冻融交替作用下煤矸石混凝土性能裂化的研究

为探究冻融交替作用下煤矸石混凝土性能裂化规律,采用快冻法,分析不同水灰比和含气量对其质量、动弹性模量及强度等方面损失特性影响。结果表明：质量损失率与循环数呈正相关,其显著性为水灰比0.75>水灰比0.65>水灰比0.55;水灰比为0.65和0.75时,其相对动弹性模量显著降低,降低变化率分别为9.56%、11.2%;不同含气量条件下强度损失率与循环数呈正相关,显著性为含气量1.8%＞含气量3.5%＞含气量4.4%。     

冻融和碳化交替作用煤矸石混凝土耐久性研究

为探究冻融和碳化交替作用下煤矸石混凝土的耐久性,利用冻融与碳化循环试验,研究其质量、动弹性模量、强度及碳化深度等方面损失特性,分析冻融和碳化相互作用机理。结果表明:质量损失率与循环数呈正相关;相对动弹性模量与循环数呈负相关,显著性为水灰比0.75水灰比0.65水灰比0.55;冻融对强度增长起负作用,损失率为0.32%~2.06%,碳化使强度增长,最大增长率7.11%;碳化与时间呈正相关,碳化-冻融对碳化影响比冻融-碳化显著,碳化差值0.94~2.07 mm。冬春交替对其损失率影响比秋冬交替更显著。     

酸雨作用下钢纤维煤矸石混凝土耐久性研究

基于酸雨循环侵蚀试验,探究了在不同pH值酸雨溶液与钢纤维掺量条件下,钢纤维增强煤矸石混凝土质量、劈裂抗拉强度及碳化深度等耐久性指标的变化特性。结果表明：第1次酸雨循环时,pH值为2.0酸雨溶液中钢纤维煤矸石混凝土达到最大质量,其增加率为0.25%,随后骤降到最小质量,其质量损失率峰值2.37%;钢纤维煤矸石混凝土劈裂抗拉强度损失率与循环数呈近似线性关系,其最大损失率为21.91%;不同pH值酸溶液中钢纤维煤矸石混凝土碳化深度与酸雨循环数呈正相关,显著性表现为pH=2.0＞pH=3.0＞pH=4.0;1.0%钢纤维掺量是钢纤维煤矸石混凝土的最优掺量,可优化其空隙结构,有效抑制酸雨溶液的侵蚀。     

盐冻循环作用下煤矸石混凝土耐久性研究

为研究盐冻循环作用下煤矸石混凝土耐久性能,通过盐冻循环试验,分析其质量、动弹性模量及抗压强度等裂化特性。结果表明：在氯盐溶液质量分数小于25%时,质量损失率与盐冻循环数呈正相关,随氯盐质量分数上升,其质量损失率逐渐降低,NaCl质量分数大于等于25%时,其质量损失率与循环数呈负相关;不同质量分数NaCl溶液中其动弹性模量损失率与盐冻循环数呈正相关,显著性表现为12%NaCl溶液＞3%NaCl溶液＞纯水＞6%NaCl溶液＞25%NaCl溶液;在相同盐冻循环条件下,其强度损失率与氯盐质量分数呈负相关,其显著性表现为25%氯盐＜12%氯盐＜6%氯盐＜3%氯盐。     

铁尾矿掺量对冻融循环和硫酸盐侵蚀联合作用下混凝土抗劣化性能的影响

为研究铁尾矿掺量在硫酸钠冻融循环作用下的混凝土劣化机理,对铁尾矿混凝土的质量和抗压强度损失率、相对动弹性模量进行了测试,建立了基于威布尔分布的冻融损伤模型。结果表明:硫酸钠冻融150次后,当铁尾矿的替代率为60%时,铁尾矿混凝土的质量损失最大,为1.7%;铁尾矿混凝土的抗压强度损失率随着冻融次数增加不断增大;60次冻融后,IC15组铁尾矿混凝土和IC45组铁尾矿混凝土的抗压强度损失率明显低于普通混凝土;IC30组铁尾矿混凝土的相对动弹性模量损失最小,而IC60组铁尾矿混凝土的相对动弹性模量损失最大。冻融循环0～30次时,相对动弹性模量降低缓慢,损失较小,当铁尾矿替代率为30%时,相对动弹性模量损失最小,抗冻性和抗硫酸盐侵蚀性最佳;铁尾矿混凝土在冻融循环与硫酸盐侵蚀联合作用下的冻融损伤模型符合威布尔分布,相关系数R2大于0.96。     

