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煤矸石对煤基固废地聚物注浆材料性能的影响
1
作者 石起振 周梅 +2 位作者 白金婷 张凯 李冬 《建筑材料学报》 北大核心 2025年第8期717-724,共8页
为明确煤矸石(CG)掺量对地聚物注浆材料性能的影响机理,以CG等煤基固废制备的地聚物注浆材料为研究对象,系统研究了CG掺量对煤基固废地聚物注浆材料(CGGM)流变特性和力学性能的影响,结合压汞法(MIP)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光... 为明确煤矸石(CG)掺量对地聚物注浆材料性能的影响机理,以CG等煤基固废制备的地聚物注浆材料为研究对象,系统研究了CG掺量对煤基固废地聚物注浆材料(CGGM)流变特性和力学性能的影响,结合压汞法(MIP)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)等微观测试手段分析了结石体的微观结构。结果表明:CG能改善CGGM浆液的稳定性,浆液是典型的黏度时变性幂律型流体;CGGM的流动度、凝结时间及抗压强度均随CG掺量增加而减小;当CG掺量为50%(以前驱体质量计)时,结石体3、28 d抗压强度分别为2.97、8.89 MPa;早期CG主要起微集料效应并为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶提供成核位点,后期CG发生聚合反应。结石体强度的形成主要来自钙矾石(AFt)、C-S-H和水化硅铝(钠)酸钙(C-(N)-A-S-H)凝胶。 展开更多
关键词 煤矸石 地聚物注浆材料 流变特性 抗压强度 微观结构
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基于Weibull分布的煤矸石对混凝土断裂损伤特性的影响 被引量：4
2
作者 李永靖 程耀辉 +3 位作者 文成章 胡硕 尚昀郅 宋洋 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第3期134-141,147,共9页
为探索煤矸石质量取代率、粉煤灰质量取代率、水灰比对I型裂缝煤矸石混凝土荷载-裂缝张开位移、荷载-跨中挠度曲线、断裂韧性、断裂能的影响规律,对I型裂缝煤矸石混凝土进行三点弯曲试验,将所得结果结合损伤力学及Weibull分布函数建立... 为探索煤矸石质量取代率、粉煤灰质量取代率、水灰比对I型裂缝煤矸石混凝土荷载-裂缝张开位移、荷载-跨中挠度曲线、断裂韧性、断裂能的影响规律,对I型裂缝煤矸石混凝土进行三点弯曲试验,将所得结果结合损伤力学及Weibull分布函数建立煤矸石混凝土的断裂损伤本构模型。结果表明:煤矸石质量取代率对预制I型裂缝的煤矸石混凝土断裂性能影响最大,粉煤灰质量取代率对其断裂韧度影响较大,水灰比对其断裂能影响较大;提升煤矸石混凝土断裂时断裂韧度及断裂能的最佳组合的煤矸石质量取代率为25%、粉煤灰质量取代率为10%、水灰比为0.5;经对比可知,所得损伤本构模型对应的应力-应变曲线与试验曲线高度吻合。研究成果为煤矸石混凝土的制备及工程实际应用研究提供了参考。 展开更多
关键词 煤矸石混凝土 正交试验 断裂韧度 断裂能 WEIBULL分布 损伤本构模型
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基于RSM-CCD的自燃煤矸石粉-水泥砂浆配比优化 被引量：5
3
作者 张凯 周梅 +2 位作者 李超 刘艳 彭磊 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期299-309,共11页
基于响应曲面法中的中心复合试验法(RSM-CCD)设计13组试验,以自燃煤矸石粉细度和掺量为影响因素,研究其对混合砂浆流动性、不同水化龄期抗压强度和抗折强度的影响.结果表明:自燃煤矸石粉细度和掺量对砂浆流动性和强度影响显著,特别是两... 基于响应曲面法中的中心复合试验法(RSM-CCD)设计13组试验,以自燃煤矸石粉细度和掺量为影响因素,研究其对混合砂浆流动性、不同水化龄期抗压强度和抗折强度的影响.结果表明:自燃煤矸石粉细度和掺量对砂浆流动性和强度影响显著,特别是两者交互作用对砂浆抗折强度的影响极为显著,对抗压强度的影响随着水化龄期的延长而递增,所建立的回归模型相关系数(R^(2))大于0.96,表明模型的合理性和拟合性较好;当自燃煤矸石粉细度为8.00μm、掺量为15.49%时,砂浆流动度为182 mm,28、56 d抗压强度为43.8、50.2 MPa,抗折强度为8.4、8.7 MPa;自燃煤矸石粉具有微集料和活性效应,可以作为混凝土掺合料. 展开更多
关键词 自燃煤矸石粉 响应曲面法 砂浆 强度 回归模型 最优配比
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自燃煤矸石砂轻混凝土单向叠合板的受弯性能 被引量：11
4
作者 周梅 张院强 +2 位作者 杨尚谕 张渤群 张凯 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1066-1072,共7页
