煤矸石混凝土抗硫酸盐侵蚀试验研究

针对煤矸石混凝土结构耐久性问题,制作煤矸石混凝土立方体试件,进行抗硫酸盐侵蚀试验,研究了粉煤灰掺量、水胶比和干湿循环次数对煤矸石混凝土耐久性的影响.结果表明:煤矸石混凝土抗压强度随干湿循环次数增加呈先升高后降低的趋势;干湿循环15次时,煤矸石混凝土抗压强度耐蚀系数与粉煤灰掺量呈负相关,与水胶比关系不大;干湿循环大于30次时,煤矸石混凝土抗压强度耐蚀系数与粉煤灰掺量呈正相关,与水胶比呈负相关,相关显著性强弱表现为干湿循环90次＞干湿循环60次＞干湿循环30次.煤矸石混凝土抗硫酸盐侵蚀能力能满足一般建筑物要求,这为煤矸石混凝土应用提供了试验依据.     

荷载作用下粉煤灰混凝土硫酸盐腐蚀研究

通过试验模拟围岩复杂环境中混凝土在硫酸盐侵蚀和外界围岩压力作用下的侵蚀特点,分析不同侵蚀时间后混凝土抗压强度和动弹性模量经时变化规律,讨论溶液质量分数和应力水平对混凝土损伤规律的影响;根据SEM图片和XRD图谱,分析混凝土微结构的变化。试验结果表明:当试件受300 k N、质量分数5%硫酸盐溶液耦合作用时,其抗压强度和动弹性模量衰减率最大,分别为8.8%和20.4%。外界应力对混凝土结构的破坏作用及腐蚀产物钙矾石和石膏的膨胀作用在试件内部形成微裂纹,裂纹随侵蚀时间的增长而增多和扩展。     

含高矿化度水地层深立井井壁高强混凝土耐久性研究

为防止穿越高矿化度水地层深立井井壁遭受腐蚀而影响安全运营,开展了硫酸盐全浸泡下井壁高强混凝土耐久性研究。通过3种不同水胶比混凝土和2种经防腐处理的混凝土在硫酸盐环境中侵蚀180 d的抗压强度、质量损失、相对动弹性模量等性能对比试验,来研究高强混凝土的性能。试验结果表明:在各侵蚀浓度下混凝土试件的抗压强度、质量与相对动弹性模量随龄期都呈现出先缓慢增长后加速减小的趋势,相对动弹性模量与抗压强度的变化趋势有着高度的相似性;水胶比越小混凝土密实性越好,硫酸根离子在混凝土内部的传输受到抑制,对混凝土的侵蚀性越小,井壁耐久性越好,水胶比为0.26的混凝土在整个侵蚀周期内抗硫酸盐侵蚀性能表现最佳;在水胶比不变的前提下,内掺防腐剂对提升混凝土抗硫酸盐侵蚀性能具有一定效果,而采用抗硫酸盐水泥的防腐措施在较高浓度硫酸盐侵蚀条件下适用性较差。本研究结果可为西北地区穿越高矿化度水地层深立井井壁混凝土配制提供参考。     

干湿循环作用下聚丙烯纤维对混凝土力学性能影响

为研究干湿循环作用对混凝土力学性能的影响,在混凝土中分别掺入质量分数为1%、2%、3%、4%的聚丙烯纤维来改善混凝土的弹性模量、抗压强度和抗折强度等力学性能。结果表明,在相同的循环次数下,随着纤维掺量的增加,混凝土的弹性模量、抗压强度和抗折强度逐渐增加,增加速率呈现先增加而后下降的趋势;在相同的纤维掺量下,混凝土的弹性模量、抗压强度和抗折强度随着干湿循环次数的增加而逐渐降低,下降速率随着循环次数的增加而增加。聚丙烯纤维对混凝土的耐干湿循环性能有着明显提高,其最佳掺量为2%。     

