粉煤灰掺量与砂浆强度和水化参量的关系

对水胶比为0.15,I级粉煤灰掺量分别占胶凝材料总量（质量分数）为0,0.20,0.30,0.45和0.55的砂浆试样,经标准养护（d)7,28,90,180和365时的抗压强度、浆体非蒸发水量和CH含量,进行了系统测试,试验数据经回归分析,发现粉煤灰掺量与砂浆抗压强度、非蒸发水量和CH含量之间,分别存在很好的线性相关关系,从中,可以定量研究在不同的粉煤灰掺量和养护龄期时,粉煤灰效应对大掺量粉煤灰水泥基材料的力学性能和水化进程的影响规律。     

基于响应面法−满意度准则的混合骨料充填体强度发展与优化分析

为研究混合骨料配比、料浆质量分数以及水泥掺量对充填体强度发展的影响,采用Talbol级配理论对骨料级配进行评价,并提出基于分形理论的混合骨料配比优化方法,确定最佳骨料配比;采用响应面法设计实验,建立不同养护龄期充填体强度的回归模型,分析各因素对充填体强度发展的影响;构建RSM-BBD-DF多目标优化法对充填体强度进行优...     

反映温度历程的掺粉煤灰水工混凝土抗压强度模型探讨

由于综合考虑温度历程、养护龄期以及粉煤灰掺量对混凝土抗压强度影响的模型研究相对偏少,因此本文基于正交设计法开展了不同养护温度(5℃、20℃、35℃)、养护龄期(7 d、14 d、28 d)和粉煤灰掺量(0%、15%、35%)下的水工混凝土抗压强度试验,并分析3种影响因素对混凝土抗压强度发展的规律,进而基于等效龄期理论建立了反映温度历程的掺粉煤灰水工混凝土抗压强度模型.试验结果分析表明,混凝土早龄期抗压强度随养护龄期的增加而增加,养护温度越高、粉煤灰掺量越小,强度发展越快;粉煤灰掺量是影响强度的主要因素,养护温度次之,养护龄期影响最小;所建的组合指数式模型能够较准确预测不同温度历程下粉煤灰混凝土的早期抗压强度,为粉煤灰混凝土的优化设计提供依据.     

七角井钒铁矿膏体充填物料配比试验研究及其工程应用

为确定七角井钒铁矿充填物料的最佳配比,以该矿尾砂、干抛尾、粉煤灰以及42.5R型复合硅酸盐水泥为试验材料,考虑固相质量分数、尾抛质量比、灰砂质量比以及粉煤灰掺量为影响因素,运用正交试验设计法设计了16组试验配方,测试了不同样品的塌落度、凝结时间、泌水率、离析率以及7 d,28 d,56 d龄期充填体的单轴抗压强度,采用极差分析法研究了各因素对试验指标的影响规律及敏感程度,最终确定了最优的物料配比。研究结果表明:当质量分数为78%,尾抛比为7∶3,灰砂比为1∶20,粉煤灰为水泥1倍时,料浆满足该矿充填的各项工程性能,据此探讨了该矿的充填工艺流程,为类似工程提供了借鉴。     

沿空留巷覆岩释放能量与充填体变形能的匹配

为更好缓解工作面采掘衔接紧张和进一步提高煤炭资源回收率,对沿空留巷技术的相关问题进行了更深入的研究.在不同养护时间下,分别测定了不同水灰质量比、不同料浆体积分数条件下的巷旁充填体试样的单轴杭压强度,建立了巷旁充填体单轴抗压强度与养护龄期的关系.结果表明:最终抗压强度值、强度增长稳定龄期、强度影响系数、初期强度等力学参数能定量描述充填体的强度随养护龄期的变化特征.引入能量匹配系数表征充填体受压变形比能与覆岩加载于充填体能量之间的关系,最终采用屯兰矿工程实例验证了研究结果.     

