橡胶-机制砂UHPC压缩破坏特性及能量演化特征

为减少超高性能混凝土(UHPC)的河砂用量,改善其压缩破坏特性,本研究通过设计四因素四水平正交试验,分析了机制砂、橡胶颗粒、水胶比和钢纤维在不同水平状态下对UHPC流动性和抗压强度的影响,获得了综合性能最佳的优选组,并探究了橡胶-机制砂UHPC的压缩破坏能量演化特征。结果表明:1)在各因素中,对UHPC拌合物的流动性和抗压强度影响最大的因素分别为水胶比和钢纤维,随着水胶比增加,UHPC的流动性显著增加,而抗压强度与钢纤维掺量之间为正效应;2)当橡胶和机制砂替代河砂掺量分别10%和40%(橡胶为等体积替代河砂,机制砂为等质量替代河砂,相当于节约了50%的河砂)时,试件抗压强度仍达到118.5 MPa;3)从破坏形态和能量演化看,钢纤维和橡胶颗粒混掺后UHPC表现出脆-延转换力学特征,优选组UHPC在达到应力峰值时较对照组保持了较好的完整度。

深部岩石爆破主裂纹扩展方向与地应力的关系

岩石巷道掘进爆破表明,高地应力环境下的岩石破坏与低地应力条件下或浅埋岩体下的岩石破坏有所不同。其中,地应力对爆破主裂纹的扩展方向影响较大。该研究利用一种符合硬岩力学特性的透明模型相似材料,开展双向荷载作用下透明岩石爆破相似模型试验,研究初始地应力作用下岩石爆生裂纹扩展的规律。试验结果表明:具有初始静载作用的试件,其径向主裂纹的扩展由无初始应力时的放射状转变成沿着主应力方向扩展;径向裂纹的扩展长度和数量均随侧压力系数的增加而逐渐减小;最长径向主裂纹扩展方向与最大主应力方向的夹角随着侧压力系数的增大而逐渐增大。同时,基于爆炸力学、弹性力学和应力波理论,建立可定量描述初始地应力与爆破主裂纹扩展方向关系的等式,即tan φ=σ_(x)/σ_(y)(0≤φ≤45°)。由计算式所得主裂纹扩展方向与地应力方向的夹角和物理模型试验所得基本一致,这对理解高地应力条件下岩石爆破破裂机理具有重要的现实意义。

纳米SiO_(2)和碳酸钙晶须制备水泥基材料性能试验

采用纳米SiO_(2)和碳酸钙晶须制备水泥基材料,利用SEM、XRD和TG-DSC等技术手段对水泥基材料的水化产物、微观结构和热稳定性等进行有效表征,并试验研究了双掺0%、1%、2%、3%、5%、10%的碳酸钙晶须和1%纳米SiO_(2)保温水泥砂浆的力学性能和导热性能。研究结果表明:纳米-毫米两种尺度材料掺入水泥浆内部后,纳米SiO_(2)与水泥水化产物Ca(OH)_(2)晶体发生二次水化反应,生成C-S-H凝胶体,有效地填充水泥基体孔隙、细化水泥基内部孔径尺寸,碳酸钙晶须具备纤维和微粒双重作用,可以在水泥基中产生纤维的桥联效应,两者材料结合起来,可在水泥基内部形成密实网状絮凝结构;纳米SiO_(2)和碳酸钙晶须掺入后可以提高砂浆的强度,3%碳酸钙晶须和1%纳米SiO_(2)配制的保温水泥砂浆抗压和抗折强度分别为25.6 MPa和6.19 MPa,导热系数为0.4567 W/(m·K),强度和导热性能兼顾。

预浸纳米SiO_(2)溶液强化再生粗骨料混凝土力学性能试验

采用预浸纳米SiO_(2)溶液对再生粗骨料进行强化处理,测试强化前后再生粗骨料的物理性能、微观结构和孔隙特征,分析纳米SiO_(2)对再生粗骨料的强化机理,利用直接掺入纳米SiO_(2)和强化后再生粗骨料两种方式来制备再生混凝土,试验论证两种方式对混凝土力学性能的变化规律。结果表明:预浸纳米SiO_(2)溶液能够显著改善再生粗骨料的物理性能,采用质量浓度为1%和2%NS溶液预浸强化后,再生粗骨料吸水率分别降低了14.9%和22.5%,压碎指标值降低了4.2%和6.1%;SEM图可以看出强化后再生骨料的界面过渡区更加密实;采用预浸强化法和直接掺入法均可增强再生混凝土的力学性能,但直接掺入法对再生混凝土力学性能增强效果更为明显。