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。     

环境侵蚀对混凝土结构力学损伤效应研究

为了研究酸性干湿循环作用对混凝土结构力学损伤影响,根据不同酸性环境（pH值为3、5、7）条件以及不同干湿循环次数（N=0、5、10、20、50）作用下,通过对混凝土试件进行质量损失测试以及抗压强度、抗折强度试验等,对酸性干湿循环作用引起混凝土结构力学损伤效应进行定量分析,研究结果表明:环境侵蚀对混凝土结构以及强度产生不可逆损伤,随着酸性干湿循环次数的增加,质量损失率最大达到9.30%、抗压、抗折强度最大增幅分别为13.58%、15.40%,最大减小幅度分别为9.55%、10.55%;混凝土抗压、抗折强度呈现分段变化,符合线性变化及指数变化规律;建立混凝土质量损失率、抗压强度以及抗折强度损伤演化方程,对环境侵蚀引起的混凝土结构力学损伤进行定量表征。     

硫酸盐侵蚀环境下水泥砂浆损伤评价研究

通过测定不同硫酸盐侵蚀龄期,不同水灰比下普通硅酸盐水泥和高抗硫酸盐水泥砂浆的相对动弹性模量,评价硫酸盐侵蚀环境下水泥砂浆损伤。试验结果表明,在5%的硫酸钠溶液中长期浸泡的不同水泥砂浆试件,相对动弹性模量均随着硫酸盐侵蚀时间的增加而降低,且随着水灰比的增大而减小。说明由于硫酸盐侵蚀造成的混凝土损伤随着侵蚀龄期的增加而加剧,降低水灰比可以提高水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能。在相同硫酸盐侵蚀环境下,高抗硫酸盐水泥较普通水泥具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能。     

盐湖地区镁水泥钢筋混凝土耐久性试验

青海省众多煤矿矿区普遍存在盐渍土,混凝土耐久性问题极为突出,格尔木盐湖地区最为典型。将镁水泥钢筋混凝土梁试件放置于察尔汗盐湖现场进行暴露试验,根据试件的钢筋的锈蚀情况、相对质量、相对动弹性模量及裂缝与变形来研究镁水泥钢筋混凝土在盐湖地区复杂条件作用下的耐久性问题。研究发现：镁水泥混凝土的抗腐蚀性能优越,变形性能与普通混凝土一致,且达克罗涂层有良好的防腐效果;镁水泥钢筋混凝土在盐湖地区耐久性研究,为地处盐渍土地区的煤矿矿区基础设施建设提供有力保障。     

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。     

酸碱干湿环境煤矸石混凝土抗压强度试验研究

为了探究干湿循环环境p H值不同时,掺入不同比例煤矸石骨料的混凝土强度弱化规律,制作混凝土棱柱体试件进行单轴抗压强度试验研究。结果表明:破坏面中断裂煤矸石骨料比例随干湿循坏次数增加而增加,掺入比例为δ=20%~50%时,煤矸石骨料及其周围混凝土成为试件承压的薄弱部位;混凝土试件单轴抗压强度随干湿循环次数与煤矸石骨料掺入量的增大而减小,且减小速度在中、碱性环境中逐渐减慢,而在酸性环境中逐渐加快;碱性环境对于干湿循环造成的煤矸石骨料混凝土强度降低现象起到了一定的缓解作用;干湿循环环境p H值不同时,掺入不同比例煤矸石骨料的混凝土随干湿循环次数的增加弹性模量减小。研究为防治煤矸石混凝土在建筑物服役期中受到酸碱干湿环境影响而逐渐弱化现象提供了一定的科学依据。     

偏高岭土对混凝土抗复合盐侵蚀性能的研究

以5％Na2SO4、5％MgSO4、3.5％NaCl混合溶液为侵蚀介质,采用干湿循环方法,进行混凝土耐久性试验,研究复合离子对偏高岭土掺量为0、5％、10％,15％混凝土的侵蚀破坏规律.结果表明,随着偏高岭土掺量的增加,混凝土抗复合盐侵蚀能力呈现先增强后减弱规律,当偏高岭土掺量为5％时,抗侵蚀能力最强.采用X射线衍射和...     

