水胶比和细度对矿渣粉煤灰胶凝材料性能的影响

利用XRD、SEM等方法,研究了不同比表面积的矿渣和不同水胶比制备的矿渣粉煤灰胶凝材料的水化产物,对其力学性能、物相组成、微观结构及形貌特征进行了探讨。结果表明,随着矿渣比表面积的增加,矿渣粉煤灰胶凝材料强度呈上升趋势;随着水胶比的增大,胶凝材料强度先增大后减小。当矿渣比表面积为500 m²/kg,水胶比为0.44时,矿渣粉煤灰胶凝材料可获得较好抗压强度和抗折强度。     

矿井环境中混凝土材料腐蚀损伤演化与机理分析

通过试验模拟地下复杂环境中混凝土在硫酸盐腐蚀和干湿循环耦合作用下混凝土受力特点和损伤演化,测试和分析了不同腐蚀时期混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、质量和超声波速的变化及加载受荷过程中应力应变曲线变化,运用损伤力学,对腐蚀损伤进行多指标全面评价。分析受荷过程中腐蚀损伤对混凝土应力-应变关系的影响。结合腐蚀时间和应变对混凝土损伤扩展的影响,建立受蚀混凝土的受荷损伤模型。采用环境扫描电镜（ESEM）和X射线衍射（XRD）分析受蚀混凝土的微观结构演化。试验结果表明：① 混凝土受到硫酸盐侵蚀和干湿循环耦合作用,抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的经时变化规律大致相同,均呈现先增大后减小,其中劈拉强度和抗折强度对侵蚀引起的损伤更加敏感,劣化更加明显。通过数据回归得到以各性能指标为损伤变量的混凝土腐蚀损伤演化方程,得到不同损伤因子之间的线性函数关系;② 随着腐蚀环境的长期作用,腐蚀损伤混凝土试件峰值应力减小,峰值应变增加,弹性模量和峰值变形模量均有所降低。通过数学模型将腐蚀损伤和受荷损伤统一起来,表征混凝土受到的环境腐蚀、荷载及损伤之间的作用关系;③ 腐蚀产物钙矾石和石膏的膨胀作用和硫酸钠的结晶压在试件内部形成微破裂,随着腐蚀的加剧,微破裂逐渐增多和扩展。     

酸性腐蚀对全尾砂胶结充填体物理力学性质的影响

为了探究酸性腐蚀对全尾砂胶结充填体物理力学性质的影响,采用工业浓硫酸分别配置pH为1,3,5的酸性溶液,将全尾砂胶结充填体放入酸性溶液中进行浸泡腐蚀,测试腐蚀后全尾砂胶结充填体的质量、纵波波速及抗压强度。结果表明:受酸性溶液腐蚀的影响,全尾砂胶结充填体抗压强度先增大后减小,在pH为1时充填体达到强度最大值的时间比pH为3,5时早;质量变化率在前30d出现先增大后减小再增大周期性变化,在30~60d阶段,pH为1时充填体质量变化率缓慢减小,腐蚀程度不断在增加;pH为3,5时充填体质量变化率则是减少后再增大;pH为3,5时纵波波速变化率在前30d快速增长,后30d增长缓慢,60d时变化率分别为16.63%、15.72%;pH为1时纵波波速变化率在前40d不断增加,并在40d达到最大值12.8%,随后开始急剧降低。     

酸性环境中矸石胶结充填体强度及徐变特征

为了研究酸性矿井水中矸石胶结充填体强度及长期变形特征,采用实验室加速腐蚀方法,测试不同质量分数和不同pH值硫酸溶液中充填体的抗压强度、质量、超声波波速、徐变变形随时间变化规律,建立了强度-时间、波速-强度及徐变模型,通过SEM和XRD分析腐蚀后充填体微观结构及化学成分.研究表明:随腐蚀龄期的增加,试件抗压强度和波速先增加后减小,质量先减小后增加再减小,90 d后强度损伤度逐渐增大;pH值越小、充填材料质量分数越小,试件各宏观性能随龄期增长所受影响越大;充填体徐变应变随时间增长而增加,随pH值、质量分数的降低而增加;腐蚀前期,硅酸钙凝胶和钙矾石填充内部孔隙,试件承载能力增加;腐蚀后期,钙矾石分解生成二水石膏后吸水膨胀,破坏材料内部晶体结构,试件承载能力降低.     