加气煤矸石混凝土抗压和导热性能试验研究

针对加气煤矸石混凝土抗压强度和导热系数问题,制作加气煤矸石混凝土薄板试件,研究了水灰比、铝粉含量对加气煤矸石混凝土抗压强度和导热性能影响。结果表明：抗压强度随水灰比增加而逐渐降低,呈负相关,负相关显著性强弱表现为铝粉含量2 kg>铝粉含量3 kg>铝粉含量4 kg;导热系数随水灰比增加而逐渐降低,呈负相关;水灰比一定条件下,导热系数随抗压强度增长而增大,呈正相关,正相关显著性强弱表现为水灰比0.54>水灰比0.46>水灰比0.38。加气煤矸石混凝土抗压强度和导热系数能满足一般建筑物要求,这为加气煤矸石混凝土应用提供了试验依据。     

硫酸盐侵蚀粉煤灰混凝土的耐久性试验研究

针对盐渍土地区隧道衬砌混凝土耐久性问题,在不同质量分数硫酸盐溶液的侵蚀下,改变干湿循环次数,对粉煤灰混凝土抗硫酸盐侵蚀的耐久性进行了深入研究。结果表明:干湿循环作用下,硫酸盐溶液侵蚀粉煤灰混凝土试件,试件强度先小幅度增长,然后逐渐衰减。其中,质量分数为10%的溶液侵蚀的试件,强度增长最为明显,可达到57.5 MPa;而动弹性模量则与干湿循环次数成反比,表现出循环次数越多,相对动弹性模量越低的特征。其中,质量分数为10%的溶液侵蚀的试件,动弹性模量下降的速率最快,试件动弹性模量从339 MPa下降到235 MPa。粉煤灰混凝土的抗硫酸盐耐久性在一般盐渍土地区都可以较好的保持其强度。     

铁尾矿砂超高性能混凝土的冻融循环耐久性分析

用铁尾矿沙替代河砂制备超高性能混凝土( UHPC),研究不同掺量的 钢纤维( 0%、0. 5%、1%、1. 5%、 2%)对 UHPC 的硫酸盐冻融循环耐久性,基于灰色关联分析了铁尾矿砂 UHPC 盐结晶析出量、质量损失率和动弹性模 量对 28 d 抗压强度的影响大小。 结果表明,铁尾矿砂 UHPC 在经历冻融 循环 200 次后,盐结晶析出量随钢纤维掺量 增加而减小,A05、A10、A15 组的盐结晶析出量较 A0 组分别提高了 108% 、75%、17%,A20 组的盐结晶析出量较 A0 组 减少了 25%;A20、A15、A10、A05 组的质量损失率对比 A0 组分别增加了 23. 5、16. 3、7. 8、1. 3 倍,A20 组在冻融 200 次 前的动弹性模量最高,A0 组在冻融 200 次后的动弹性模量最高,钢纤维掺 量越高,动弹性模量下降越快;对铁尾矿砂 UHPC 28 d 抗压强度的影响最大的为动弹性模量,影响最小的为质量损失率 。     

防冻剂对自燃煤矸石混凝土力学性能影响研究

为探究防冻剂对煤矸石混凝土力学性能的影响,以防冻剂种类、不同掺量和养护温度等为因素进行对比试验,分析其对煤矸石混凝土强度影响水平和作用机制。结果表明：通过单掺不同防冻剂标养煤矸石混凝土强度分析,早强效果显著性为氯化钙＞硝酸钙＞乙二醇;养护环境由负温度到正温度,基准煤矸石混凝土的抗压强度损失率与养护温度呈正相关;在-5℃和-10℃养护环境中,不同掺量3种防冻剂对负温煤矸石混凝土均起一定防冻效果,其显著性体现为氯化钙＞硝酸钙＞乙二醇。     

