秸秆/聚丙烯纤维-玻化微珠保温混凝土基本性能正交试验

应用正交试验法开展了16组秸秆/聚丙烯纤维-玻化微珠保温混凝土和3组玻化微珠保温混凝土基本性能试验。完成了秸秆粉末体积率VS、玻化微珠代砂率VG和聚丙烯纤维体积率VP这3种因素对秸秆/聚丙烯纤维-玻化微珠保温混凝土立方体抗压、劈裂抗拉强度极差和方差分析。结果表明:玻化微珠掺入可有效提高混凝土隔热保温性、工作性,但会造成强度损失。玻化微珠对混凝土抗压强度减小最为显著,最大损失幅度为24.64%,秸秆粉末和聚丙烯纤维对抗压强度影响可忽略;聚丙烯纤维对混凝土抗拉强度提高极为显著,最大提升幅度为16.72%,同时显著提高拉压比。基于试验数据建立了秸秆/聚丙烯纤维-玻化微珠保温混凝土抗压和抗拉强度预测模型,预测效果较好。

“土力学”课程的教学特点和改革措施分析

“土力学”是一门不断发展中的学科,诸多理论和概念比较抽象,初学者往往感觉晦涩难懂,同时“土力学”是一门实践性很强的专业课程,该专业大部分本科生并没有实际接触过具体工程,给教师教学带来了一定的难度。文章针对“土力学”教学遇到的一些共性问题,提出教学改革意见,以供参考借鉴。

基于TRIZ理论的许疃矿南翼探水巷底鼓控制技术研究

针对许疃煤矿33采区南翼探水巷底鼓治理工程实际问题,基于TRIZ理论,采用功能组件分析、因果轴分析,揭示了底鼓现象的原因,采用物-场分析和技术矛盾分析,完成了底鼓控制措施的概念性设计和优化,最终提出了“隔水层+反拱衬砌+锚杆+聚丙烯纤维混凝土地坪”的综合底鼓治理方案。在试验巷道完成反拱衬砌施工和现场监测,结果表明:施工完成后60 d的底板最大隆起量小于60 mm,底鼓控制效果显著。TRIZ理论作为一种高度有效的创新方法,扩展了巷道支护工程优化设计思路,为类似工程设计提供了有益参考借鉴。

秸秆/聚丙烯纤维-玻化微珠保温混凝土抗冻融试验研究

为探索冻融循环下秸秆粉末、聚丙烯纤维和玻化微珠对保温混凝土导热性能的影响,采用正交试验设计16组保温混凝土并进行抗压强度、抗拉强度和导热系数的试验测试,分析秸秆粉末体积率(因素A)、玻化微珠代砂体积率(因素B)、聚丙烯纤维体积率(因素C)对秸秆/聚丙烯纤维-玻化微珠保温混凝土导热系数变化和质量损失的影响。结果表明,随冻融循环次数增加,混凝土隔热能力和质量均不断降低;80次冻融循环后导热系数平均增大49.97%,质量损失平均降低37.93%。极差分析表明,对导热系数的影响顺序为:因素A>因素B>因素C,对质量损失的影响顺序为:因素A>因素C>因素B。冻融循环下,秸秆纤维对保温混凝土导热系数、质量损失的影响较其他掺合料明显,并可有效延长热量传递路径,提高保温效果。

围岩与隔热结构热学参数对巷道温度场影响的正交数值模拟

为研究高温巷道围岩-隔热支护体系热学参数对温度场的影响,建立25组数值试验模拟巷道温度场,选定衬砌热导率、衬砌厚度、原岩热导率、原岩温度为影响因素,以巷道壁面温度、调热圈半径、壁面与原岩温度差为目标因子,进行正交试验分析,得到各因素对壁面温度、调热圈半径影响顺序为原岩热导率>原岩温度>衬砌厚度>衬砌热导率;对壁面与原岩温度差影响顺序为衬砌热导率>原岩温度>原岩热导率>衬砌厚度。最后,拟合出壁面温度、调热圈半径的热学参数公式,拟合程度较高。结果表明:采用低热导率的隔热喷层能够延缓围岩散热和减少巷道风流对围岩温度场的扰动,但围岩自身热物理属性对巷道温度场起决定性作用。研究对主动隔热巷道温度场分布,合理安排隔热支护有一定积极意义。

