国家自然科学基金(51374036)
- 作品数：12 被引量：95H指数：7
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- 复合胶凝材料井壁高强混凝土的性能与水化机理被引量：10
- 2015年
- 对于冻结法施工的高强井壁大体积混凝土,内壁的中心温度可达80℃,而井筒外壁内侧的温度在10℃左右,这种温度的差异必然导致井壁混凝土开裂,导致耐久性下降。针对这些问题,研究了适于井壁高强混凝土用复合胶凝材料的水化特征及其对C70混凝土性能的影响。结果表明:复合胶凝材料的总水化热是井壁混凝土用常规胶凝材料水化热的一半;从28 d到180 d,复合胶凝材料配制的C70混凝土抗压强度持续增长14.8%,且孔隙率低,有害孔减少,混凝土具有很好的抗裂性;XRD和SEM试验表明,复合胶凝材料配制的C70混凝土水化180 d后无Ca(OH)2晶体存在,主要水化产物为致密的Ⅲ型C-S-H凝胶。
- 李康刘娟红卞立波
- 关键词：复合胶凝材料水化热水化机理
- 富水充填材料蠕变及其硬化体内水分损失特征被引量：4
- 2016年
- 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.
- 刘娟红周茜赵向辉
- 关键词：采矿充填材料水分损失
- 煤矿矿井混凝土井壁腐蚀的调查与破坏机理被引量：32
- 2015年
- 为研究煤矿矿井混凝土井壁腐蚀破坏机理,结合黄淮地区井筒破裂实例,采用超声回弹法对井壁过水面、干湿交替面及未过水井壁混凝土进行腐蚀深度及回弹强度的检测,并通过SEM,EDS,XRD对不同深度被腐蚀的井壁混凝土进行微观分析,研究环境介质对水泥石中C-S-H凝胶结构的影响。结果表明:垂深304.8 m至马头门位置的井壁混凝土破坏严重,井壁混凝土的强度由原来的C30降低到10~15 MPa;马头门附近四含水过水面的井壁混凝土受到了溶解性腐蚀,水化产物Ca(OH)2,Aft等基本消耗殆尽,大部分C-S-H已被分解,其主要物相是Ca CO3以及少量的低碱度的水化硅酸钙凝胶;垂深346~430 m过水的井壁外附着黑色糜烂状沉积层,主要是水泥石中C-S-H凝胶碳化生成的无胶凝性的硅胶和结晶度较差的Ca CO3;地下水中的SO2-4和Na+对井壁混凝土的腐蚀主要是膨胀性的化学腐蚀,生成的钙矾石、石膏以及析出的芒硝、石盐结晶体,产生较大的膨胀压力,可导致井壁混凝土胀裂而成片剥落。
- 刘娟红卞立波何伟纪洪广周卫金韩昌伟
- 关键词：碳化腐蚀
- 矿井环境中混凝土材料腐蚀损伤演化与机理分析被引量：15
- 2016年
- 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。
- 赵力刘娟红周卫金纪洪广
- 关键词：地下环境硫酸盐侵蚀干湿循环微观结构
- 基于煤矸石综合利用的新型充填材料性能研究被引量：1
- 2014年
- 采用不同粒径煤矸石作充填骨料,研究水泥基充填材料和新型充填材料的流动性和抗压强度,并分析其微观结构。结果表明:当充填材料的流动性满足要求时,水泥基充填材料的28d抗压强度最高为1.5MPa,而新型充填材料的抗压强度最高达3.5MPa;粒径在1.18mm^0.075mm和0.6mm^0.075mm时,新型充填材料的28d抗压强度较水泥基的分别提高约1.9MPa和1.7MPa;微观结构表明,新型充填材料中骨料与凝胶体的结合非常紧密,且凝胶体密实,分布均匀;新型充填材料中的C-S-H凝胶体的Ca/Si有很大程度的降低。
- 封鑫刘娟红纪洪广
- 关键词：煤矸石
- 硫酸盐腐蚀与冻融共同作用下井壁混凝土损伤劣化研究被引量：4
- 2017年
- 通过试验研究了初始损伤井壁混凝土随硫酸盐腐蚀和冻融循环次数的增加,其质量、超声波传播速度及强度等的变化,运用损伤力学对损伤进行定量评价和参数拟合并借助环境扫描电镜观测分析混凝土微结构的变化。试验结果表明,随着腐蚀和冻融周期循环次数的增加,混凝土的质量呈先增大后迅速减小,超声波传播速度和抗压强度逐渐减小,初始损伤加剧了混凝土性能的劣化;冻融在混凝土损伤劣化中起主导作用,其引起的破坏作用远大于硫酸盐腐蚀。在冻融因素作用下,初始损伤对混凝土性能劣化的影响明显增强;腐蚀和冻融的叠加作用引起混凝土内部微裂纹的产生和连通,而初始损伤的存在使得微裂纹网络体系更加发达,呈现龟裂状延伸和扩展。