塑钢纤维增强橡胶混凝土耐硫酸盐侵蚀试验

通过研究3种水胶比、4种塑钢纤维掺量,探讨橡胶混凝土在硫酸盐干湿循环侵蚀作用下的溶液pH值变化、试件表面损伤、抗压强度耐蚀系数、质量经时损失率和相对弹性模量曲线影响,得到各因素对橡胶混凝土抗压强度耐蚀系数、质量经时损失率及相对弹性模量全曲线影响规律。试验结果表明:依次掺入橡胶集料、塑钢纤维,Ca(OH)_2溶出量减少,溶液pH值降低;150次干湿循环后,6 kg/m~3的塑钢纤维掺量对提高混凝土抗硫酸盐侵蚀强度等级非常显著,质量经时损失率最小,CRSF1-4、CRSF2-4、CRSF3-4所对应的质量经时损失率分别为2.0%、2.25%、2.97%,其相对弹性模量较基准混凝土提升6.25%、6.75%、10%,水胶比越大,塑钢纤维的增强、阻裂、抑制混凝土内部损伤劣化的能力越强。     

煤矸石混凝土抗氯离子渗透实验研究

为了解煤矸石混凝土抗氯离子渗透性能,以自燃煤矸石为粗、细集料,42.5普通硅酸盐水泥为胶凝材料并掺入粉煤灰,制备煤矸石混凝土试件,进行抗氯离子渗透实验,研究了水胶比、粉煤灰掺量以及抗压强度对煤矸石混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明：非稳态条件下煤矸石混凝土氯离子渗透深度随水胶比增加而加深,呈正相关,氯离子渗透深度增长速度在水胶比0.42~0.48时较快,在水胶比0.48~0.56时缓慢;氯离子迁移系数与水胶比呈正相关,与粉煤灰掺量呈负相关;氯离子迁移系数随抗压强度增大而减小,呈负相关,负相关显著性强弱表现为粉煤灰掺量0%<粉煤灰掺量20%<粉煤灰掺量40%。掺入粉煤灰可以改善煤矸石混凝土耐久性能。     

水泥改良铁尾矿砂路基填料的力学特性研究

以辽宁省鞍山地区的铁尾矿砂为研究对象,采用水泥固化剂对其进行改良,研究改良后尾矿砂的力学特性、冻融循环后试样性能以及水稳定性。结果表明：在相同水泥固化剂用量的条件下,随着养护周期不断增长,改良后铁尾矿砂的无侧限抗压强度逐渐非线性增大,但是在养护初期材料的强度增长幅度较大,随着养护时间的增大强度增长速率有所减缓;在同一水泥固化剂用量的条件下,随着养护周期不断增大,改良后铁尾矿砂的水稳定系数变化规律呈现出先减小后增大的趋势;随着压实度的增大,改良后铁尾矿砂的强度损失率逐渐减小。     

含水粉煤灰泡沫混凝土力学性能退化试验研究

采用普通硅酸盐水泥、发泡剂、粉煤灰及外加剂制备采空区充填材料,通过室内试验研究不同含水率影响下充填体强度特性、蠕变特性、应力应变特性和变形特性退化规律。结果表明：自由水对充填体性能退化影响明显。具体表现为：随着含水率的增加,充填体抗压强度和抗剪强度递减,初期递减幅度较大,后期较小;充填体强度峰值、峰后残余强度及延性随着含水率增加而递减;随着含水率的增加,充填体弹性模量降低幅度较大,泊松比变化幅度较小,其他变形参数如剪切模量,体弹性模量均减小,充填体在水弱化情况下会进一步产生压缩,抗变形能力退化显著。     

深部花岗岩物理力学参数随赋存深度变化的变异性试验

为研究深部花岗岩物理力学参数随赋存深度变化的变异性,通过对某金矿19～1 320 m深度水平的花岗岩岩样的岩石参数(单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、天然重度等)统计分析,结果发现,岩石参数变异系数大小顺序为：弹性模量>单轴抗压强度>黏聚力>泊松比>内摩擦角>天然重度;单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力、内摩擦角、天然重度随着深度增加有线性增大趋势,而泊松比随深度增加有线性减小趋势;根据地质统计学的变异函数,拟合出岩石参数最优模型,分析了岩石参数的空间变异性质,天然重度在赋存深度尺度内变异性小,而弹性模量和单轴抗压强度变异性较大。以岩石试验为基础,对不同赋存深度的岩石物理力学性质进行分析,揭示了岩石参数随赋存深度变化的规律及变异性,对深部开采有一定参考意义。     

