粗骨料取代率对机制砂再生混凝土高温性能的影响

为探究不同粗骨料取代率对机制砂再生混凝土(RCM)高温性能的影响,以不同粗骨料取代率(0%、20%、40%、60%、80%、100%,质量分数)制备RCM并研究其单面受高温后的表面形貌、质量损失率、抗压强度、荷载变形曲线及微观形貌。结果表明,粗骨料取代率在40%~60%时,在低于600℃的高温试验下RCM表现良好。当温度在200℃时,各组试块表面形貌变化不大,质量损失率较小,抗压强度略微上升;当温度在400℃时,各组试块表面开始出现裂缝,质量损失率为4.35%~6.47%,抗压强度开始下降,此时粗骨料取代率影响不大;当温度达到600℃时,表面形貌变化明显,质量损失率上升到6.42%~8.70%,抗压强度最终降低到基准强度的80%左右,此时粗骨料取代率在40%~60%的试块表现良好;当温度达到800℃时,各组试块表面形貌变化进一步加剧,粗骨料取代率大于60%的试块受影响非常明显,同时各类性能参数表明混凝土已完全丧失工作性能。

花岗岩尾矿砂制备砂浆的黏结性能研究

利用花岗岩尾矿砂(GTS)制备砂浆,研究了胶砂比、聚乙烯醇胶粉(PVAP)和聚乙烯醇纤维(PVAF)对砂浆黏结性能的影响规律,分析了砂浆破坏形式与拉伸黏结强度之间的关系,并通过SEM对其微观机理进行分析。结果表明,单掺聚乙烯醇胶粉或聚乙烯醇纤维对砂浆黏结性能均有提升,复掺聚乙烯醇胶粉和聚乙烯醇纤维时砂浆黏结性能最优。砂浆的胶砂比为1∶2,聚乙烯醇胶粉为0.9%(质量分数),聚乙烯醇纤维为1.5%(体积分数)时,黏结性能最优,28 d拉伸黏结强度最高可达1.75 MPa。砂浆破坏形式与拉伸黏结强度有关。未掺聚乙烯醇胶粉与聚乙烯醇纤维时破坏形式多为界面破坏,复掺聚乙烯醇胶粉与聚乙烯醇纤维时破坏形式多为基体破坏,单掺聚乙烯醇胶粉或聚乙烯醇纤维时破坏形式多为界面-基体破坏。

土压平衡盾构机洞内更换盾尾刷技术

针对城铁花桥站—光夏路站盾构工程中出现的漏浆漏沙现象,对洞内更换盾尾刷技术进行具体的阐述,详细介绍了盾尾封堵、拼装机工装安装、盾尾刷更换等流程中的技术要点,对盾尾刷损坏的原因与防护措施进行分析和总结。

土体置换率对预加固粉细砂地层掌子面失稳变形的影响

以佛山某道路盾构工程堤坝保护为背景,开展了粉细砂地层经旋喷桩预加固后的浅埋大直径盾构隧道工程的三维数值仿真分析,研究了土体置换率对掌子面失稳变形的影响规律。结果表明:(1)对粉细砂地层进行加固可提高掌子面支护力的调节范围,其中掌子面主动极限支护力随土体置换率提高而降低,土体置换率至30%后基本不再变化;(2)粉细砂地层加固对支护力不足产生的主动失稳变形有显著抑制作用,相比不加固工况,30%的置换率可使掌子面失稳时地层最大水平位移及地表最大沉降量分别降低90%及95%,依托工程所采用的4.52%土体置换率也可使最大水平位移及最大沉降量分别降低45%及30%。

渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的三轴力学特性及演变机制

为了明确渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的三轴力学特性及演变机制,对全尾砂胶结充填体开展了不同渗透水压作用下的三轴力学试验和扫描电镜试验,分析了渗透水压对全尾砂胶结充填体的三轴力学特性和微观结构特征的影响规律,并基于损伤理论和有效应力原理建立了渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的损伤本构模型。研究结果表明:随着渗透水压的增加,全尾砂胶结充填体峰值应力与弹性模量均呈线性减小趋势,且随着灰砂比的增加,渗透水压对峰值应力的弱化作用逐渐减弱,对弹性模量弱化作用逐渐增大;渗透水压会劣化全尾砂胶结充填体内部结构,加速微孔隙与微裂纹的产生与发展,全尾砂胶结充填体内部结构的分形维数随渗透水压增大而增大;通过试验数据对建立的渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的损伤本构模型进行验证,两者的应力-应变曲线较为吻合,表明建立的模型能较好地描述渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的三轴力学行为。研究结果可为富水矿山全尾砂胶结充填体三轴力学性能指标设计提供一定理论指导。