无熟料钢渣胶凝体系制备矿山充填料的流动性能研究

本文讨论了在无熟料钢渣胶凝材料体系下,矿山充填料流动性的主要影响因素。料浆流动性试验结果表明掺加粉煤灰能明显改善体系的流动性,在一定范围内,浆体流动性随着粉煤灰掺量增大而增大;矿渣对浆体流动性的改善效果不如粉煤灰,但能提高充填体各龄期抗压强度;脱硫石膏对浆体流动性的改善效果优于天然石膏;粗细粒级分配较均匀的尾矿对流动性的改善有积极的作用;料浆浓度对体系流动性和强度影响很大。     

粉煤灰混凝土的多因素寿命预测模型

通过快速碳化试验,研究了不同粉煤灰掺量(0～60%)、不同养护龄期(1,3,7,28,90 d)、不同弯曲荷载率(0,25%,50%)对m(W)/m(C)=0.34混凝土的碳化影响,并建立了综合考虑粉煤灰掺量、养护龄期、荷载率、环境温度、结合能力以及混凝土的CO2扩散系数时间依赖性的多因素寿命预测模型.结果表明:混凝土的CO2扩散系数与粉煤灰掺量成二次函数关系,粉煤灰掺量30%左右最佳.混凝土的CO2扩散系数随养护龄期的增加而降低,随荷载率的增加而增加.其关系分别符合指数关系和乘幂关系.使用多因素碳化寿命预测模型对大桥的箱梁和索塔进行预测,箱梁的运营寿命为211年,索塔为167年.增加养护龄期或提高保护层厚度是提高大掺量粉煤灰结构混凝土寿命的重要途径.     

基于指标满意度的充填配比正交优化试验

建立基于指标满意度的多指标正交试验综合评价模型,选取质量浓度、灰砂比、粉煤灰掺量、减水剂掺量等4个因素,进行4因素3水平的正交试验,选取充填体28 d单轴抗压强度、28 d抗拉强度、塌落度、成本等4个指标进行基于指标满意度的多指标综合评价及敏感性分析.试验结果表明:质量浓度、灰砂比、粉煤灰掺量、减水剂掺量对充填体质量的敏感度分别为0.217、0.252、0.032和0.060,即灰砂比对充填体质量的影响最大;质量浓度对充填体质量有着明显的影响;粉煤灰掺量及减水剂掺量对充填体质量的影响相对较小.     

基于RSM-BBD的混合骨料充填料浆配比优化

针对混合骨料充填矿山,为了确定充填料浆优化配比,首先进行充填材料物化特性分析,在此基础上,根据泰波级配理论和最大堆积密实度理论,确定棒磨砂-废石配比;然后采用BBD响应面法设计13组试验,研究料浆质量分数、胶砂比(胶凝材料与骨料的比值)、混合骨料配比对充填体强度影响规律.最后以各龄期强度为响应值构建响应面模型,揭示各响应参数与目标响应量相关关系及多目标条件下充填料浆优化配比.研究结果表明,充填体强度不仅受单因素影响,而且各因素间交互作用对充填体也有很大影响.其中料浆质量分数与骨料配比的交互作用对充填体早期强度起决定性作用,胶砂比与骨料配比的交互作用对充填体中期强度影响显著,充填体后期强度受料浆质量分数和胶砂比交互作用影响较大.以充填成本作为目标建立优化模型进行优化,由此获得充填料浆的优化配比为:料浆质量分数80%,胶砂比为1∶6,棒磨砂-废石配比为3∶7.通过试验验证满足金川矿山充填体强度要求.     

石膏-熟料质量比对矿渣充填胶凝材料性能的影响及应用

为研究碱-盐复合激发大掺量矿渣充填胶凝材料的力学特性,设计不同石膏与熟料质量比的充填胶结体强度实验。利用XRD,SEM和TG-DSC等手段,研究净浆试样水化产物种类、微观形貌及质量损失率;基于室内实验研究成果,开展新型充填胶凝材料工业化应用研究。研究结果表明:当复合激发剂掺量为15%、石膏和熟料质量比为1:4,充填体3 d抗压强度最大为1.05 MPa;当复合激发剂掺量为20%、石膏和熟料质量比为3:2,充填体28 d抗压强度最大为8.61 MPa。石膏促使浆体中钙矾石(缩写为AFt)的生成,但掺量过大则影响早期胶凝物质的生成量,后期浆体中水化硅酸钙凝胶(缩写为C-S-H)的钙硅比由1.804降低到1.559,可保证结石体后期钙矾石的持续生成;3 d龄期净浆试样质量损失率从大到小依次为T7,T9和T6,28 d龄期净浆试样质量损失率依次为T9,T7和T6;综合可见,针对大掺量矿渣充填胶凝材料,合理的石膏掺量有助于提高充填体早期强度;但当石膏掺量较大或熟料掺量少时,胶结体早期强度低但有利于后期强度的提高。当熟料质量分数为12%,石膏为3%,矿渣为85%时,充填体3 d抗压强度为2.7 MPa,7 d抗压强度为5.1 MPa,28 d抗压强度达到10.6 MPa,满足金川矿山对充填体强度的要求。     