Na_2SO_4环境下CMK-水泥土强度机理的研究

通过测试5种煤系偏高岭土掺量下,在清水养护和不同质量浓度硫酸钠溶液养护环境中煤系偏高岭土水泥土的无侧限抗压强度,结合X射线衍射(XRD)物相分析技术和扫描电镜(SEM)微观图像,从化学反应、物相组成、微观结构等方面对煤系偏高岭土水泥土强度变化机理进行综合分析。结果表明,当硫酸钠溶液的质量浓度小于18 g/L时,随着硫酸钠溶液质量浓度的增加,生成的水化产物能促进煤系偏高岭土水泥土抗压强度的增加,硫酸钠溶液的质量浓度为18 g/L时达到最大值;当硫酸钠溶液的质量浓度大于18 g/L时,生成的水化产物产生较大的膨胀力,导致煤系偏高岭土水泥土抗压强度降低。     

含水率及粒径对煤的抗剪强度影响研究

为了研究不同粒径以及含水饱和度煤样的抗剪强度性质,通过直剪实验和理论分析发现:随着垂向应力σ的增大,抗剪强度τ随着增大;随着粒度的增大,内摩擦角ψ和抗剪强度τ呈现先减小后增大的趋势,内聚力C先增大后减小;随着含水率ω的增大,不同试样的抗剪强度τ和内聚力C出现先增大后减小的趋势,而内摩擦角ψ则是先增大后减小,到一定值以后又有所回升。     

真三轴应力条件下钻孔围岩稳定性及塑性区特性

为探究中间主应力对预制孔岩石力学性质的影响,基于自主研发的"多功能真三轴流固耦合试验系统",进行了等b等σ3试验。试验结果表明:主应力方向、中间主应力对岩石变形和强度特性均有较大影响。裂纹特征应力值随中主应力系数b的增加呈现先增大后减小的趋势;裂纹主要在垂直孔轴线方向发育并首先在较小的主应力方向发生破坏。几种条件下试样的强度均随中主应力系数的增大而先增大后减小。其中,最大主应力平行于孔轴线时强度最高,稳定性最好;在中主应力系数b较小时,中间主应力平行于孔轴线时强度最低,而b较大时孔轴线沿最小主应力时强度最低。基于广义平面应变理论,分析了中间主应力对孔周围塑性区的影响。     

PH值对5A06铝合金的应力腐蚀行为的影响

针对不同pH值的海水腐蚀环境中由于较高残余应力引起的铝合金应力腐蚀(SCC)现象,以3.5%NaCl溶液代替模拟海水溶液,采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、动电位极化曲线和扫描电子显微镜(SEM)表征研究了不同pH值条件下5A06铝合金在空气、3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀行为。结果表明,当pH<9时,随着pH值增大,5A06铝合金应力腐蚀敏感性和腐蚀速率均呈先减小后增大趋势,近中性条件下,腐蚀速率及腐蚀倾向性最小。     

pH值对5A06铝合金应力腐蚀行为的影响

针对不同pH值的海水腐蚀环境中由于较高残余应力引起的铝合金应力腐蚀(SCC)现象,以3.5%NaCl溶液代替模拟海水溶液,采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、动电位极化曲线和扫描电子显微镜(SEM)表征研究了不同pH值条件下5A06铝合金在空气、3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀行为。结果表明,当pH9时,随着pH值增大,5A06铝合金应力腐蚀敏感性和腐蚀速率均呈先减小后增大趋势,近中性条件下,腐蚀速率及腐蚀倾向性最小。     