软岩巷道中锚杆参数对围岩稳定性的影响分析

为解决软岩巷道围岩控制难题,结合许疃矿32310底抽巷工程资料,采用ABAQUS软件开展不同锚杆参数下巷道围岩变形模拟,综合考虑锚杆长度与间距、围岩变形规律和成本控制以确定优化支护方案。结果表明:巷道开挖后,两帮位移变形较大,围岩两侧及衬砌连接处出现竖向应力集中;随着锚杆长度的增加,围岩变形量仅增加了0.52%,应力及塑性区分布无明显演化趋势;随着锚杆间距的增大,两帮移近量和衬砌连接处应力峰值分别增加了102.07%和34.02%;最终确定优化支护方案中锚杆长度为2000 mm,间排距为400 mm×400 mm。该优化支护方案对软岩巷道变形控制与原支护方案相比效果较好,两帮移近量与衬砌连接处围岩应力分别减少37.56%和16.13%。

巷道隔热喷射混凝土强度及导热性能试验研究

随着煤矿开采深度不断增加,巷道的高温热害问题尤为突出。在普通喷射混凝土中掺入陶粒、憎水玻化微珠、粉煤灰以及改变砂子的用量来设计正交试验,研究混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗折强度和导热系数的变化。试验结果表明:憎水玻化微珠是影响混凝土的导热系数、抗压、抗拉和抗折强度的主要因素,因此憎水玻化微珠掺量宜选在100%;陶粒是影响混凝土抗折强度的主要因素,贡献率高达60.61%,因此陶粒的掺量在20%最优;随着粉煤灰掺量的增大,导热系数先降低后增大,强度先提高后降低,因此粉煤灰掺量宜为20%;随着砂子用量的降低,导热系数一直在降低,抗压强度和抗拉强度先提高后降低,抗折强度一直在提高,因此砂子用量在571 kg/m^3最优。

地面预注浆施工技术在井筒涌水防治中的应用

张集矿区地层位于裂隙破碎带且含水量丰富,为解决第2副井井筒地面预注浆施工难度大的问题,基于工程地质调研、技术设计和工业试验的方法对地面预注浆施工技术进行了研究。通过在井筒开凿前上部表土段采用冻结法施工、下部基岩段采用地面预注浆技术施工,并采用直孔和Y孔相结合的布置方式,实现了注浆、冻结和凿井"三同时"施工的目的,有效节约了工期。在整个施工过程中,采用自主研发的监控设备,实现了实时控制并获得了重要的注浆参数,同时采用压水试验的方法对注浆质量进行了效果评价。根据监测结果:1)各段终压值和注浆量均达到了设计要求,总注浆量达16 286 m^3;2)压水试验测得的地层渗透系数明显减小,井筒涌水量仅为2.27 m^3/h,说明该施工方法起到了很好的加固和堵水作用。

采空区超细粉煤灰注浆充填材料正交试验及回归分析

注浆法处理煤矿采空区,浆材的选择至关重要。通过正交试验的方法,测试大掺量超细粉煤灰条件下水泥粉煤灰注浆材料的各项物理力学性能,讨论了不同水固比、固相比、水玻璃掺量对浆液凝结时间、析水率、结石率以及不同龄期无侧限抗压强度的影响。结果表明:水固比对浆材各项性能的影响最为显著,固相比其次,水玻璃掺量最小;各配比浆液结石体28 d的抗压强度一般>1 MPa,且后期强度仍持续增长,90 d强度较28 d强度提高了60%以上。通过曲线拟合的方法,得出抗压强度随配比的回归公式和随龄期的预测公式,为工程注浆施工提供参考依据。