低活性炼铅炉渣胶凝材料应用于全尾砂膏体充填

实验采用某矿山低活性炼铅炉渣开发探索胶凝材料．将炉渣材料研磨至一定的细度后,采用三种不同复合激发剂激发炉渣材料潜在活性．将配置好的炉渣胶凝材料替代部分或全部水泥进行全尾砂膏体实验．经膏体试块强度性能的检测表明：炼铅炉渣胶凝材料可以产生较好的胶凝活性;炉渣胶凝材料可大量替代水泥应用于该矿山全尾砂膏体充填,减少矿企的充填成本．     

基于均匀设计实验的膏体配比优化

 某铅锌矿使用膏体充填中出现了缓凝现象,添加促凝剂后效果良好。为优化添加促凝剂条件下的膏体物料配比,开展了均匀设计实验。考察了膏体质量分数、砂灰比对泌水率、流动度、充填倍线、膏体强度的影响。实验结果表明,膏体的泌水率、流动度和充填倍线主要受质量分数影响,且均与浓度成负相关。砂灰比对流动度的影响很小,但其是膏体强度的主要影响因素,砂灰比越小,膏体的强度越大。综合考察泌水率、流动度、充填倍线、膏体强度4 种指标对应的配比范围,得出推荐配比为质量分数75%~76%、砂灰比7:1~8:1。     

减水剂对尾砂膏体的和易性与充填体强度影响研究*

充填料浆的和易性和充填体强度关系到充填采矿安全、经济与可靠。针对金川镍矿尾砂膏体充填管道输送中存在堵管问题,开展了泵送减水剂对膏体的和易性与充填体强度影响的试验研究。首先分析了膏体物料的物化特性和颗粒级配;然后采用金川镍矿尾砂膏体充填系统工业生产的技术参数,开展了添加不同泵送减水剂的膏体和易性、充填体强度易性以及流变特性的试验研究。结果显示,添加1%~2%的泵送减水剂不仅改善膏体的和易性,而且还能够提高充填体强度。膏体的和易性随着泵送随减水剂添加量的增加而提高,并且膏体浓度越高提高的效果越显著。但当泵送减水剂添加量达到3%时,充填体28d强度显著降低。综合泵送减水剂对充填体强度和膏体和易性影响的综合分析,确定1.5%~1.8%的泵送减水剂为膏体的最佳添加量。该研究成果为金川镍矿膏体充填系统料浆制备提供依据,已应用于金川矿山工业化生产。     

聚丙烯单丝与水泥石界面脱粘强度及其影响因素

采用纤维单丝自水泥基体中拔出方法研究了聚丙烯纤维单丝与水泥石之间的界面脱粘强度及其影响因素。结果表明：①随聚丙烯纤维单丝埋入长度的增加,界面脱粘强度逐步下降;②经NaOH或HCl表面处理,可使界面脱粘强度得到提高;③随着m(W)/m(C)的增大（在0.28-0.44范围内）,界面脱粘强度随之增大;④界面脱粘强度随标养龄期的增加而发展,且发展规律与抗压强度的发展规律相似。     

“三废”胶结材料在建筑物下的充填开采实验

为有效控制采空区顶板下沉、安全回收工业广场下压煤,利用“三废”胶结充填材料,在八宝立井＋321区N4煤层工作面采空区进行了现场充填实验,分析了“三废”胶结充填材料的构成与性能及影响充填体强度的因素,对充填工艺进行了合理的布置,对充填体进行了跟踪观测。结果表明：该“三废”胶结材料制成的充填体可以实现主动接顶,使采空区顶板得到了有效控制。该研究为工业广场下压煤的安全回收提供了技术保障。     

