聚丙烯纤维和玄武岩纤维对混凝土耐久性性能的影响,通过配合比方法设计10组混凝土试块,进行抗渗、抗裂和抗压性能测试。结果表明(:1)掺入玄武岩纤维和聚丙烯纤维能够明显提高混凝土抗渗、抗裂和抗压性能。(2)在单掺纤维的情况下,玄武岩纤维和聚丙烯纤维的最佳掺量均为2%,聚丙烯纤维对混凝土性能增强的作用高于玄武岩纤维。(3)双掺纤维能够有效提高混凝土的耐久性。在等掺量的情况下,双掺纤维的混凝土性能比单掺纤维混凝土性能好。因此,宜在混凝土中掺入1%玄武岩纤维和1%聚丙烯纤维配制高性能混凝土。     

石灰岩相似材料力学性能试验研究

石灰岩分布广泛,是工程施工常见的岩石种类.针对石灰石相似模型试验的需要,采用水泥石膏材料,对石灰石相似材料开展了试验研究.相似材料试验的条件设置包括３种水泥石膏比、３种砂胶比以及３种水固比,总共有２７种配比.对不同配比的相似材料试件开展了单轴抗压试验、巴西劈裂法试验、直剪试验、霍普金斯杆试验,测得了不同配比相似材料的抗压强度、抗拉强度、内聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比及动态抗压强度等力学参数.基于试验数据,分析了水固比、砂胶比、水泥石膏比对水泥石膏相似材料的力学强度变化规律.结合实测的石灰岩力学参数,分析了石灰岩相似模型试验的材料适用配比.     

新型聚丙烯纤维支护材料网力学性能试验研究

针对锚网喷支护中钢筋防护网所存在的高围岩应力作用下承载能力不足以及易腐蚀等问题,从力学性能出发,对新型高分子材料聚丙烯纤维锚网喷支护材料在高应力软岩巷道支护中的适用性进行研究。通过室内模型试验的方法,分析了聚丙烯纤维锚网喷支护材料的受力特性。     

聚丙烯纤维喷射混凝土抗渗性能试验研究及机理分析

在非(少)降水或止水施工的地下与隧道工程建设中,喷射混凝土的抗渗性能已引起广泛关注。以不同纤维长度、水泥用量、砂率和水灰比为因素水平,利用正交试验方法,得出了聚丙烯纤维喷射混凝土(PP/SC)最佳配合比。通过灰色关联系数分析及方差分析,得出各因素水平与抗渗性能之间的关联程度和影响顺序;利用MATLAB数据拟合的方法,拟合出砂率与纤维长度抗渗性能目标函数;借助扫描电镜,对PP/SC的微观结构及抗渗机理做了分析。研究结果表明:各因素对PP/SC抗渗性能的影响顺序为:砂率纤维长度水灰比水泥用量;砂率取49.12%,纤维长度为21 mm时,PP/SC抗渗性能最优;聚丙烯纤维的掺入,抑制了PP/SC微裂纹的产生与发展,优化了基体界面过渡区,使其体现出了高阻裂和高阻渗的特性。     

聚丙烯纤维加筋尾矿砂力学特性试验研究

为探索加筋尾矿砂用作路堤填料的可行性,将不同长度、不同含量的聚丙烯纤维掺入铁尾矿砂中,开展纤维对尾矿砂单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角影响的室内试验。结果表明,掺加聚丙烯纤维能够显著提高尾矿砂的单轴抗压强度,但连续增大聚丙烯的纤维长度、持续提高纤维含量对尾矿砂抗压强度影响不大;加筋尾矿砂的黏聚力随纤维长度和含量的增加呈先增大后减小的趋势,但掺加纤维后尾矿砂的黏聚力整体上高于未添加纤维的尾矿砂;尾矿砂的内摩擦角几乎不受聚丙烯纤维长度和含量的影响。长度1.5 mm、含量0.20%的聚丙烯纤维是最优的加筋配比,这为尾矿砂用于路堤填料提供了试验依据。     

聚丙烯纤维喷砼在黎南复线的试验应用

聚丙烯纤维喷砼作为隧道锚喷支护中的新型支护方式，因其良好的性能，已经受到多方的高度重视，这文就聚丙烯纤维砼的试验应用进行了探讨，着重介绍了聚丙烯纤维喷砼试验和施工工艺。     