可注超细粉煤灰水泥砂浆正交试验研究

水泥中掺入超细粉煤灰和水玻璃,与水泥组成成分发生水化物反应,促使水泥浆材强度发展;同时粉煤灰还保持了水泥活性,易于流动。针对水泥浆材在充填工程中的应用,采用正交试验研究了不同养护龄期下超细粉煤灰掺量、水玻璃掺量及水灰比3个因素对水泥浆材的抗压强度影响。分析了各因素之间差异,根据功效系数,判断出最佳配制方案。试验结果表明,超细粉煤灰的掺量对砂浆的强度影响不大,但可以改善水泥砂浆的流动性和黏聚性;水玻璃的含量对强度的影响要优于超细粉煤灰;一定条件下,水灰比越小,水泥浆液强度越高。研究成果可于注浆工程中广泛应用。

超细粉煤灰混凝土长期力学性能试验研究

随着当前建设环保节约型社会的需要,急需发展绿色混凝土材料,延长建筑结构的耐久性。通过试验的方法,设计了三种不同强度标号的混凝土,对比研究不同掺量的超细粉煤灰,在28天、60天及90天的较长龄期下,其抗压、抗拉及抗折强度的变化规律,结果表明：最佳掺量为20%,其抗压、抗拉及抗折强度,在90 d时比28 d基准强度提高约16.5%、16.8%和15.2%,相比于普通混凝土本身增长幅度的10.6%、5.5%及8.1%,提高5%～10%左右,说明超细粉煤灰混凝土在经历长时间的养护后,水化反应愈加充分,对强度仍有较大的提升,既能满足正常使用的要求,又能够有效节约水泥,提高材料的耐久性,具有推广和应用价值。

我国深部矿井热环境研究现状与进展

基于当前我国深部矿井的热害特点,总结了近年来对深井热环境的研究现状。分析了当前对井下热源的研究情况,主要包括围岩、机电设备、空气压缩、运输、氧化、水、大气等方面的散热;对于井下热环境,重点梳理了理论研究、数值计算和室内试验3个方面的研究情况,同时分析了当前对热环境的评价情况。指出今后仍需要进一步探讨和研究的问题:井下风温的理论预测应当考虑多个热源的耦合作用;开展大尺度相似模型试验,以更贴合现场的实际,指导生产实践;井下热环境评价指标的完善。

钢纤维橡胶混凝土力学性能试验

为提高废旧轮胎的利用价值,可将其加工成橡胶颗粒加入混凝土中制成橡胶混凝土。但橡胶混凝土在提高混凝土韧性和变形性能的同时,降低了混凝土的力学性能。在橡胶混凝土(橡胶掺量为5%)中掺入钢纤维(掺量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)制备钢纤维橡胶混凝土(steel fiber reinforced rubber concrete,SFRC),以提高混凝土的各项力学性能。为探究最优的钢纤维掺量,进行了立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度及动态抗拉强度测试。结果表明:掺入钢纤维能够显著提高混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度,改变材料破坏模式,增强韧性。当钢纤维掺量为1.0%时,立方体抗压强度提高13.9%;当纤维掺量为1.5%时,劈裂抗拉强度和抗折强度分别提高37.9%和32.8%,动态抗拉强度是基准混凝土2.0倍以上。综合考虑力学性能和试件破坏形态,在橡胶掺量为5%时,钢纤维最优掺量为1.5%。

松散富水砂卵石层注浆模拟试验及其工程应用

针对古交矿区斜井工程掘进过程中遭遇松散富水砂卵石层,决定采用超细水泥浆液进行超前注浆施工。自主设计了室内注浆模型试验装置,基于正交试验的方法探讨了不同地层含水率、水灰比、注浆压力等因素对扩散半径、注浆量和强度增长率的影响规律。结果表明:超细水泥浆液与砂卵石层胶结良好,对于扩散半径和注浆量,含水率、注浆压力的影响特别显著,而水灰比影响较小,但水灰比和含水率对强度增长率影响特别显著,注浆压力影响显著。通过对试验数据的回归分析得出了拟合公式,最后将其应用于注浆工程设计与施工中,同时进行了效果评价。