气泡混合轻质土填料初始阶段损伤试验

为了探究初始阶段损伤对气泡混合轻质土(foam mixed lightweight soil,FMLS)强度的影响规律,基于相似理论提出适用于FMLS的模拟初始阶段损伤的室内试验原理和方法,设计正交试验对影响FMLS初始阶段损伤的因素进行研究。试验结果表明:FMLS初始阶段形成损伤的关键影响因素为水胶比以及泡沫含量、施工阶段的界面工艺(施工浇筑龄期、浇筑边界设置)和充填工艺(浇筑均匀性、浇筑厚度);基于相似理论给出相关的试验参数,通过室内模拟FMLS初始阶段损伤的试验,得出界面工艺和充填工艺引起的初始阶段损伤对气泡混合轻质土抗压强度的影响规律;基于极差、方差分析影响FMLS抗压强度的因素,影响程度从大到小依次为泡沫含量、充填工艺、水胶比、界面工艺。     

高硫膏体强度劣化机理实验研究

高硫尾矿配制成的膏体表现出不同程度的强度劣化,高硫膏体强度劣化能引起充填体质量的巨大变化.通过不同硫含量的膏体强度劣化实验,同时结合X射线衍射物相分析和环境扫描电镜分析,对高硫膏体的劣化规律和劣化机理进行了分析.得出含硫尾矿在一定程度上能促进膏体早期强度增长,却抑制了后期强度发育,硫含量越高,膏体后期强度劣化越显著.硫化物氧化生成的硫酸盐能促进膨胀性钙矾石和石膏类物质的生成.同时酸性环境造成了C-S-H的脱钙和CH的分解,已形成的胶凝体系遭到破坏,进一步促进了充填体的劣化.通过孔隙计算模型对晶体膨胀应变和裂纹发育过程进行了分析,阐述了膨胀性物质的线弹性应变发育机理.     

复合激发剂对铜炉渣活性影响及充填材料制备

为了实现铜炉渣的废物利用,以碱激发方式为主研究铜炉渣制备矿用胶凝材料的可能性.选取生石灰、NaOH和早强剂组成的混合物作为复合激发剂,开展铜炉渣活性激发和充填材料制备试验,并采用X射线衍射和扫描电子显微镜对铜炉渣水化产物进行分析.试验结果表明,各激发剂对铜炉渣活性的影响顺序依次为生石灰>早强剂>NaOH,在复合激发剂的作用下炉渣净浆试样的7和28 d强度分别可以达到1.5和3.0 MPa以上.铜炉渣尾砂充填料28 d强度为1.0 MPa,流动性良好,满足充填材料要求.铜炉渣早期水化产物主要有片状的Ca(OH)2和C-S-H凝胶,随着养护时间的增加,C-S-H凝胶Ca/Si比不断减小,水化产物结构更加致密.养护时间至28 d时,铜炉渣中活性成分基本反应完全.     

初始温度条件下全尾胶结膏体损伤本构模型

膏体充填料到达采场初始温度不同是矿山存在的普遍现象,不同初始温度条件下膏体力学特性及应力-应变关系直接影响到矿山采充周期及相邻采场开采时贫化指标.通过对初始温度为2、20、35和50℃的硬化膏体进行单轴抗压强度试验,获得不同初始温度下充填体应力-应变演化曲线.根据理论推导和试验结果,建立了不同初始温度下膏体损伤本构模型,通过本构模型参数回归,提出膏体温度-时间耦合损伤本构模型.最后,采用Comsol数值模拟软件,将温度-时间耦合损伤本构模型嵌入solid mechanics模块,对单轴抗压试验进行数值模拟,模拟应力-应变曲线与试验结果较为吻合,验证了所提出本构模型的可靠性.     

富水充填材料蠕变及其硬化体内水分损失特征

为探讨富水充填材料在时效作用下的变形及其硬化体内水分损失特征,本文研究一定水固质量比的富水充填材料在不同应力水平下的蠕变性能,并通过扫描电镜观察、差热-热重分析等实验探讨充填体在蠕变过程前后的形变特征、水分损失及其与外界荷载的关系.结果表明：水固质量比为2.0的富水充填材料失稳破坏的临界应力为1.96 MPa,为其单轴抗压强度的90%；蠕变不会对富水充填材料中结合水含量造成影响；富水充填材料失稳破坏时内部结构发生非结合水的流失,非结合水含量损失相对值与所受荷载水平呈线性正相关关系；非结合水的流失导致结构内部出现更多的空隙,这些空隙在外界荷载作用下会迅速被压密,产生较大变形,导致充填体局部失稳,进而影响采空区的整体稳定.