水泥稳定煤渣填料的耐腐蚀性能试验研究

为研究水泥稳定煤渣及作为路用填料的耐腐蚀性能,通过室内试验对水泥稳定煤渣、水泥稳定碎石两种填料在干湿循环条件下进行抗腐蚀性能的测试。结果表明:两种类型的填料,质量的损失率均随着干湿循环次数的增加而增加,在30次循环之前质量损失率增长较为缓慢,30次循环以后质量损失率的增长速度开始逐渐加快。在氯盐环境下,5%的Na Cl溶液腐蚀性最强,可以给填料带来60%左右的强度损失;在硫酸盐环境下,10%的Na2SO4溶液腐蚀性最强,会造成填料62%左右的强度损失。相对于水泥稳定碎石,水泥稳定煤渣表现出更好的耐腐蚀性能。     

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。     

硫酸盐侵蚀下矿用补偿收缩钢纤维混凝土压拉性能试验研究

 摘 要：对矿用补偿收缩钢纤维混凝土在不同侵蚀龄期下的抗硫酸盐侵蚀压拉性能进行研究。结果表明,在膨胀剂掺量为8%、钢纤维体积率为1.2%时其效果最佳。在硫酸盐溶液中侵蚀100d,其抗压强度和抗拉强度相对未侵蚀的基准混凝土分别提高了36.2%、4.52%;侵蚀200d的抗压强度和抗拉强度相对侵蚀100d分别下降了2.16%、2.08%。侵蚀早期,侵蚀溶液中的SO42-不但没有降低混凝土强度,反而使其强度大大增加,侵蚀200d时,强度相对下降,但下降幅度不大,SO42-在一定程度上能够有效减缓强度的下降。     

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。     

硫酸盐侵蚀和冻融循环作用对砂浆质量损伤的影响研究

通过冻融循环试验,比较不同水灰比、不同胶凝材料、不同浓度硫酸钠溶液对质量损失的影响。结果表明:相同条件下水泥砂浆试件在5%的硫酸钠溶液中进行冻融循环,其质量随冻融循环次数增加呈逐渐下降的趋势,且水灰比越大,质量损失率越大;随冻融循环次数增加,掺加粉煤灰的砂浆试件对冻融循环由抑制作用变为促进作用,而高抗硫酸盐水泥的抗冻性优于普通硅酸盐水泥;相同水灰比下普通硅酸盐砂浆试件在硫酸盐中的质量损失率比水中小,即硫酸盐中的抗冻性优于水中的抗冻性。     

干湿循环对红砂岩力学特性及损伤影响试验研究

为了研究干湿循环对红砂岩煤矿井壁和巷道的力学特性及损伤劣化,将红砂岩进行不同次数的干湿循环,然后在MTS815岩石力学试验机上进行压缩试验,研究表明:红砂岩干湿循环次数增加,结构由致密连续向多孔疏松转变,微裂隙压密阶段持续时间增长,塑性屈服明显,峰值应变增加,弹性模量降低,峰值强度大幅下降,但强度不会一直降低,而是趋于某一值;单轴压缩下干湿循环10次时,塑性变形特征明显;随着围压的増大,压密阶段持续时间减小,峰值应变降低,弹性模量增大,峰值强度得到较大提高,峰后塑性变形显著,残余强度随之増强。基于热力学定律和能量耗散原理建立的不同干湿循环次数下红砂岩损伤演化方程和试验结果相近,研究结果可为井壁、巷道设计和支护提供参数。     

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%。     

石灰石粉对大掺量粉煤灰混凝土抗冻融性能的影响

根据正交实验原理,采用相关规范规定的快速冻融法对混凝土试件的质量、抗压强度以及超声波波速进行测试,研究单掺粉煤灰以及石灰石粉与粉煤灰混掺对混凝土抗冻融性能的影响。结果表明:单掺粉煤灰的质量分数在30%～50%之间时,试件的抗冻融性能没有显著变化,当超过50%时,试件的抗冻融性能下降明显;当石灰石粉与粉煤灰混掺时,掺入0%～6%的石灰石粉对混凝土的抗冻融性能有一定的改善,当石灰石粉掺入量超过6%时,试件受冻融破坏影响大,其表面剥落严重,超声波波速下降明显。     

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。