氟石膏改性高水粉煤灰复合充填材料性能研究

为了制备低成本充填材料,满足山西省推行绿色采矿试点工作中提出的因地制宜推广充填材料、矸石不升井等绿色采煤技术的要求,利用氟石膏、粉煤灰、煤矸石等废弃矿物资源,制备高水粉煤灰复合充填材料,并对其坍落度、泌水率、力学性能进行了研究;通过XRD和SEM手段对复合材料水化矿物组分及微观结构进行了研究;利用分子动力学软件模拟复合材料力学性能。研究结果表明：该复合材料流动性良好,强度增长速率快,28 d抗压强度可达4.96 MPa;显微观察复合材料结构致密,孔隙较少;复合材料成本低至78元/m³;复合材料分子模型在NVT系综下模拟,水化硅酸钙的弹性模量比钙矾石高,随着水化硅酸钙的增加,复合材料的力学性能更优。     

聚丙烯纤维磷石膏胶结体早期力学强度特性及增韧机理研究

在传统水泥基复合材料的研究领域,纤维增强了材料的强度、韧性、延展性和抗裂性。为了提高磷石膏胶结体的早期强度,掺入聚丙烯纤维作为增强剂,开展了掺纤维磷石膏胶结体制备试验以及单轴抗压强度试验,分析了纤维对磷石膏胶结体破坏规律的影响,并通过SEM探究了纤维对磷石膏胶结体的增韧机理。研究结果表明:随纤维掺量增加磷石膏胶结体单轴抗压强度呈先增加后降低的趋势,且纤维最优掺量为1%;掺入纤维的磷石膏胶结体能延缓峰值抗压强度达到时间且破坏时的峰值应力更大,未掺入纤维的磷石膏胶结体在荷载超过应力峰值后快速失稳,掺入聚丙烯纤维的磷石膏胶结体则呈缓慢降低趋势;随着纤维的掺入,磷石膏胶结体的裂纹数量逐渐减少,且裂而不断,磷石膏胶结体的延性变形明显;微观下聚丙烯纤维表面附着有絮团状水化产物,且在磷石膏胶结体固结过程中相互缠结形成稳定的网状结构。研究成果可为磷石膏基复合材料在固废胶结充填现场的应用提供一定参考。     

矿渣粉掺量对高水材料物理力学性能的影响研究

为了降低高水材料充填体成本、提高充填体强度,并有效开发利用矿山工业固体废弃物,开展了掺入有活性成分的矿渣粉对高水材料浆液和充填体物理力学性能及晶体微观结构影响的试验研究。结果表明,随着矿渣粉掺量增加,浆液初凝时间缩短,试件的含水率降低、容重增大,且含水率与峰值抗压强度及容重与峰值抗压强度均具有较好的二次相关关系;随着矿渣粉掺量的增加,试件的峰值抗压强度与残余强度均先减小后增大,掺量为10%时,峰值抗压强度与残余强度均达最小值;从材料的微观结构可以看出,矿渣粉的掺入促进了钙矾石晶体和硅酸钙凝胶的生长发育,改变了晶体发育形貌及网状结构形态。在试验掺量范围内,掺加20%的矿渣粉可使试件晶体空间网状结构最为致密,在宏观上表现为峰值抗压强度达最大值。     

含硫尾矿砂膏体充填材料力学特性试验研究

用单轴抗压强度试验与单轴蠕变试验对3种含硫尾矿砂充填材料进行了测试。结果表明,以尾矿砂、粉煤灰、水泥为主要原料,按照设计配比制备的膏体充填材料满足采空区回填工作与力学性能要求;3种含硫量试件的单轴抗压强度均随养护龄期的增大而增大,但后期增幅均有所减小;含硫量为10%时的试件单轴抗压强度值最大,含硫量为25%时最小;载荷不变时试件的轴向应变随加载时间的增长几乎不变,载荷增加时轴向应变均有突变,曲线呈非线性台阶状,具有典型的非线性特征。     

铁铝型高水速凝充填材料物化性能的研究

分析并阐述了铁铝型高水速凝材料作为一种新型矿山充填胶凝材料所具有的基本性能。它制浆点,初凝时间为60min,终凝时间210min。其硬化体有良好的耐水性和耐腐蚀性,在承载破坏后还具有重结晶性。应用铁铝型高水速凝材料不仅可解决矿山充填料不足、全尾充填存在的问题,还可提高采矿强度和生产效率。由于该材料的主要基料来源广,且生产工艺简单,因而推广应用前景良好。     

