混凝土水化热对井筒外壁受力变形影响分析

为了解决深厚冲积层冻结井筒外壁易产生环向裂缝难题,以杨村煤矿主井冻结段外壁为研究对象,采用现场实测、理论分析和实验室试验相结合的方法,进行了混凝土水化热对外壁受力变形影响分析.研究结果表明,在外壁混凝土入模后,受水泥水化放热反应的影响,混凝土温度快速上升,外壁峰值温度高达55.5℃.随后又开始降温,混凝土产生收缩,由于...     

钢管混凝土拱桥大型水化温度场试验及数值模拟分析

为了研究钢管混凝土拱肋大体积混凝土水化热问题,避免混凝土内部温度和温度应力剧烈变化导致钢管混凝土脱黏和混凝土开裂的发生.以川藏线重点工程,藏木特大桥为背景,在桥址进行了与实桥同管径的大尺寸试验拱段长期连续温度场监测试验,对核心混凝土水化放热规律、水化放热模型、水化热温度效应及核心混凝土水化放热影响因素进行研究.结果表明...     

不均匀侧压力下冻结井筒混凝土井壁结构试验研究

通过不均匀侧压力下冻结井筒混凝土井壁结构模型的试验研究．得到了混凝土井壁具有很高的承载能力和现行设计的冻结井壁中不会出现拉应力．从而为我国冻结井筒采用混凝土井壁代替钢筋混凝土井壁的探讨提供了试验依据。     

矿物掺合料对高性能混凝土浆体水化热的影响

研究了矿物掺合料对高性能混凝土浆体水化热的影响 ,结果表明 :矿物掺合料的加入可明显降低水泥浆体的水化热、放热速率 ,同时推迟达到最高温升的时间 ,尤其是双掺、三掺更为显著。利用矿物掺合料减少水化热和延迟水化放热进程的作用 ,可以缓解高性能混凝土水泥用量大及标号高造成的早期放热量大的程度 ,降低温度应力 ,提高混凝土的耐久性。     

矿物掺合料对高性能混凝土浆

研究了矿物掺合料对高性能混凝土浆体水化热的影响,结果表明：矿物掺合料的加入可明显降低水泥浆体的水化热、放热速率,同时推迟达到最高温升的时间,尤其是双掺、三掺更为显著。利用矿物掺合料减少水化热和延迟水化放热进程的作用,可以缓解高性能混凝土水泥用量大及标号高造成的早期放热量大的程度,降低温度应力,提高混凝土的耐久性。     

早龄期混凝土结构开裂风险分析

为了分析混凝土在早龄期时的开裂风险，采用有限元方法计算混凝土结构早龄期时的内应力发展．通过建立混凝土材料的水化放热模型，引入Arrhenius公式来表征混凝土放热速率受温度的影响．在分析中采用考虑等效龄期的混凝土弹性模量和抗拉强度CEB—FIP1990计算公式和Bazant的双幂函数徐变模型，同时考虑混凝土早龄期的自生收缩．结果表明：引入Arrhenius公式的混凝土水化放热模型可以用于计算混凝土结构早龄期时的温度场，混凝土的水化放热和自生收缩引起的内应力可以引起混凝土长墙的早期开裂．早龄期时混凝土结构内应力的计算为优化混凝土材料的组成提供了依据，尽可能减少混凝土结构的开裂．     

矿物掺合料对高性能混凝土奖体水化热的影响

研究了矿物掺合料对高性能混凝土浆体水化热的影响,结果表明：矿物掺合料的加入可明显降低水泥浆体的水化热、放热速率,同时推迟达到最高温升的时间,尤其是双掺、三掺更为显著,利用矿物掺合料减少水化热和延迟水化放热进程的作用,可以缓解高性能混凝土水泥用量大及标号高造成的早期放热量大的程度,降低温度应力,提高混凝土的耐久性。     

深厚冲积层冻结井筒外壁早期开裂机理

为探究深厚冲积层冻结井筒外壁早期开裂机理,以丁集煤矿第二副井为工程背景,开展外壁混凝土早龄期力学特性试验和热-力耦合分析。首先,通过对不同龄期C70外壁混凝土开展立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量和劈裂抗拉强度试验,获得了强度指标和弹性模量复合指数时变模型和早期力学特性;然后,基于外壁混凝土弹性模量复合指数时变模型,利用FLAC^3D软件建立外壁混凝土热-力耦合分析模型,对外壁混凝土早期温度场和应力场演化特征进行了研究分析。结果表明：外壁混凝土浇筑初期水化升温,其核心区峰值温度达到了55.96℃;随后外壁混凝土开始降温,短时间内井壁外缘温差达到了34.95℃;外壁混凝土在4～28 h升温阶段整体受压,降温阶段,井壁受冻结壁约束,竖向受拉严重,其中井壁外缘拉应力最大,达到了5.08 MPa,当拉应力超过外壁混凝土早龄期抗拉强度时,外壁混凝土将产生环向裂缝,从而揭示了深厚冲积层冻结井筒外壁早期开裂机理。     