- 赵力宋少民刘娟红纪洪广
- 关键词：硫酸盐腐蚀冻融损伤混凝土井壁
- 典型氯盐环境中富水充填材料腐蚀及劣化机理被引量：7
- 2016年
- 研究富水充填材料硬化体在典型可溶性氯盐环境中抗压强度的变化,并通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X线衍射(XRD)等试验手段,探讨氯盐对富水充填材料腐蚀及劣化机理。研究结果表明:富水充填材料在质量分数为10%的氯盐溶液中浸泡后抗压强度随浸泡时间延长大幅度降低,在氯化钠及氯化镁溶液中浸泡180 d后,试件强度比标养28 d的抗压强度分别降低24.3%及45.5%;富水充填材料在氯盐溶液中浸泡后内部出现氯盐结晶体,富水充填材料在氯盐溶液中浸泡28 d后便有Friedel’s盐生成;富水充填材料对氯离子存在固化作用,但固化水平较低,且氯化镁溶液对富水充填材料有交叉侵蚀作用,表明氯盐溶液对富水充填材料具有腐蚀作用。
- 高萌刘娟红吴爱祥赵向辉
- 关键词：硫铝酸盐水泥钙矾石
- 基于早龄期荷载及负温耦合作用下的仿钢纤维井壁混凝土性能的研究被引量：8
- 2013年
- 在井壁施工期间,随着井筒穿越冲积层厚度的增加,井壁混凝土所受到的冻结应力、自重应力等各种早龄期荷载也随之增加,这些荷载极可能对早龄期混凝土产生不利影响。笔者首先通过空间轴对称问题的弹性力学解答得到施工期间井壁混凝土所受早期荷载的具体数值;以此为基础,自行设计应力加载装置,研究早龄期荷载及负温耦合作用下,仿钢纤维的加入对冻结竖井井壁C60混凝土抗压强度、氯离子扩散性能的影响,并对其机理进行了探讨。结果表明:在早龄期荷载和负温耦合作用下,随着早龄期荷载的增加,抗压强度明显下降,氯离子扩散系数大大的提高,混凝土的渗透性由"中"变为"高";在混凝土中掺入仿钢纤维后可明显增加混凝土在早龄期荷载和负温耦合作用下的受荷载能力以及抗氯离子的渗透性能。
- 刘娟红陈志敏纪洪广
- 关键词：负温
- 碳酸盐溶液中富水充填材料的腐蚀及劣化机理被引量：7
- 2015年
- 为了研究碳酸根离子对富水充填材料的影响,通过强度检测、扫描电镜观察、X射线衍射分析和红外光谱测试,分析富水充填材料在碳酸钠溶液中浸泡后的宏观及微观结构变化,并对其腐蚀及劣化机理进行探讨.富水充填材料在质量分数为10%的碳酸钠溶液中浸泡后,抗压强度随浸泡时间延长大幅度降低,浸泡90 d后抗压强度比标养28 d抗压强度降低72.5%,浸泡28 d后出现泥化现象.X射线衍射图谱显示,富水充填材料在质量分数为10%的碳酸钠溶液中浸泡后有碳硫硅钙石生成,且随浸泡时间延长碳硫硅钙石的生成量增大.红外光谱结果未发现[Al O6]存在,证实在碳酸钠溶液中富水充填材料硬化体中钙矾石急剧减少,转变为烂泥状的碳硫硅钙石;碳硫硅钙石作为无胶结力物质,会对富水充填材料硬化体造成严重破坏,表明碳酸盐溶液对富水充填材料具有腐蚀作用.
- 高萌刘娟红吴爱祥
- 关键词：充填材料硫铝酸盐碳酸盐劣化
- 高水充填材料失稳破坏特征研究及性能改善被引量：15
- 2017年
- 针对高水充填材料强度低、稳定性差等问题,对高水充填材料的性能进行改善,并通过应力-应变和蠕变试验,研究高水充填材料失稳破坏特征;通过扫描电镜与差热-热重实验,研究高水充填材料的微观结构与高水充填材料的改善机理。结果表明:高水充填材料在应力水平较小时,蠕变曲线有衰减蠕变和稳定蠕变2个阶段;当应力水平达到临界荷载时,蠕变曲线出现加速蠕变阶段;应力-应变关系曲线宏观上有4个阶段:初始变形阶段,弹性阶段,塑性变形阶段和破坏阶段;改善后的高水充填材料胶凝时间缩短,抗压强度提高,弹性模量增大,失稳破坏的临界荷载提高,变形减小;改善后的高水充填材料生成更多的钙矾石晶体和铝胶,硬化体微观结构更致密,有利于提高充填体的承载能力。
- 周茜徐怀兵刘娟红
- 关键词：采矿充填材料失稳破坏蠕变
