水灰比对高水材料力学特性影响的试验研究

充填开采是实现矿山绿色开采的有效方式,研究量大适宜的充填材料成为充填开采技术应用的关键。高水材料是一种新型矿山充填材料,其受压后的物理力学性能直接影响采空区充填体的稳定性。固体颗粒和水作为高水材料主要的组成物质,其相对含量直接影响高水材料的物理力学特性。利用宏观与微观相结合的综合试验手段,对高水材料在不同水灰比条件下的基本物理性能和强度特性进行了系统研究,结果表明：高水材料结石体微观结构呈网状结构、且具有稀疏多孔等特点,使其可以吸附自身重量数倍的水。水灰比越大,网状结构中孔隙越稀疏,从而形成更大的孔隙结构。高水材料具有与岩石类似的应力应变曲线,但高水材料塑性极高,达到峰值强度后仍能保持较好的完整性。单轴压缩条件下,高水材料会出现明显的析水现象,水灰比越大,析水现象越严重。在单轴压缩条件下,高水材料有X型共轭剪切破坏、单斜剪切破坏和拉伸破坏等几种典型的破坏类型,水灰比较高时,高水材料常呈X型剪切破坏;水灰比较低时,常为劈裂破坏。高水材料单轴峰值强度和残余强度均随水灰比的增大而减小,水灰比越小其应力应变曲线峰值处越陡峻,峰后强度下降得越快,但其残余强度仍保持较高水平。该种材料塑性较好,残余强度较高,适合作为地下矿山采空区的永久充填材料。     

典型悬浮添加剂对高水材料力学性质影响的试验研究

针对高水材料强度相对偏低、成本相对较高的问题,选取粉煤灰和硅粉两种添加剂,对高水材料进行改性研究,添加剂掺量梯度为5%、10%、15%和20%,采用了四川大学电子万能试验机和扫描电镜（SEM）两种试验设备,进行了添加剂对高水材料力学性质影响试验,探究了添加剂对高水材料微观结构及力学性能的影响。试验结果表明,掺20%粉煤灰和掺10%硅粉均可使高水材料的抗压强度提高到0.36MPa,与未掺添加剂高水材料相比,强度提高了20%,且能有效提高残余强度;添加剂的掺入改变了高水材料钙钒石晶体的发育形貌、直径大小以及空间网状结构的致密程度;证明了抗压强度的大小是由晶体形貌、直径大小、晶体结构的搭接方式以及网状结构的致密性共同影响的。     

含水率对高水材料结石体变形特性的影响分析 “研究生论坛”稿件

高水材料作为地下采空区充填材料,其含水率变化对结石体变形破坏特性影响显著。通过X衍射、电子电镜扫描(SEM)分析材料风化和密闭下的内部物质结构,并运用MTS测试不同含水率的结石体受压变形破坏特征。试验结果表明,高水材料结石体抗风化性能较差,适合在潮湿封闭的矿井下使用,钙矾石分子结构越紧密,内部空隙越少,含水率越低,变形量越小;材料受压呈现出塑性破坏特征,纵向变形大,横向变形因挤压出水而收缩;结石体含水率增加时,其弹性模量和变形模量均降低,含水率增加6%,弹性模量约降低了50%,泊松比随含水率变化保持不变。     

高水充填材料热焓分析

本文对高水充填材料的形成和水化反应过程进行了简要的热焓计算与分析。阐明了高水充填材料的主要热力学性质以及所表现出的各种物理化学特性，为高水充填材料的工业化生产和应用提供了重要的理论依据。     

高水材料的性能研究及其水化硬化机理探讨

通过实验研究了水固比，试验水温以及高水材料配比对高水材料性能的影响，得出了高水材料的基本配方，并对高水材料的主要性能进行了测试，初步探讨了高水材料的水化硬化机理。     

真实水环境下高水材料三轴蠕变特性研究

高水充填材料用于充填开采时,高水材料自身的物理力学性质,尤其是其长期力学和变形特性,对顶底板岩层的活动规律会产生直接影响,同时也决定采空区地表沉降控制的效果。为研究采空区中的高水充填材料的活动规律,利用自行设计、加工、制造的轴压水压联合作用岩石流变试验系统,进行了真实压力水环境下高水材料的蠕变试验。研究结果表明：水环境有利于高水材料强度的保持和发展,水压力可以提高材料的承载能力和长期强度;同时,水压力可以抑制高水材料的蠕变发展,且水压力越大,材料稳定蠕变的极限蠕变量越小;水压力对高水材料蠕变试验的初始应变率有显著影响,并影响进入到稳定蠕变阶段所需的时间长度。     

东乡铜矿全尾膏体充填材料与充填体强度关系研究

针对东乡铜矿分级尾砂或全尾砂胶结充填体强度不够问题,提出了采用全尾膏体充填,并对充填材料与充填体强度之间的关系进行实验研究,实验结果对矿山充填工作有指导意义.     