玻化微珠粉煤灰保温混凝土砌块材料性能试验研究

为了进一步降低混凝土导热系数,改善混凝土综合性能,利用轻质集料玻化微珠和粉煤灰,制备玻化微珠粉煤灰保温混凝土。试验研究了不同掺量下玻化微珠和粉煤灰对保温混凝土抗压强度和导热性能的影响,并制作两种截面形式的混凝土砌块进行承载力试验。结果表明,玻化微珠掺量40%、粉煤灰掺量10%时,玻化微珠粉煤灰混凝土较普通混凝土有较好的力学性能和导热性能,利用该掺量配制两种截面形式保温空心砌块其强度均能够达到MU5强度等级。

装药不耦合系数对初始地应力下岩石爆破裂纹扩展影响的试验研究

不耦合装药会改变爆炸产物对岩石的作用方式,从而获得不同的爆破破碎岩石的效果。为研究装药不耦合系数对初始地应力下岩石爆破裂纹扩展的影响,利用一种符合硬岩力学特性的透明模型相似材料,开展双向等荷载下透明岩石爆破相似模型试验。试验结果表明:等围压荷载作用下,模型试件所产生的最长径向主裂纹沿着对角线(最大主应力)的方向扩展;不耦合系数显著影响初始应力状态下岩石爆生裂纹的扩展,爆后模型试件上产生的径向主裂纹,其长度最大值以及平均值均随不耦合系数的增大而减小,最大环向裂隙圈直径以及平均环向裂隙圈直径随着不耦合系数的增大均减小;初始应力状态下,压缩粉碎圈的直径随不耦合系数增大而变化的规律则有所不同,呈现出先增大后减小的规律。在深部岩体爆破开挖时,可以利用径向主裂纹的扩展长度与不耦合系数之间关系,进行控制爆破参数设计,从而减少围岩超挖和欠挖,实现巷道爆破高效率。研究结果对丰富深部岩石爆破理论以及工程实践具有重要意义。

钢纤维补偿收缩再生混凝土制备及性能

利用钢纤维和膨胀剂制备补偿收缩再生混凝土,采用力学试验、SEM和变形测试等方法,对不同钢纤维体积掺量和不同再生粗骨料取代率时再生混凝土性能指标进行试验与探讨。结果表明:随着再生粗骨料取代率的增长,混凝土抗压、抗折强度呈现先减小后增大再减小的劣化变化规律;再生混凝土中掺入适量钢纤维可以提高其力学性能和改善混凝土试件的破坏特征;利用膨胀剂水化反应产物的填充效应,提高骨料界面过渡区的密实度,降低再生混凝土的自收缩,钢纤维和膨胀剂两者同时掺入再生混凝土中,可以优势互补,从而提高再生混凝土强度和变形性能。

水剂比对静态破碎效果影响的试验研究

为了探索水剂比对静态破碎效果的影响,配制0.28、0.32、0.35 3种不同水剂比的静态破碎剂,通过电测法测试38、48 mm 2种不同直径的钢管试件中静态破碎剂产生的膨胀压力。试验结果:静态破碎剂产生的最大膨胀压力随着水剂比的减小而增大,且最小水剂比不能低于0.28;从注浆口至钢管底部,随着距离的增加静态破碎剂产生的最大膨胀压力相应增大。

碳酸钙晶须增强再生保温混凝土性能试验

利用碳酸钙晶须和玻化微珠制备再生保温混凝土,测试再生保温混凝土抗压强度、导热系数和微观结构。结果表明:随着碳酸钙晶须的增加,再生混凝土的抗压强度逐渐增长,当碳酸钙晶须掺量为5%时,再生保温混凝土抗压强度达到19.1 MPa,随后逐渐下降;再生保温混凝土的导热系数与抗压强度变化规律基本一致,随着抗压强度的增加,导热系数也随之增加;掺入碳酸钙晶须可促进水泥发生二次水化,产生大量的水化产物C-S-H凝胶体,填充了玻化微珠和再生粗骨料之间的界面过渡区,且与玄武岩纤维握裹紧密,形成了致密的内部空间结构;当碳酸钙晶须掺量为5.0%、玄武岩纤维掺量为0.5%时,保温再生混凝土具有良好的强度和保温性能。

粉煤灰-干粉玻化微珠复合保温砂浆性能分析

利用工业废弃物粉煤灰和玻化微珠保温砂浆干粉配制保温砂浆,在保温砂浆干粉中按质量比例添加粉煤灰,测试粉煤灰与保温砂浆干粉质量比分别为0∶1、0.1∶1、0.2∶1、0.3∶1、0.4∶1、0.5∶1、0.6∶1、0.8∶1和1∶1时对玻化微珠保温砂浆容重、抗压强度和导热系数的影响。试验结果表明,粉煤灰能改善玻化微珠保温砂浆容重、抗压强度和导热系数;当粉煤灰与保温砂浆干粉质量比为0.3∶1时,保温砂浆各项性能指标达到最佳。该试验结果对于粉煤灰玻化微珠保温砂浆性能的优化设计具有参考价值。