李楼铁矿充填灰砂比优化研究

充填采矿法胶固粉成本较高,为了降低充填用量,开展胶固粉灰砂比优化研究。以李楼铁矿为背景,进行不同粒级尾砂、不同料浆浓度下胶固粉用量对后期试块抗压强度影响的室内及现场工业试验。试验结果表明,在高灰砂配比充填中,料浆浓度对试块抗压强度值影响更大;在保证充填体试块抗压强度不降的情况下,可以通过提高充填浓度和砂仓溢流浓度,将胶固粉灰砂比由1∶10替换为1∶11,达到降低充填胶固粉用量的目的,节约成本约368万元/a,取得了显著的经济效益。

临海富水砂层盾尾刷更换聚氨酯环试验研究

在盾构施工中,注浆法更换盾尾刷需要形成封闭且稳定的止水环,包括聚氨酯环和浆液环。本文结合临海富水砂层盾构施工实例,采集原位地下水对聚氨酯初凝时间、发泡倍率、固体强度等进行室内试验,结果表明:亲水型聚氨酯与地下水反应迅速,形成的固结体密实均匀,发泡率不高,且强度较低,疏水型聚氨酯呈相反状态;现场实际注入可考虑二者同时使用,先注入亲水型聚氨酯,后注入疏水型聚氨酯,并按照5∶1的用量进行控制。现场应用证明,形成的包裹体稳定且质量较佳。

基于流变特性试验的充填料浆优化配比研究

针对安庆铜矿充填料浆的流变参数和影响规律,为了提升管道输送效率,保障矿山安全高效生产,主要开展了不同浓度充填料浆剪切流变特性试验研究。根据尾砂的粒度分布和料浆流动性要求,实验室设计了不同配比充填料浆的流变性试验、流动性试验,探究充填料浆质量浓度、灰砂比等因素对充填料浆流变特性的影响规律,测定不同充填料浆的剪切应力、黏性系数等参数。试验结果表明,较高的砂灰比和料浆浓度,流动性更好,74%为充填料浆的上限浓度。因此,浓度74%、砂灰比8是安庆铜矿充填料浆的最优参数。

低灰砂比细粒尾砂堆存体抗液化强度试验研究

为了评估细粒尾砂堆存体受到爆破或矿震等动力荷载时的抗液化强度,探明堆存体无侧限抗压强度(UCS)、循环应力比(CSR)和有效围压对其抗液化强度的影响规律,对细粒尾砂堆存体试样开展动三轴试验。本文分析了不同强度堆存体动孔隙水压力、动变形、应力-应变关系和有效应力路径发展规律,构建了堆存体液化循环次数的预测模型。结果表明:低灰砂比堆存体动孔隙水压力比达到0.95的时间总早于轴向应变达到5%的时间。液化循环次数随UCS和有效围压增加呈线性增长,随CSR增长呈负幂函数下降。液化循环次数对UCS最为敏感,其次是有效围压。当循环应力比小于0.12时,液化循环次数大于249次,液化风险较低。可根据UCS与液化循环次数的关系,设计配比以保证井下堆存体不液化。

混杂纤维-尾矿砂ECC配合比优化及疲劳性能研究

采用不同种类的纤维和尾矿砂制备环保型混杂纤维-尾矿砂工程水泥基复合材料(MFT-ECC)。以流动度和力学性能为指标,通过正交试验优选了MFT-ECC中不同纤维的最优掺量;通过四点弯曲疲劳试验,对比了不同应力水平下各组ECC试件的疲劳性能;利用扫描电子显微镜观测MFT-ECC的微观结构。结果表明:当聚乙烯醇纤维、碳酸钙晶须、改性聚丙烯纤维的体积掺量分别为0.9%、0.8%、0.3%时,MFT-ECC的流动度和力学性能最优;掺量优选后的MFT-ECC的疲劳性能最好,其疲劳寿命随应力变化敏感性低,与基准组相比,不同应力水平下的强度折减系数分别提高了1.33%和6.56%;尾矿砂的加入使ECC内部产生填充效应和堆积效应,提高了材料的密实度。本研究为制备经济环保、性能优越的ECC材料提供了参考。