高水材料巷旁预充填在煤矿开采中的应用

云驾岭煤矿在12802工作面拟采用巷旁预充填无煤柱开采技术,为了掌握高水材料巷旁充填体的稳定性及顶板活动规律,通过现场实测对云驾岭煤矿12802工作面运巷巷旁充填体进行受力及稳定性分析,掌握了充填体上方顶板的活动规律以及充填体的受力及稳定性.充填体远离工作面后受力逐渐趋于稳定,稳定后的应力值小于该处的原岩应力,巷旁充填位置选择合理,受力状态较好,有利于保持充填体的完整和稳定.该结论为后期下区段开采时沿充填体掘进回风巷,采用合理的支护设计及安全回采提供依据.     

低强度砌体抗压强度试验研究

通过对低强度砌体工程抗压强度实测数据与实验室对低强度砌体实测数据的对比，指出砂浆质量、强度和砖强度对砌体抗压强度和破坏过程有重要影响，低强度砌体抗压强度基本上由砖强度决定，工程实践中宜采用不小于MUl5砖，M5以上砂浆砌筑砌体。     

低强度砌体抗压强度试验研究

通过对低强度砌体工程抗压强度实测数据与实验室对低强度砌体实测数据的对比,指出砂浆质量、强度和砖强度对砌体抗压强度和破坏过程有重要影响,低强度砌体抗压强度基本上由砖强度决定,工程实践中宜采用不小于MU15砖,M5以上砂浆砌筑砌体。     

改性高水材料尺寸与形状效应研究

高水材料广泛应用于地下采空区充填支护,其形状和尺寸对力学性质影响显著。为了研究不同形状和尺寸改性高水材料的力学性质,借助四川大学ETM力学试验系统,通过对不同尺寸和形状下的改性高水材料的破坏过程、抗压强度和变形特性等性质的测试,系统研究了改性高水材料的尺寸和形状效应。结果表明：改性高水材料是一种弹塑性材料,其变形破坏过程可以分为弹性阶段、屈服阶段、塑形阶段和破坏阶段四个过程;改性高水材料的尺寸仅影响其应力—应变曲线峰值强度,而形状对应力—应变曲线的峰值强度和形状均有较大影响;在一定范围内,随着材料尺寸的增加,圆柱体和立方体试件的抗压强度、弹性模量和变形模量均在一定范围内逐渐减小;在相同条件下,圆柱体试件的抗压强度、弹性模量大于立方体试件,变形模量小于立方体试件。     

钢纤维再生混凝土抗压强度试验研究

以钢纤维体积率、钢纤维类型、再生粗骨料处理方式以及试件尺寸作为参数,通过与钢纤维天然混凝土对比,探讨钢纤维对再生混凝土抗压性能的影响.试验结果表明:钢纤维再生混凝土抗压强度略低于钢纤维天然混凝土,钢纤维的加入可以在一定程度上提高再生混凝土的抗压强度,钢纤维再生混凝土立方体抗压强度的尺寸效应系数与钢纤维天然混凝土差别不明显.根据对试验数据的统计分析,铣削型钢纤维(MF)对天然混凝土抗压强度的影响系数为0.25,对预湿水再生混凝土抗压强度的影响系数为0.35,钢纤维对再生混凝土的增强效果优于天然混凝土.     