单轴压缩下页岩力学特性的各向异性试验研究

为了研究页岩的物理力学特征及其各向异性,为掌握页岩气开采过程中水力压裂网状裂隙的扩展规律提供技术参数,开展了龙马溪组页岩的电镜扫描和单轴压缩试验,分析了基于不同层理面页岩的微观结构、力学参数、破坏特征等各向异性。结果显示：页岩的各向异性是其固有特征,且该特征决定了页岩的力学性质、破坏模式均表现出各向异性。当取芯方向与层理面夹角θ=0°时,破坏模式为张拉破坏;当θ=22.5°时,为沿着层理面的剪切破坏和平行于轴向方向的张拉破坏;当θ=45°时,为沿着层理面的单一剪切破坏;当θ=67.5°时,为沿着层理和贯穿层理的复杂剪切破坏;当θ=90°时,为贯穿层理面的张拉破坏。页岩的纵波波速、弹性模量、单轴抗压强度以及泊松比也都表现出一定的各向异性。     

掺聚丙烯纤维尾砂充填体损伤及能量演化特征

为了探究掺聚丙烯纤维充填体在受载状态下的损伤特性及能量演化规律,对掺不同质量含量的聚丙烯纤维充填体进行单轴压缩试验,得到了掺不同纤维含量充填体优化后的本构模型。研究结果表明:向充填体添加聚丙烯纤维能够有效的提高充填体的力学性能,当纤维含量达到0.6%时,纤维增强充填体的效果最好;对现有的掺纤维充填体损伤本构理论模型进行优化,得到了优化后掺聚丙烯纤维充填体理论曲线,并将理论曲线与试验曲线和文献曲线进行对比验证,发现优化后的理论曲线与试验曲线拟合度更高;构建了损伤与应变能之间的关系,损伤-应变能关系曲线能更好描述掺不同纤维含量充填体的损伤特性,发现纤维增强充填体力学特性的主要机理,即纤维不仅增强了充填体储存应变能的能力,还增大了充填体峰后储能的能力。试验结果对科学指导井下矿体安全开采及充填体灾害预防具有一定意义。     

纤维增强水泥-尾砂基复合充填材料力学及流变特性研究

针对水泥-尾砂基复合充填体脆性高、强度低、质量差等问题,以聚丙烯纤维作为增强剂,探究纤维掺量和纤维长度对复合充填料浆流变行为的影响,采用Hershel-Bulkey模型(简称H-B模型)进行非线性回归拟合分析,获得充填料浆流变特性参数,借助正交设计的试验方法,考察纤维掺量、纤维长度和粉煤灰掺量对充填体养护龄期1 d、3 d、7 d和28 d抗压强度的影响。研究结果表明：随着纤维掺量的增加,充填料浆初始表观黏度和屈服应力不断增大。纤维掺量从0.2%增加至0.8%的过程中,屈服应力增加了60.19%;纤维长度从3 mm增加至12 mm的过程中,屈服应力增加了35.3%。不同养护龄期下充填体抗压强度随着纤维长度和纤维掺量的增加均表现为先上升后降低的趋势,纤维掺量0.6%和纤维长度9 mm是其临界点,适宜的纤维能在充填体内部均匀分散,形成致密的网络结构以承载外界荷载,从而改善充填体力学性能。     

煤矿膏体充填材料力学变形性能的试验研究

力学变形性能的研究在煤矿膏体充填材料压缩变形研究中居于十分重要的位置。通过实验室正交试验,得出了膏体充填材料的弹性模量、横向应变、纵向应变和泊松比,并首次利用数字图像测量软件绘制了材料在单轴压缩过程中的全应力-应变曲线和泊松比曲线,为选择最佳配比的充填材料提供依据。     

王台铺煤矿高水膨胀材料充填管路布置研究

为了提高王台铺煤矿高水膨胀材料的充满率,采用理论计算和技术分析探讨了充填干路管选型、布置和工作面管路布置方式,并进行了试充填工业性试验。研究表明:在垂深235m的情况下,内径139mm的充填管路满足120m3/h的充填能力要求;在采高2.6m的条件下,充填干路管和工作面充填管沿顶板布置稳定可靠;工作面管路出浆口布置是影响支巷充满率的一个重要可控因素,布置在支巷最高点处比布置在巷口更有利于充满率的提高,试充填中两者的充满率分别达到了100%和93%。     

注浆体力学特性的试验研究

为了研究注浆体的力学特性,利用RMT-150B岩石力学试验机,对其进行了三轴压缩试验。试验结果表明:不同矿物颗粒粒径的注浆体的强度不同,随着围压的增加,粒径对注浆体的强度影响变小。利用RLW-500岩石流变试验机对注浆体试件进行了三轴压缩分级加载蠕变试验,对注浆体的流变特性进行了初探。