中间主应力影响下含瓦斯复合煤岩体变形渗流及能量演化特征研究

深部环境中,复合煤岩体处于三向不等应力状态,中间主应力的存在对煤岩体变形、强度特性及能量演化特征有着重要影响。本文利用真三轴气固耦合煤岩渗流试验装置,开展了不同中间主应力条件下含瓦斯复合煤岩体变形-渗流试验研究。结果表明：(1)随着中间主应力的增大,当达到峰值强度时,试件最大主应力方向应变呈现先增大后减小的变化,中间主应力方向应变和最小主应力方向应变之间的差值越来越大;(2)低中间主应力下试件中间主应力方向呈现出膨胀变形,中间主应力较大时,ε₂-Δσ曲线达到峰值后发生回弹,中间主应力方向最终表现为压缩变形;(3)随着中间主应力的增大,试件相对渗透率系数谷值降低,相对渗透率系数曲线峰值拐点与ε₁-Δσ曲线的拐点一致;(4)达到应力峰值时,试件总输入能量先增大后减小,与试件强度变化趋势类似,弹性应变能先增大后减小,耗散能持续增大,U_e/U先升高后降低,U_d/U先降低后升高。     

混凝土井壁受盐害侵蚀后的强度损伤试验研究

井壁混凝土结构在地下复杂环境中易受复合盐害侵蚀。为了研究混凝土受盐害溶液侵蚀后的抗压强度和抗折强度的变化规律,设计制作了C70标号的高强混凝土试块,配置了3种不同浓度的复合盐害溶液,测定试块经过多次复合盐害溶液浸泡后的抗压强度和抗折强度。试验结果表明:高强井壁混凝土在清水和复合盐害溶液浸泡后,抗压强度和和抗折强度的变化趋势不一样。在清水环境中,两者基本都是上升的趋势,抗压强度在初期其强度上升比较快,到后期逐渐趋于稳定,抗折强度在第6个月到第7个月之间有突变。在复合盐害溶液中,抗压强度和抗折强度整体上符合先增大后减小的变化趋势。腐蚀溶液浓度越大,后期下降的趋势越快。抗折强度的变化规律比抗压强度的变化规律复杂。     

碱矿渣改良风积砂强度及抗侵蚀性能研究

为研究碱矿渣改良风积砂强度及抗侵蚀性能,采用正交试验设计方法,对不同配合比试件进行抗压试验及抗硫酸盐侵蚀试验.结果表明,碱矿渣改良风积砂早期强度高,7 d抗压强度可达28 d强度的77％左右,对固砂强度影响最显著的因素为骨胶比,其次为减水剂掺量,最优水平组合:骨胶比为2,碱用量为3.5％,固体质量分数为86％,减水剂用...     

Hypercoal制备热压型煤的试验研究

粉煤成型工艺不仅可以解决粉煤利用效率低、环境污染严重的问题,还可以满足某些特定工业生产的原料准备要求。以无黏性的瘦煤为原料,以Hypercoal(HPC)作为黏结剂,利用自制的热压成型设备进行了热压型煤的试验研究,研究中考察了保温时间、温度和HPC添加量对热压型煤抗压强度的影响。研究结果发现:HPC在热压条件下可以显著提高型煤的抗压强度,在不添加HPC的情况下,型煤的抗压强度仅有38~70 N/个,在加入10%的HPC后,型煤的抗压强度可以达到148~227 N/个;当HPC添加量为15%,热压成型温度为400℃,保温时间为15 min时,以30 MPa的压力成型,可以制得抗压强度高达436 N/个的型煤;与糖蜜作为黏结剂制成的冷压型煤相比,热压型煤有着相近的抗压强度,因此,以HPC作为黏结剂制备热压型煤是完全可行的。     

典型硫酸盐环境中氢氧化钡对混凝土性能改善及机理

通过试验比较不掺/掺加氢氧化钡混凝土在典型硫酸盐环境中质量、超声波传播速度、强度等宏观性能的变化,并采用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射及热重-差热分析等微观试验手段观测腐蚀引起微结构和腐蚀产物组分的变化,探讨氢氧化钡对混凝土腐蚀劣化的影响机理。试验结果表明:(1)掺加氢氧化钡的混凝土腐蚀劣化速率减缓,腐蚀引起的质量和波速的变化幅度均降低,腐蚀300 d后不掺/掺加氢氧化钡混凝土强度较腐蚀前分别下降17%和3%,氢氧化钡的掺入削弱了硫酸盐腐蚀的破坏程度;(2)相比普通试件,同样腐蚀时间下,掺加氢氧化钡试件的内部结构更完整致密,钙矾石、石膏等腐蚀产物含量有所降低,伴有硫酸钡生成,且随着腐蚀时间延长,掺加氢氧化钡试件内腐蚀产物数量较普通试件显著降低;(3)掺入氢氧化钡的试件内部同时发生了硫酸钡和钙矾石的生成反应,2者存在竞争性,硫酸根优先与氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀,硫酸钡沉淀阻塞硫酸盐溶液入侵的孔隙通道,进一步延缓了腐蚀反应的进行。     