再生砼抗压强度的试验研究

研究不同再生粗骨料取代率混凝土棱柱体轴心抗压强度和立方体抗压强度的关系,在掺入减水剂与不掺减水剂两种配合比下再生粗骨料的取代率分别为0、30%、50%和100%。试验结果表明,再生混凝土轴心抗压强度比相同条件下的普通混凝土轴心抗压强度偏小,且随着再生粗骨料取代率的增加而减小。     

处理剂对泥页岩抗压强度影响的实验研究

从优选钻井液体系及配方的角度.弄清钻井液组分对抗压强度的影响规律,能为提高机械钻速和降低坍塌应力找到新的方法和思路.通过实验选取了不同浓度的无机盐、封堵剂、聚乙二醇配制各种体系的钻井液,应用三轴岩石强度测试仪RTR-1000测定各种体系浸泡前后岩石的抗压强度,考察了钻井液组分对抗压强度的影响.实验结果表明:在钻井液中,加入无机盐,大幅度提高了岩石的抗压强度值;加入封堵荆通过提供软化粒子,使岩石的残余强度增大,抗压强度增大;加入聚乙二醇,使岩石的抗压强度提高到与原样接近,封堵效果非常好,验证了浊点封堵能力的存在.通过实验和理论研究,获得了影响泥页岩抗压强度的因素和规律,得到了降低坍塌压力和提高钻速的新方法.     

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料拉压比试验研究

立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,是研究聚乙烯醇纤维对水泥基复合材料拉压比性能影响的最直接的方法。立方体试件的尺寸为100mm×100mm×100mm,PVA纤维掺量分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%,粉煤灰掺量为30%、50%。试验结果表明,掺入PVA纤维对立方体抗压强度影响不显著,而劈裂抗拉强度则提高了42.64%～135.12%,拉压比提高36.82%～134.27%;30%粉煤灰掺量的水泥基复合材料比50%粉煤灰掺量的水泥基复合材料抗压强度高20%以上,但对劈裂抗拉强度影响不明显。PVA纤维水泥基复合材料立方体抗压试块裂缝开展路径较多,不易破碎,抗压韧性显著增强。     

铁尾矿钢纤维混凝土复合材料流动性能与抗压性能试验研究

为研究钢纤维掺量对铁尾矿混凝土的影响,研究单掺钢纤维和复合掺加钢纤维与硅粉2种不同的工况中,不同取代率下铁尾矿混凝土的流动性能与抗压性能。试验结果表明:混凝土的流动性能随着钢纤维掺量的增加而大幅度降低;复掺工况能够使抗压强度随着钢纤维掺量的增加而持续增加,硅粉的掺入能够提高中早期的抗压强度值,使其性能得到改善;2种工况对28 d棱柱体与立方体抗压强度的比值α₁的影响大致相同,其取值范围大致为0.80~0.85。     

逐层回弹法评定火灾后混凝土抗压强度的试验研究

目的研究火灾后混凝土抗压强度与混凝土不同深度处的平均回弹值之间的关系，建立逐层回弹法评定火灾后混凝土抗压强度的专用测强曲线和计算公式．方法通过采用逐层回弹法对不同火灾温度条件下的混凝土试块进行逐层切割回弹试验。得到火灾后混凝土不同深度处的回弹数据，利用分层回弹数据的变化趋势和混凝土的实测强度来拟合火灾后混凝土的专用测强曲线和计算公式．结果表明按逐层回弹法建立的火灾后混凝土测强曲线和计算公式具有良好的精度。同时该方法考虑了不同深度处的回弹值与混凝土强度之间的相关关系，使得本文提出的测强曲线更接近实际．结论逐层回弹法可以应用于火灾后混凝土的强度评定。该法满足工程精度的要求．可以为火灾后混凝土结构的检测鉴定提供新的依据．     

高强钢渣混凝土工作性能和抗压强度的试验研究

我国钢渣堆存量大且易污染自然环境。为了有效地利用钢渣,减少钢渣对环境的污染,文章利用钢渣替代部分水泥配制高强混凝土,并运用相关规范中的试验方法,对混凝土的工作性能和抗压强度进行了试验研究。研究结果表明:钢渣掺量为10%～30%时,可以配制坍落度为20 cm、等级为C60的高强混凝土;在较低水胶比的条件下,坍落度和抗压强度随钢渣掺量增加而小幅度降低;从试验结果、经济与环境的综合效益考虑,钢渣掺量宜控制在20%～30%。     

岩石强度和变形真三轴试验研究

为了得到岩石在3向应力条件下的强度及变形特征,通过真三轴试验对岩石强度进行试验研究.结果表明:峰值强度(σ1)随着中间主应力(σ2)的增加有所提高,峰值强度的最大增加量达到65.8%;在中间主应力较低时,岩石呈现出塑性的特征,随着中间主应力的增加,岩石逐渐由塑性向脆性转变.所以岩石破坏不仅取决于最大主应力差(σ1-σ3),而且与中间主应力密切相关.