冻结井筒外壁受力信息化施工监测及分析

为了保证冻结井筒外壁在施工和运行期间的安全,通过利用安全监测系统对冻结井筒外壁受力实时监测,分别获得了2个监测水平冻结井壁的钢筋应力﹑混凝土应变和冻结压力等数据。结果表明,冻结压力和钢筋环向应力呈现不均匀性;冻结压力﹑钢筋应力和混凝土应变均小于监测预警值和设计值,井壁结构安全可靠。     

大体积混凝土绝热温升表达式的推导与试验分析

由固体热传导理论可知,大体积混凝土绝热温升仅与其中的水泥水化放热规律有关。在化学反应过程中,温度对化学反应速率的影响服从Arrhenius方程。因此,根据水泥恒温水化放热规律和水泥水化放热行为的温度效应,可以预测任意温度条件下任一时刻水化放热总量,进而推导出大体积混凝土绝热温升表达式。试验验证采用10 mm木胶板内衬100 mm聚苯乙烯泡沫板和3 mm胶合板模拟绝热状态。最后得出大体积混凝土绝热温升表达式可以用双曲函数或复合指数函数表达,而因双曲函数形式上要比复合指数函数简单,建议使用双曲函数表达式。     

混凝土水化放热模型的实验分析和计算

大体积混凝土因早期水化热引起的温度场 会导致开裂, 影响结构安全和正常使用, 其中混凝土热学参数的准确性会直接影响混凝土温度场计算的准确性. 从胶凝材料水化反应机理出发, 基于化学反应动力学原理及不同矿物组成的水泥水化热实验数据, 提出了一种考虑粉煤灰掺入和温度影响的混凝土水化放热模型. 该模型可以准确地反映混凝土水化放热量及温升随龄期的变化, 且与实测值吻合良好.     

大体积混凝土墙水化放热温度场分析

为有效进行大体积混凝土施工温度控制，对大体积混凝土施工过程中温度场分布规律进行研究．针对混凝土水化放热过程中内热源随时间变化的问题，采用杜哈美尔定理推导出第三类边界条件下大体积混凝土墙水化放热温度场的解析解．由大体积混凝土墙水化放热温度场解析解可知，混凝土水化放热过程中，混凝土内某一点温度随时间增加先增大后减小，且温度变化近似符合指数函数之和；某一时刻混凝土内温度从核心到表面逐渐降低，且温度分布近似符合三角函数．结合解析解与数值分析方法研究发现，随着混凝土厚度、入模温度、混凝土绝热温升和单方胶凝材料对应系数的增大，混凝土养护阶段核心最高温度升高，导致混凝土里表温差增大；随着表面传热系数增加，混凝土养护阶段核心最高温度和表面温度降低，但是混凝土里表温差增大．混凝土内最大自约束应力正比于里表温差，因此通过分层浇筑、降低混凝土的入模温度、减小混凝土表面传热系数、降低混凝土绝热温升值和单方胶凝材料对应系数等方式可以减小混凝土内最大自约束应力，降低大体积混凝土开裂风险．     

早龄期混凝土结构的温度应力分析

为了分析混凝土在早龄期时温度应力随龄期的发展.通过建立混凝土材料的水化放热模型,引入Arrhenius公式来表征早龄期时混凝土放热速率受温度的影响.采用考虑等效龄期的混凝土弹性模量和抗拉强度CEB-FIP1990计算公式来表征早龄期时温度变化对其力学性能的影响,在应力分析中采用Bazant的双幂函数徐变模型.结果表明:引入Arrhenius公式的混凝土水化放热模型可以用于计算混凝土结构早龄期时的温度场,早龄期时温度应力可以引起混凝土长墙的开裂.早龄期时混凝土结构温度应力的计算为优化混凝土材料的组成提供依据,尽可能减少温度应力引起的开裂.     

超高强大体积混凝土的水化温升及温差测试

用超高强混凝土浇注了尺寸为1 m×1 m×1 m的4组大体积构件,所用混凝土最低水胶比为0.16,最高胶凝材料用量达900 kg/m3,矿物掺料最高掺量为50%.分析了所用胶凝材料的水化热,测试了混凝土的水化放热温升及构件内外温差,试验表明:矿物掺合料的加入,显著降低了胶凝材料的水化热.同时,由于混凝土水胶比极低,胶凝材料水化程度较小,文中制备的大体积混凝土水化放热温升最高为52 ℃,混凝土构件的内外温差最高只有23 ℃.保温层增加了大体积混凝土温升的同时,对混凝土的降温速度的控制及降低混凝土内外温差是有利的.在有保温层的条件下,超高强混凝土完全可以用于大体积工程.     