粉煤灰对水泥土力学性能的影响

以粉煤灰掺量、比表面积、养护方式及硫酸盐质量分数为影响因素,研究掺入粉煤灰后水泥土抗压强度和抗硫酸侵蚀性的变化规律,利用扫描电镜观察粉煤灰水泥土的微观结构.结果表明,在水泥掺量20％的条件下,随粉煤灰掺量增加,水泥土各龄期抗压强度增大,但增大幅度逐渐减小.龄期7 d时,粉煤灰比表面积增大对水泥土抗压强度有显著影响,龄期...     

碱激发钢渣-矿渣混凝土的性能研究

为研究钢渣对碱激发钢渣矿渣混凝土性能的影响,通过测试不同水胶比及钢渣掺量时碱激发钢渣矿渣混凝土的力学性能和耐久性能,结合SEM微观测试,分析了钢渣与矿渣的相互作用。结果表明,0.40~0.45水胶比对碱激发钢渣矿渣混凝土抗压强度的影响不大,而钢渣掺量显著影响其各龄期抗压强度;钢渣与矿渣质量比为4∶6时混凝土强度达到C60等级,干燥收缩率接近普通混凝土,抗碳化性能较碱矿渣混凝土有一定程度的提高;钢渣与矿渣相互促进水化,形成结构更加密实,有助于强度和耐久性能的提高。     

轴力对混凝土管片极限承载力影响的计算模型

针对混凝土管片受压区高度小和受压区钢筋未达到屈服极限问题,提出了混凝土管片极限承载力计算模型。在轴力和弯矩共同作用下,将混凝土管片简化为偏心受压柱,建立了管片截面力平衡和弯矩平衡表达式。基于管片截面平面变形假定,建立了受压区钢筋应力与受压区高度和混凝土极限应变之间的关系。通过2个地铁隧道管片工程算例,分析讨论了轴力对受压区高度、受压区钢筋应力和管片极限承载力的影响。研究表明,混凝土管片的极限弯矩随着轴力的增加而增加;混凝土管片的最不利荷载组合为最大弯矩与最小轴力的组合。混凝土管片受压区的钢筋往往没有达到屈服极限,有时甚至处于受拉状态;现有模型假设受压区的钢筋屈服与钢筋的实际应力状态差异较大,新的计算模型能够准确计算受压区的钢筋的应力。     

细粒级尾砂高浓度胶结充填试验研究与工业应用

以某金矿细粒级尾砂高浓度胶结充填为研究背景,通过试验对比分析了料浆浓度和灰砂比对充填体性能和料浆流动性的影响。结果表明:料浆浓度和灰砂比的增加,能显著提高充填体强度;料浆浓度的提高以及灰砂比的降低,均能够提高料浆的流变参数(屈服应力和塑性黏度),使得料浆流动性降低。为提高计量精度和料浆搅拌效果,提出间歇制备连续充填工艺,并进行了料浆浓度为60%和64%的现场工业试验,为细粒级尾砂充填提供技术参考。     

某矿全尾废石混合处置体性能研究

通过单轴压缩、凝结时间及塌落度试验,研究了某矿全尾废石混合处置体的性能与灰砂比及料浆浓度之间的关系规律。试验结果表明：混合处置体抗压强度主要与灰砂比相关,与料浆浓度关系不大,而凝结时间、塌落度及扩散度主要与料浆浓度相关,与灰砂比几乎没有关系;混合处置体的28 d抗压强度应介于1.0～2.0 MPa,灰砂比应小于1∶12,质量浓度应取81%～83%。