海洋骨料混凝土力学性能试验研究

为了研究海洋骨料混凝土的力学性能,以海砂取代率、强度等级、减水剂与水泥质量比、复掺矿物掺合料类型、拌养用水和粗骨料类型为变化参数,设计并制作了44组共132个试件,进行轴心受压静力单调加载试验,观察其受力破坏过程及形态,获取试件轴压应力-应变曲线、重要物理及力学性能指标,分析各变化参数对其物理及力学性能指标的影响规律,提出了海洋骨料混凝土各强度指标之间的换算关系式和轴压应力-应变本构方程。结果表明:C30以上强度的海洋骨料混凝土呈珊瑚骨料劈裂破坏形态;各参数对海洋骨料混凝土干密度影响不大,变幅为1 983~2 143 kg/m^(3);海洋骨料混凝土峰值应变范围为3.59×10^(-3)~6.3×10^(-3);随海砂取代率的增加,试件力学性能指标上下波动变化;强度等级对其弹性模量、峰值应力及峰值应变影响显著;复掺偏高岭土和硅灰的海洋骨料混凝土力学性能较好;减水剂与水泥质量比对峰值应变影响显著,但对其他力学性能影响不大,变幅在14%以内;拌养用水对其峰值应力有一定影响;珊瑚粗骨料混凝土的延性及耗能均小于同强度的碎石混凝土,差幅为6%~48%。

季冻区铁尾矿砂改良路基土动强度特性分析

为研究铁尾矿砂改良粉质黏土在季节性冻土区道路中的使用效果,对冻融循环条件下的动强度特性进行研究。通过测试破坏动应力比,分析不同围压、不同冻融循环次数和不同加载频率条件下铁尾矿砂改良土破坏特性的变化规律、衰减趋势和影响因素。研究结果表明:铁尾矿砂改良土的动破坏特性在第一次冻融循环后出现下降的趋势,以小幅度波动后趋于稳定;围压和冻融循环都是影响改良土动破坏特征的重要因素,加载频率影响相对较小;单指数模型和4项多项式模型都可用于冻融循环后的铁尾矿砂改良土动破坏特征的趋势预测,且单指数模型拟合效果更佳。

多因素下尾砂充填料浆流变参数试验研究及预测分析

取某尾砂制备不同质量浓度、灰砂比的尾砂料浆,采用Brookfield R/S+型流变仪对尾砂充填料浆流变特性进行研究。结果表明,室温条件下,膏体料浆质量浓度对膏体流变特性的影响强于料浆灰砂比,且料浆浓度低于64%时,灰砂比对流变特性的影响甚微。料浆浓度增大,其屈服应力和黏度呈指数增长,料浆浓度68%时增长最快。料浆灰砂比增大,其屈服应力和黏度呈近似线性增长。以料浆浓度、灰砂比、级配和温度为变量进行试验,研究以上变量对料浆流变特性的影响,并根据试验数据使用XGBoost对流变参数进行预测,预测结果与实际值相对误差以及均方差均在合理范围内,证实了预测模型的准确性。

不同深度围压下尾矿砂动力特性研究

尾矿砂的动力特性对尾矿坝的地震等动荷载反应分析有重要影响,通过室内动三轴试验对动荷载作用下不同深度围压下尾矿砂动力特性进行研究,得到尾矿砂动强度、动强度指标、动弹性模量、动剪切模量及阻尼比随着深度变化规律。试验结果表明:填埋深度对尾矿砂的动力特性均有一定的影响,随着深度的增加,尾矿砂动强度不断增大,动强度指标动黏聚力和动内摩擦角出现先增加后减少趋势,深度达到10.4 m,尾矿砂的动剪切模量和弹性模量也较为稳定,且尾矿砂的阻尼比出现先减少后增大的变化规律。

不同物料配比充填料浆流变性的体积浓度效应

充填料浆中固体体积浓度与其临界体积浓度的比值(简称体积浓度比)是决定料浆流变性的重要指标,充填料浆的物料尺度、浓度、配比是影响料浆流变特性的重要因素。通过全面实验法,研究了不同的尾砂配比、砂灰比与质量分数对充填料浆流变性的影响,获取了不同物料情况下的临界体积浓度,分析了充填料浆流变性与体积浓度比的定量关系。研究表明,稳态流动下充填料浆的动态屈服应力与塑性黏度随质量分数的增大而增大,随砂灰比的增大而减小,同时在高质量分数下,尾砂配比和砂灰比的交互作用较强,充填料浆动态屈服应力与塑性黏度的波动性较大,且波动性随着砂灰比的增大而增强;进而通过将充填料浆固体体积浓度归一化为体积浓度比,充填料浆的动态屈服应力与体积浓度比呈幂函数的量化关系,而塑性黏度由于固结剂水化引起的应力传导减弱导致其与体积浓度比没有良好的量化关系,刚性尾砂颗粒的应力传导是造成料浆流变特性体积浓度效应的重要原因。