聚丙烯纤维混凝土喷层支护研究与工程应用

研制出一种聚丙烯纤维混凝土,纤维相当于细配肋,混凝土韧性提高,骨料得到承托,离析泌水减少,提高了混凝土的抗裂性能,正交试验得出纤维的最佳掺量。工程实例现场监测表明,聚丙烯纤维混凝土有较高抗变形能力,发挥出了锚喷支护体系的力学性能,围岩应力分布均匀,让压效果明显。

新型隔热混凝土喷层支护技术研究与应用

针对当前矿井热害问题,对深井热源进行了阐述,从喷射支护材料角度出发,选取陶粒、玻化微珠、粉煤灰作为隔热材料,通过正交试验的方法,研制出一种新型隔热混凝土;由功效系数法得出最佳掺量配比,在保证混凝土力学性能的前提下,提高了保温隔热性能,其导热系数仅为普通混凝土的1/8。结合淮南矿区巷道锚喷支护工程,进行了回弹损失、围岩压力、混凝土应力和围岩收敛的现场试验。现场监测结果表明,该种隔热混凝土材料不仅隔热效果明显,而且工作性能完全符合井下喷射混凝土的施工需要,有利于井下作业人员的安全和身心健康,具有良好的推广和使用价值。

聚丙烯纤维喷射混凝土力学性能试验研究

掺入适量聚丙烯纤维可以阻止混凝土开裂、增加抗拉抗剪强度、增强韧性、抗渗性和抗疲劳性,能够很好地改善混凝土延性和耐久性。本文在完成不同聚丙烯纤维掺量混凝土力学性能对比试验的基础上,得出了能够满足软岩隧道喷层支护要求的混凝土配合比。

高温巷道新型隔热混凝土材料性能试验研究

当前矿井开采深度日益增加,高温热害问题日益严重,本文基于一般喷射混凝土的要求,通过材料正交试验,掺加陶粒、玻化微珠和粉煤灰,研制出一种新型混凝土隔热材料,分析了陶粒、玻化微珠和粉煤灰掺量对于材料导热系数和力学性能的影响,论证了新型隔热材料作为矿井喷射混凝土的适用性和可行性。

喷射聚丙烯纤维混凝土力学性能正交试验研究

使用聚丙烯纤维掺入混凝土中以提高材料的各项性能得到广泛的关注,采用绝对体积法设计了喷射混凝土的配合比,完成了9组不同配合比7、28 d抗压,抗拉强度及28 d抗折强度的试验,利用正交试验的方法,考察了纤维长度,水泥用量,砂率和水灰比对混凝土抗压,抗拉及抗折强度的影响。通过系统的分析,得出了各因素对3种强度的影响顺序,结果表明,水灰比对材料的3种强度均具有特别显著的影响,纤维长度对抗拉强度影响显著,砂率对抗压和抗折强度影响显著,而水泥用量则影响较小,最终得到了最佳配合比方案,为喷射聚丙烯纤维混凝土的推广与应用提供依据。

轻骨料混凝土抗碳化性能及微结构分析

为了探究轻骨料混凝土抗碳化性能及微结构,采用绝对体积法配制全轻骨料混凝土(ALWAC)和次轻骨料混凝土(SLWAC),并与普通混凝土(NC)比对,测试混凝土在各龄期下的碳化深度,通过MIP压汞测试对比研究NC和ALWAC碳化前后微细观孔结构变化。结果表明:轻骨料混凝土特有的内养护效果,轻骨料周围水泥石日趋密实,因而ALWAC和SLWAC较NC抗碳化性能优,且随碳化时间增长碳化速率显著降低;微结构分析表明经历28 d快速碳化试验后,NC和ALWAC孔隙率分别由14.36%、30.33%下降至13.53%、28.70%,定量说明了碳元素入侵造成大量孔隙被填充细化,与水泥水化产物反应生成CaCO_(3),孔径减小,密实度增加。最后给出了基于陶粒掺量的轻骨料混凝土碳化深度预测模型。研究成果可为轻骨料混凝土耐久性预测提供参考。