粉煤灰-硅粉-聚丙烯纤维配制砂浆抗冻性能试验研究

利用宏观力学性能和SEM微观试验方法,对粉煤灰掺量分别为0%,10%,20%和30%,硅粉掺量5%和聚丙烯纤维掺量为1.2kg/m~3制备的砂浆试件进行冻融试验,研究冻融循环次数为0,20,40,60,80和100时,砂浆的抗压强度、质量损失率和相对动弹性模量变化规律.试验结果表明:随着冻融不断深入,砂浆的抗压强度、质量损失率和相对动弹性模量逐渐减小,砂浆棱柱状试件外观破坏逐步加剧;通过微观结构试验可以看出冻胀力对聚丙烯纤维界面过渡区结构的破坏;综合试验分析得出粉煤灰掺量为10%时,粉煤灰-硅粉-聚丙烯纤维三元复合配制的砂浆具有良好的抗冻性能.

玄武岩纤维与纳米SiO_(2)增强混凝土力学性能研究和微观分析

研究了单掺、复掺玄武岩纤维和纳米SiO_(2)对混凝土力学性能的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)分析了玄武岩纤维和纳米SiO_(2)的增强机理。结果表明:单掺玄武岩纤维时,混凝土的强度得到提高,且随着玄武岩纤维长度的增加,抗折强度提高更明显;单掺纳米SiO_(2)时,随着纳米SiO_(2)掺量的增加,混凝土的抗压、抗折强度逐渐增大;复掺玄武岩纤维与纳米SiO_(2)时,混凝土的抗压、抗折强度均高于两种材料分别单掺时的混凝土强度;SEM分析结果表明,纳米SiO_(2)在混凝土中起到了填充和成核作用,同时促进了水泥水化,生成了大量C-S-H凝胶和钙矾石,这些水化产物将玄武岩纤维包裹在一起,在混凝土内部形成致密的三维网状空间结构,从而提高了混凝土的强度。

硫酸钙晶须对水泥基材料增强行为的实验研究

利用硫酸钙晶须(CSW)、纳米二氧化硅(NS)、硅灰(SF)制备了水泥基,分析了水泥基材料水化反应产物、官能团变化及其热稳定性。同时,制备了水泥砂浆,通过扫描电子显微镜(SEM)分析了水泥基材料的微观形貌,阐述了CSW、NS、SF等对水泥基材料的作用机理。研究结果表明:CSW、NS、SF与水泥之间适宜性较好,掺入适量的CSW有助于钙矾石(AFt)物相的增长,多元多尺度掺合料在水泥基中具有微集料密实填充效应。随着CSW掺量的增加,水泥砂浆的抗压和抗折强度呈现先上升后降低的变化趋势。当CSW的体积掺量为4%时,水泥基体各组分呈现最佳叠合效应。

硅灰对橡胶混凝土抗压强度与吸能性能影响试验研究

为提升橡胶混凝土的抗压强度和吸能能力,将橡胶弹性优势与混凝土抗压强度相结合。制作橡胶混凝土试件,保持水灰比不变,分别以0%、20%、40%和60%的四种橡胶颗粒等体积替换混凝土中的细骨料,同时分别掺入0%、5%和10%的微硅灰等质量替代水泥,测试了试件的抗压强度、超声脉冲速度和落球的回弹高度。试验结果表明:随着掺加橡胶颗粒的增多,混凝土的抗压强度和超声脉冲速度迅速降低,加入硅灰可以明显提高抗压强度。橡胶颗粒的加入,使混凝土的吸能效果明显增强。

中空注浆锚索在深部软岩巷道支护中的应用

为解决曲江矿西二进风石门巷道拱顶下沉、底部鼓起等变形问题,研究设计了一种新型中空锚索注浆加固方案,通过该方案的实施效果发现:中空锚索注浆可以改变围岩内部松散结构,对围岩起到胶结加固的作用;中空注浆锚索加固技术能够有效控制围岩巷道的变形,保证了围岩巷道的长期稳定性。