再生细砂超高性能混凝土力学性能研究

为研究再生细砂替代石英砂对超高性能混凝土基本力学性能的影响,以再生细砂的取代率(0、25%、50%和100%)和砂胶比(0.6、0.8和0.9)为试验参数,对再生UHPC的工作性能、抗压性能、抗拉性能和弹性模量开展试验研究。结果表明:随着再生细砂取代率和砂胶比的增大,UHPC的扩展度逐渐减小;随着再生细砂取代率的增大,UHPC抗压强度、抗拉强度和弹性模量均呈下降趋势;随着砂胶比的增大,抗压强度逐渐降低,但抗拉强度和弹性模量变化无明显规律;各配合比再生UHPC轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值约为0.91;建立了静弹性模量与动弹性模量关于再生细砂取代率的关系式、静弹性模量与立方体抗压强度的关系式。为再生细砂在UHPC中的应用提供了试验基础。

石棉尾矿制备原顽火辉石基微晶陶瓷的物相组成演变及性能研究

以石棉尾矿、石英砂尾矿为主要原料,采用一次烧结法制备原顽火辉石基微晶陶瓷。采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜等测试手段,探究不同m(SiO_(2))/m(MgO)质量比、烧结温度对微晶陶瓷晶相组成、微观结构及理化性能的影响。结果表明:随着m(SiO_(2))/m(MgO)质量比、烧结温度的增加,微晶陶瓷中SiO_(2)与镁橄榄石反应生成的顽火辉石含量增加;经1 240~1 280℃烧结后,顽火辉石转变为其高温稳定形态的原顽火辉石,未参与反应的石英相会逐渐转变为方石英相;在m(SiO_(2))/m(MgO)质量比为1.43~3.56、烧结温度为1 280℃时,吸水率、体积密度、线收缩率和抗折强度分别为0.67%~0.15%、2.74~2.16 g·cm^(-3)、10.29%~1.37%、107.51~40.35 MPa,酸碱失量分别小于1.36%和0.13%,各性能指标优于《陶瓷砖》(GB/T 4100—2015)中Ib类低吸水率炻质砖的标准。

砂率对高强再生混凝土的力学及干燥收缩性能影响研究

再生混凝土的综合利用可缓解矿石资源压力,实现低碳循环可持续经济。该研究采用砂率(34%,36%,38%,40%)和再生骨料替代率(0,30%,50%)为控制变量,以抗压强度、抗拉强度、抗折强度及干燥收缩变形为指标,详细探讨砂率和再生骨料替代率对高强再生混凝土的性能影响规律。研究表明:高强再生混凝土的力学强度均随着再生粗骨料的增加而逐渐降低,适量的砂率会产生高强度的再生混凝土坍落度,可以提升再生混凝土的密实度,脆性和塑性变形能力,并提高其力学强度。高强度再生混凝土的干缩率变化率在90 d后逐渐趋于稳定,砂率和干缩率的变化呈良好的线性关系。增加砂的比例能在一定程度上降低再生粗骨料对高强度再生混凝土干缩的影响。

高温后沙漠砂混凝土抗压强度恢复试验研究

采用不同替代率沙漠砂制备沙漠砂混凝土,研究其高温后经二次养护抗压性能。通过高温后沙漠砂混凝土抗压强度试验,分析试件质量损失变化及温度、沙漠砂替代率对抗压强度影响;通过二次养护后抗压强度及SEM试验,分析二次养护龄期和方式对沙漠砂混凝土抗压强度和微观结构影响。试验结果表明:随温度升高,沙漠砂混凝土质量损失率逐渐增大,抗压强度逐渐减小;随沙漠砂替代率增加,抗压强度呈先增大后减小趋势;高温后沙漠砂混凝土内部孔洞、微裂缝数量增多,微观结构劣化严重。高温后沙漠砂混凝土经过二次养护,随养护龄期增加,抗压强度恢复率呈先增大,到达峰值后呈下降或持平趋势。

铁尾砂基胶结剂制备及其性能研究

针对充填采矿法存在充填体强度较低、充填成本过高的问题,采用鞍钢某选矿厂铁尾砂作为原料,开展了新型铁尾砂基充填胶凝材料的研究。通过测定不同养护龄期、灰砂比和料浆浓度条件下的充填体抗压强度和料浆的流动性,对比分析P·S 32.5水泥和新型胶凝材料的充填体力学强度和流动性。结果表明:在相同条件下新型胶凝材料充填体强度略高于水泥,且在灰砂比和料浆浓度一定的条件下,铁尾砂基胶结剂料浆流动性高于水泥。同时利用SEM从微观层面对两种胶凝材料进行了对比分析,结果显示新型胶凝材料密实度更高。得出结论:采用鞍钢选矿尾砂制备的新型胶凝材料,其力学强度和流动性均满足矿山充填要求,可以替代水泥用于矿山充填,降低矿山充填成本。