不同孔径尺度水泥石单轴压缩力学特性试验研究

为了研究深部巷道锚喷层卸压孔径大小对围岩应力释放与喷层承载强度的影响，对6种不同孔径的12个试件进行了单轴压缩试验，研究了不同孔径条件下水泥石试件应力-应变关系，以及试件抗压强度、峰值应变与弹性模量的变化，得到了试件的破坏形态与失稳模式。结果表明：孔洞水泥石试件孔径越大，试件破裂粘结面积与试件抗压强度越低|随着孔径尺寸由0mm向50mm增加，试件抗压强度、峰值应变与弹性模量呈减小趋势，且减小趋势变缓，衰减率分别是52.74%、22.31%与34.63%，孔径尺寸与试件抗压强度、峰值应变与弹性模量可采用负线性函数表征，但线性关系依次减小|0～20mm孔径水泥石试件裂纹起裂于孔壁上下斜角，破坏于上下斜角孔壁对角线，称为小孔径破坏形态，而30～50mm孔径水泥石试件起裂于左右侧孔壁，破坏于孔壁两侧垂直劈裂，称为大孔径破坏形态，30mm以上试件破坏形态明显具有孔洞试件结构特征|依据大小孔径破坏形态差异，不同横向孔径水泥石试件失稳模式分为剪切错动失稳与片状劈裂失稳。     

利用矿渣和粉煤灰制备地聚物胶凝材料的正交试验研究

为研究矿渣和粉煤灰在地聚物制备中的应用,将不同配比的矿渣和粉煤灰混合后作为硅铝原料,经机械粉磨和激发剂激活后制备地聚物胶凝材料。正交试验研究了矿渣和粉煤灰的配比、水灰比和水玻璃模数3个因素对地聚物抗压强度的影响,并采用XRD、SEM对地聚物的微观结构进行分析。结果表明：当矿渣和粉煤灰配比为1:1、水灰比为0.4、水玻璃模数为1.2时,所制得地聚物28d龄期的抗压强度最高,达到68.45MPa。XRD和SEM分析表明：随着试样养护龄期的增长,生成更多的硅铝酸盐凝胶体,并且原料中部分晶相逐渐转化为非晶相,非晶相凝胶将未反应完的原料颗粒紧紧黏结在一起,使试样结构更致密,从而有利于抗压强度的提高。     

高掺量粉煤灰注浆材料在采空区治理中的应用

为减少矿山在综合治理工作中的成本问题,进行“粉煤灰掺量水泥注浆材料配比”实验研究.设计正交实验进行粉煤灰-水泥注浆材料析水率、结实率、抗压强度研究,对各实验方案可行性进行研究,优选出最优方案并进行现场工业实验研究.研究表明:固相比为单轴抗压强度的主要影响因素,水固比为析水率、结实率的主要影响因素,水玻璃掺量对试件抗压强...     

西部典型矿区弱胶结地层岩石的物理力学性能特征

西部矿区弱胶结岩层与中东部矿区岩层力学性能之间的差别认识不清是导致西部矿区开采过程中灾害性事故频发的根本原因。通过现场调研、理论分析、实验室实验等方法,研究了我国煤矿区弱胶结地层地域分布规律,选取新疆矿区大井南一井和苇子沟矿、鄂尔多斯矿区的营盘壕矿、大海则矿、陶忽图矿、高头窑矿等6对典型矿井岩石物理力学数据,分析了密度、孔隙率、含水率、弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力、内摩擦角、泊松比等参数随埋深变化规律。现场采集了红庆河煤矿的砂质泥岩进行了崩解实验。研究结果表明:弱胶结地层主要分布在我国的新疆地区、鄂尔多斯盆地矿区、蒙东矿区,岩石成岩不充分,岩石强度普遍偏低,具有明显的松、散、弱的特性;西部矿区岩性主要为砂岩、砂质泥岩及泥岩,胶结物大多为泥质;岩石密度与埋深呈正相关,随埋深增加呈线性递增,岩石孔隙率、含水率与埋深呈负相关;岩石的弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力随埋深增加具有一定的线性递增关系;岩石的泊松比、内摩擦角与埋深无明显的相关性;实验发现弱胶结岩石遇水后具有强烈的崩解性,循环次数越多,崩解后的粒径越小越均匀,弱胶结岩石的强崩解性是导致西部矿区采场导水裂隙带高度增大的主要因素;弱胶结岩石强度普遍低于中东部同类岩石强度;建立岩石物理力学性能集合可进一步明确中西部岩石间差别。