干、湿养护下橡胶细集料水泥砂浆压缩破裂及能量演化特性

开展相对湿度为95%和50%养护条件下橡胶水泥砂浆试件的单轴压缩试验,对试件压缩变形过程的破裂机理及能量转化进行了分析,建立了橡胶水泥砂浆的单轴受压理想细观模型。结果表明,与普通水泥砂浆相比,橡胶水泥砂浆单轴压缩破坏模式有很大差异,表现为裂而不散的延性破坏模式,而非普通水泥砂浆的锥形脆性破坏模式。试件破裂能量演化过程包括压密、弹性变形、破裂发展、峰后软化四个阶段,并伴随着能量输入、能量积聚、能量耗散、能量释放四个过程。降低养护湿度和增加橡胶掺量均会使试件吸收能量的速率降低,在破坏阶段试件仍然可以继续积聚弹性能,且随橡胶掺量的增加其积聚弹性能的能力越强。养护湿度对普通水泥砂浆的储能极限影响较大,对橡胶水泥砂浆的储能极限影响较小,橡胶水泥砂浆|Uc95-Uc50|的最大值也仅为普通水泥砂浆|Uc95-Uc50|的1/10左右。

不同橡胶掺量泡沫混凝土动态力学及能量特征

为研究橡胶掺量对冲击荷载作用下泡沫混凝土材料的动态力学性能影响,设计以40目粒径橡胶颗粒作为掺和料制成橡胶泡沫混凝土,借助分离式Hopkinson压杆试验平台开展其动态力学试验。结果表明:在同一应变率水平下,橡胶泡沫混凝土的动态抗压强度随着橡胶掺量的增加而降低;掺有橡胶颗粒的泡沫混凝土具有应变率效应;在一定的橡胶掺量范围内,可以提高泡沫混凝土的吸能性能,进而提高了掺加橡胶的泡沫混凝土的抗冲击效果。

增幅循环荷载下CFRP约束型橡胶砂浆的疲劳特征

为提高橡胶水泥基材料的承载能力和抗疲劳性能,对普通橡胶砂浆(N-RCM)和碳纤维增强聚合物(CFRP)材料约束型橡胶砂浆(C-RCM)进行了增幅型循环加-卸载试验,并从荷载-变形曲线、破坏状态、变形、模量以及能量等方面对比分析了两种试件在试验过程中的疲劳损伤演化特征。结果表明,与N-RCM相比,C-RCM具有非常好的韧性和延性,在峰值荷载和峰值变形两个方面分别提高了1.38倍、2.47倍。N-RCM表现出材料较为常规的剪切破坏,而C-RCM却表现出材料大量蓄能后的瞬时膨胀爆炸破坏。与N-RCM相比,C-RCM加、卸载变形模量的最大值分别对应提高了42.32%和26.19%;C-RCM的弹性能和累积损伤能分别提高了4.97倍、45.57倍,表明CFRP可以显著提高橡胶砂浆材料的储能和耗能能力。N-RCM的疲劳损伤增长速率显著大于C-RCM,说明CFRP对促进橡胶砂浆材料通过增大疲劳屈服过程来充分发挥结构抗力起到关键作用,有效延缓了疲劳损伤的发展。最后,分析讨论了N-RCM和C-RCM在断裂破坏机理方面的差异。

温度与含水率对砂岩动静态力学特性影响研究

为研究含水率、温度对砂岩力学特性的影响机理,以灰砂岩为研究对象进行不同温度(20、-20、-30℃)和不同含水率(0%,20%,100%)状态下的岩石单轴压缩(UCT)和动态冲击试验,并对压缩破坏后试件的破裂断口形貌进行SEM扫描分析。结果表明:在20℃,随着含水率的增加,试块的静态抗压和动态冲击强度在降低;-20℃和-30℃情况下试块的静态抗压和动态冲击强度会随着含水率的增加,呈现先增长后下降的趋势;而在同一含水率的情况下,随着温度的降低,试块的峰值应力逐渐增大,即抗压强度会逐渐增强;依据单轴压缩破坏后的试件,得到宏观破裂模式可分为拉张型破裂、剪切型破裂和滑移型破裂;通过SEM扫描试件,得到了微观破裂类型主要分为拉张和剪切滑移两种。研究结果可为低温环境下岩石力学工程设计、施工提供参考。

南马厂所:精细之美

南马厂供电所位于江苏省淮安市经济开发区,这个仅有23名员工的供电所,负责11个行政区、10个安置小区4.62万人口的用电管理工作,运维管理配变243台、中低压线路241.17 km。该所创新工作方式,将精细化管理延伸到农电管理的每个层面,促进了供电所管理水平的提升,连续12年被地方政府授予为＂农村服务先进单位＂,在荣获省、市公司年度先进供电所称号的同时,2014年又被国家电网公司表彰为“安全生产标杆单位。”