饱和煤矸石的压实特性研究

本文利用电液伺服岩石力学试验系统配合自制的压实仪。对饱和煤矸石的压实特性进行了试验研究。结果表明：饱和煤矸石的应力与应变呈指数关系，孔隙率与应力呈三次多项式关系，碎胀系数与应力呈对数关系。变形模量与应力呈线性关系，并且矸石粒径的大小对上述关系均有较大影响。饱和矸石由于水的软化作用，与自然含水矸石产生了一定的差异。以上结论对工程实际有一定的参考价值，为煤矸石的工程应用提供依据。     

自燃煤矸石粗集料特性对混凝土拌合物工作性影响研究

利用自燃煤矸石取代天然石材作粗集料配制煤矸石砂轻混凝土,并实现预拌混凝土大流动性的目标。采用正交设计,选取代表粗集料特性的附加用水量、砂率及颗粒级配范围3个影响因素,研究三者对自燃煤矸石砂轻混凝土拌合物工作性的影响及变化规律。结果表明,附加用水量对自燃煤矸石砂轻混凝土拌合物工作性影响最大,其次是砂率及煤矸石级配。当粗集料附加用水量为吸水率的78%、砂率为44%及煤矸石颗粒级配范围为m(5~10mm)∶m(10~15mm)∶m(15~20mm)=7∶47∶46时,拌合物在保持粘聚性和保水性能良好的前提下,流动性最大,且满足C20强度等级的设计要求。     

化学腐蚀作用下煤矸石混凝土力学特性试验

探究煤矸石混凝土在化学腐蚀条件下的力学特性,以不同pH值化学溶液浸泡过的试样为研究对象进行三轴压缩试验,通过浸泡过程中试样质量变化、溶液pH值变化及三轴压缩试验结果,分析不同pH值化学溶液对煤矸石混凝土力学特性的影响。结果表明：随着浸泡时间的增长,每种试样都有质量损失,而且溶液的pH值都稳定趋于碱性;围压大小与溶液pH值都是影响煤矸石混凝土力学特性的重要因素,在围压相同的情况下,随着溶液pH值的增大,试样三轴压缩试验的强度随之增加;在溶液pH值相同的情况下,随着围压的增大,试样三轴压缩试验的强度随之增加;并进一步分析了化学溶液对试样的腐蚀机理。     

矿用煤矸石混凝土力学性能试验研究

在系统分析当前煤矸石开发利用的基础上,提出一种面向矿山应用的大掺量煤矸石混凝土。与传统煤矸石混凝土相比,矿山工程领域对混凝土的强度要求相对较低,为大掺量使用煤矸石代替天然骨料提供了可能。文章以煤矸石骨料类型和替代率为变量,分别研究了不同配比设计对矿用煤矸石混凝土物理特性、工作性能和流动性的影响。研究结果表明：与细骨料相比,煤矸石粗骨料的掺量对矿用煤矸石混凝土力学特性的影响更加显著,细骨料主要影响煤矸石混凝土的工作性能;矿用煤矸石混凝土单轴抗压强度和弹性模量随着煤矸石骨料掺量的增加有所降低;随着煤矸石骨料掺量的增加,煤矸石混凝土的变形能力有所增强。研究成果有助于推动煤矸石混凝土在矿山工程领域的应用。     

煤矸石混凝土的研制及应用

分析了煤矸石的岩相和化学组成,阐述了煤矸石水泥的配制和用煤矸石水泥和煤矸石轻集料配制煤矸石混凝土的情况,试验结果表明,煤矸石混凝土的物理力学性能能够达到使用要求。最后介绍了煤矸石混凝土在制作轻内隔墙板、彩色地面砖等新型墙体材料方面的应用情况。     

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。     

孔隙率和风速对煤矸石山自燃的影响

煤矸石山一般以顺沟排放和自然堆积为主,长期堆积会导致其自燃。为减小煤矸石山自燃的风险,采用Fluent软件探究孔隙率和外界风速对矸石山内部温度场分布的影响。数值模拟表明,煤矸石山自燃的孔隙率范围为0.20～0.40;孔隙率为0.20时,对应的风速是0.5 m/s,高温危险区域与斜坡面垂直距离为4.0 m;孔隙率为0.35时,对应的风速是0.01～1.8 m/s,高温危险区域与斜坡面垂直距离为2.8～7.5 m;孔隙率不变时,风速的提高会导致矸石山高温区与斜坡面的垂直距离增大;风速不变时,孔隙率的提高会导致矸石山高温区温度先升高,后降低。     

煤矸石用作混凝土骨料的可行性分析

为了实现煤矸石的综合利用,降低企业生产成本,针对煤矿煤矸石产量大、利用低等问题,对煤矸石作为混凝土骨料的可行性进行了探究。通过荧光光谱分析试验、粉末衍射试验,揭示了煤矸石的化学组成和矿物组成;将大粒径的煤矸石破碎后,分为普通煤矸石与原状煤矸石,通过物理性能试验,研究了两类煤矸石的颗粒级配、表观密度、吸水率、含泥量以及两类煤矸石的压碎指标。结果表明:神南矿区柠条塔煤矿所产煤矸石可以作为混凝土粗骨料使用,但若全部采用煤矸石作为混凝土粗骨料,难以制备强度等级较高的混凝土。     