MJS加固水泥土热物理特性研究

目的研究MJS加固水泥土的热物理特性,解决MJS与冻结止水联合加固冻结设计的水泥土热物理参数取值问题.方法通过自制冻结温度测试系统测定MJS水泥土冻结温度,通过ISOMET便携式热特性分析仪测定导热系数及容积热容量,采用SHR-6型水泥水化热测定仪测定水化热.结果 MJS水泥土冻结温度随水泥掺量增大而降低,随龄期增长先降低后升高再降低,冻结温度在-0.64～-1.40℃;冻结与常温MJS水泥土导热系数均随龄期增长及水泥掺量增大而减小;常温MJS水泥土容积热容量随龄期增长而减小、随水泥掺量增大先减小后增大,冻结MJS水泥土容积热容量随龄期增长及水泥掺量增大而缓慢减小;随水泥掺量增大,MJS水泥土水化放热速率峰值提高,而到达放热速率峰值的时间均为水化15 h左右;水化热在28 d龄期内,随龄期增长和水泥掺量增大而增大,龄期28 d时,水泥掺量由40%每增加1%,水化热增加0.95%.结论 MJS水泥土热物理参数受水泥掺量及龄期影响较大,人工冻结加固方案设计应充分考虑水泥掺量和龄期的影响.     

水泥水化热与混凝土绝热温升计算方法研究

水泥水化热产生的温度应力是混凝土结构发生早期裂缝的一个重要原因，本文分析了混凝土水泥水化放热规律，计算分析了混凝土浇筑后水泥水化作用和箱梁混凝土内部、表层温度，同时与实测数据比较，表明此种计算方法是合理的、可行的。     

C60～C70高强高性能混凝土在丁集矿井冻结井壁工程中的应用

针对淮南矿业集团公司丁集矿井表土层深厚、井筒直径大、井壁受力复杂的特点,在冻结段井壁结构设计中首次采用了C60～C70高强高性能混凝土。通过对混凝土原材料选择,进行配合比试验,确定出合理的配制参数,并通过建立集中搅拌站,进行加工质量控制,使得C60～C70高强高性能混凝土在丁集矿井3个井筒冻结段井壁工程中得到成功应用。     

浅谈深厚表土层条件下花园煤矿主、副井筒冻结施工

根据花园煤矿井筒工程地质条件,确定了井筒冻结施工方案。主、副井开机冻结后冻结壁顺利交圈,并保质保量完成井筒冻结段施工。根据主、副井冻结段掘砌资料,分析了冻结设计中存在的问题,为深厚表土层冻结施工提供了借鉴经验。     

高活性复合掺和料早期水化特性及其力学性能

引入掺和料是提高无砟轨枕混凝土的脱模强度、后期力学性能及耐久性的重要措施之一。借助单纯重心设计法,采用矿渣粉、粉煤灰与高活性粉体A制备高活性复合掺和料,研究复合掺和料组成对早期活性指数、水化热以及混凝土抗压强度的影响。结果表明:复合掺合料的组成对其活性指数影响较大,并体现出明显的复合增强效应;高活性粉体A与矿渣粉二元复掺的混凝土1 d与28 d活性指数均达118%; 3 d龄期后矿渣粉放热增加,而粉煤灰水化放热一直较低,矿渣粉或粉煤灰与高活性粉体A二元复掺时浆体1 d水化放热差别很小;三元复掺混凝土的复合增强效应优于二元复掺,三元复掺混凝土28 d与60 d抗压强度分别达68. 6 MPa和79. 6 MPa。     

彬长矿区基岩全深冻结监测研究

高家堡矿井井筒穿越岩层遇水泥化和裂隙发育,同时面临高地温的地质条件和大流速高承压的复杂水文条件,采用全深冻结方案,主、副、风井冻结深度达分别到788,850,860 m,是目前国内最深的软岩冻结井之一。为确保安全通过冻结段,并了解井筒掘进过程中井壁冻结情况、温度变化等,有效评估冻结壁发展状况,并分析冻结壁、井壁的安全与稳定性,对冻结施工全过程中的井帮温度、井底温度、空气温度以及井帮位移等进行了信息化监测,实现了安全快速掘进,节约了矿井建设成本。分析表明,在施工过程中应适当提高混凝土强度等级,采用早强、高强的混凝土,以保证外层井壁具有足够的早期强度;制定外壁局部应急加固预案及技术措施,并进行必要的材料准备,防止井壁局部破坏。