温度对玄武岩纤维煤矸石混凝土性能劣化研究

为研究不同温度下玄武岩纤维煤矸石混凝土(BFCGC)的力学性能和结构劣化程度，在常温至800℃间设置了5个温度段，开展高温试验，分析BFCGC在不同温度下的表观特征、质量损失、力学强度、弹性模量及微观结构。研究结果表明：混凝土的表观特征能间接反映出温度对BFCGC的劣化趋势，随着温度的升高，BFCGC在高温下的表观损伤程度逐渐明显，质量损失率单调递增；BFCGC的力学强度均先增大后减小，且在200℃时达到最大，BFCGC在800℃时的立方体抗压强度、抗拉强度和弹性模量分别为常温时的74.48%、17.97%、17.96%;混凝土的性能变化主要受温度影响，温度越高，混凝土性能劣化越严重，玄武岩纤维与活化煤矸石粗集料的加入可以在一定程度上提高混凝土的耐高温性能，但不足以改变温度对混凝土结构的劣化趋势。     

煤矸石混凝土力学性能研究进展

煤矸石是煤矿开采伴随的固体废弃物,为了降低煤矸石的堆积对周围环境造成的污染,最有效的方式是使用煤矸石作为混凝土骨料。介绍了煤矸石混凝土的研究现状,对煤矸石混凝土的抗压强度、抗拉强度等力学性能指标进行了总结。通过归纳煤矸石混凝土的断面特征与破坏形式总结出其破坏规律,此外,介绍了煤矸石混凝土的不同改性方法,随着煤矸石取代率的增加,煤矸石混凝土的力学性能呈降低趋势,通过掺入一定的钢纤维、聚丙烯纤维、粉煤灰等材料或经过煅烧、研磨处理等手段可明显改善煤矸石混凝土力学性能。     

大掺量掘进煤矸石道路基层和混凝土的制备及力学性能研究

掘进煤矸石是煤矿能源行业排放的一种工业固废,具有质地坚硬、性质稳定等特点,对掘进煤矸石道路基层及混凝土的制备及研究符合国家对推动建材行业碳达峰和加强大宗固废综合利用的愿景。将加工破碎后的掘进煤矸石替代道路基层和混凝土材料中的机制砂石,探讨了不同水泥掺量下的基层混合料、不同标号的掘进煤矸石砂混凝土材料、不同骨料类别及处理方式的C30混凝土材料力学性能的影响规律,论证了掘进煤矸石替代机制砂石骨料的技术可行性。研究结果表明:掘进煤矸石道路基层材料7 d无侧限抗压强度达3.4～6.5 MPa,满足中高等级公路基本要求;掘进煤矸石混凝土在中低标号下抗压强度基本满足要求,经水洗工艺的掘进煤矸石石料和改善级配的掘进煤矸石砂制备的C30混凝土强度有所提高。     

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%。     

一种新型煤矸石混凝土的基本力学性能

采用碱性干粉激发剂与煤矸石、粉煤灰混合作为胶凝材料制备了一种新型煤矸石混凝土,对其基本力学性能进行了试验研究,并与氢氧化钠(Na OH)溶液激发的煤矸石混凝土、普通混凝土的性能进行了对比。研究得到了新型煤矸石混凝土的基本力学性能,并研究了干粉激发剂、养护时间、养护温度、水胶比和砂率等因素对其基本力学性能的影响规律。对比研究发现这种新型煤矸石混凝土的强度有明显提高;干粉激发剂的组成、养护时间和温度对煤矸石混凝土的力学性能有重要影响,并分析得到了该新型煤矸石混凝土的最优养护温度、最优水胶比和砂率。     

测定煤矸石骨料混凝土性能的试验分析

为探讨煤矸石作为骨料制备混凝土的可行性,采用煤矸石和碎石分别作为骨料制备混凝土试件进行干燥收缩性能和抗冻性能的对比分析。结果表明,煤矸石骨料混凝土的干燥收缩率比碎石混凝土大,主要由于煤矸石骨料吸水率较大;不同骨料混凝土的早期干燥收缩率都较大,当龄期超过120d后趋于稳定;在常用水灰比下,煤矸石骨料混凝土的抗冻性能指标满足要求,但煤矸石骨料混凝土的质量损失率较碎石混凝土有所增大,主要因为煤矸石骨料中的孔隙水产生较大冻胀应力。利用煤矸石制备混凝土可行。     

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。     

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。     

冻融-酸雨耦合下煤矸石混凝土性能裂化研究

为了解冻融-酸雨耦合作用对煤矸石混凝土性能裂化的影响,通过冻融-酸雨交替侵蚀试验,探究不同水灰比条件下煤矸石混凝土质量、动弹性模量、抗压强度及中性化深度等指标的裂化规律,分析冻融-酸雨耦合作用机理。结果表明,煤矸石混凝土质量损失率、动弹性模量损失率及中性化深度均与循环阶段呈正相关,显著性表现为水灰比0.75>水灰比0.65>水灰比0.55;在酸雨侵蚀20~80 d范围内,其最大平均中性化深度增长速率为0.0273 mm/d;强度损失率与循环阶段呈正相关,其显著性表现为水灰比0.65>水灰比0.55>水灰比0.75,相应其最大强度损失率分别为43.49%、37.51%、33.62%。     

软煤、硬煤、泥岩夹矸的力学特征及瓦斯地质意义

煤与瓦斯延期突出是煤与瓦斯突出中的一种特殊类型,往往出乎人们的意料之外,突然发生。对煤体结构中不同煤岩类型的力学性质进行分析,有助于对煤与瓦斯延期突出过程或机理的认识。望峰岗煤矿煤岩样品力学性质测试结果表明:软煤强度最小,硬煤强度居中,泥岩夹矸的强度最大,相互之间存在很大的不同,而且应力-应变曲线线型也有明显差异。硬煤和泥岩夹矸在快速完成衰减蠕变阶段后,长时间保持在稳定蠕变阶段;软煤的蠕变特征迥然不同,衰减速度先快后慢,但一直处于衰减蠕变阶段。