以混凝土组合形式及预制底板自燃煤矸石砂轻混凝土(SSC)的强度等级为变量,制作了5块SSC单向叠合板,通过静力加载试验,对其变形特征、破坏形态和裂缝开展情况进行了分析.结果表明:5块单向叠合板表现出相似的变形特征;分形维数分析表明,... 以混凝土组合形式及预制底板自燃煤矸石砂轻混凝土(SSC)的强度等级为变量,制作了5块SSC单向叠合板,通过静力加载试验,对其变形特征、破坏形态和裂缝开展情况进行了分析.结果表明:5块单向叠合板表现出相似的变形特征;分形维数分析表明,适当提高预制底板SSC的强度等级,保证了叠合面不出现滑移;合理设计的半普通混凝土-半SSC和全SSC单向叠合板,均具有良好的整体性和较高的极限荷载,能够作为楼板使用. 展开更多
关键词 自燃煤矸石 单向叠合板 受弯性能 荷载 挠度 裂缝
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自燃煤矸石粗集料取代率对混凝土断裂韧性的影响 被引量：11
5
作者 杨尚谕 周梅 +2 位作者 张玉琢 张院强 张渤群 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期858-864,共7页
通过跨度和初始缝高比恒定的三点弯曲梁试验,计算不同自燃煤矸石粗集料取代率下混凝土的断裂韧度和断裂能,用特征长度和延性指数来衡量其脆性与延性.基于图像处理技术,在水平投影方向对断裂面混合粗集料的分布及破坏方式进行分析.通过... 通过跨度和初始缝高比恒定的三点弯曲梁试验,计算不同自燃煤矸石粗集料取代率下混凝土的断裂韧度和断裂能,用特征长度和延性指数来衡量其脆性与延性.基于图像处理技术,在水平投影方向对断裂面混合粗集料的分布及破坏方式进行分析.通过三维重构断裂面形貌计算相应分形维数,用以表征粗集料表面粗糙度.结果表明:自燃煤矸石粗集料混凝土的弯曲破坏特征与普通混凝土相似,但随着取代率的增大,裂缝发展路径由弯曲扩展向竖直扩展转变,贯穿截面所用时间变短;韧性参数皆随取代率增大而降低,但降幅不同,当取代率为25%时,特征长度及延性指数与普通混凝土持平,之后随取代率增大而下降,当取代率达到100%时,起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能较普通混凝土分别下降11.69%、39.04%、47.86%.取代率变化对混合粗集料与断裂带净面积水平投影之比影响不明显,但对混合粗集料断裂破坏比例影响显著.随着取代率的增大,分形维数逐渐降低,断裂面形貌渐趋平整.自燃煤矸石粗集料对混凝土断裂性能产生明显不利影响,断裂特征较普通混凝土显著,在工程中应予以高度重视. 展开更多
关键词 自燃煤矸石粗集料 取代率 混凝土断裂性能 图像处理
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钢管煤矸石混凝土轴压短柱极限承载力计算方法研究 被引量：2
6
作者 张玉琢 刘进隆 +1 位作者 徐倩 王庆贺 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2023年第3期50-60,共11页
为促进煤矸石在钢管混凝土结构中的应用,选取辽宁地区的煤矸石作为粗骨料,开展6根钢管混凝土和12根钢管煤矸石混凝土短柱轴压试验。根据构件破坏形式与荷载-应变曲线讨论材料强度、钢管约束和取代率对构件轴压承载力的影响规律,进行了... 为促进煤矸石在钢管混凝土结构中的应用,选取辽宁地区的煤矸石作为粗骨料,开展6根钢管混凝土和12根钢管煤矸石混凝土短柱轴压试验。根据构件破坏形式与荷载-应变曲线讨论材料强度、钢管约束和取代率对构件轴压承载力的影响规律,进行了设计参数与承载力的相关性分析,在此基础上,讨论规范GB 50936—2014和规程T/CECS 625—2019中的轴压短柱极限承载力计算方法对钢管煤矸石混凝土的适用性,给出圆钢管煤矸石混凝土短柱极限承载力计算公式的建议修正系数。结果表明:轴向压缩试验下构件呈现出局部鼓曲与剪切破坏形态;与钢管普通混凝土短柱相比,钢管对核心煤矸石混凝土具有更好的横向约束效应;相同取代率下提高套箍系数与含钢率将显著提升构件承载力,构件的轴压承载力随煤矸石取代率提升而降低,但最大降低幅度未超过11%:煤矸石粗骨料对承载力的相关系数为-0.33且不具有显著性;现有的规范GB50936—2014和规程T/CECS 625—2019中相关计算方法适用于钢管煤矸石混凝土短柱,引入修正系数后承载力计算的平均相对误差在3%以内。 展开更多
关键词 钢管混凝土柱 煤矸石混凝土 轴心受压 极限承载力 计算方法
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新型泡沫混凝土缓冲层对深埋软岩隧道卸压规律的影响 被引量：4
7
作者 李永靖 王松 +1 位作者 张淑坤 冯佃芝 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期54-65,75,共13页
针对普通泡沫混凝土具有孔隙率高、收缩量大和强度偏低等缺点,提出一种微量碳纳米管(CNTs)增强粉煤灰泡沫混凝土(CNTAFC)材料的制备方法,采用模型试验与数值模拟方法探究其作为深埋软岩隧道缓冲层填充材料的适用性,并运用数字散斑技术... 针对普通泡沫混凝土具有孔隙率高、收缩量大和强度偏低等缺点,提出一种微量碳纳米管(CNTs)增强粉煤灰泡沫混凝土(CNTAFC)材料的制备方法,采用模型试验与数值模拟方法探究其作为深埋软岩隧道缓冲层填充材料的适用性,并运用数字散斑技术对比有、无CNTAFC缓冲层支护结构作用下隧道围岩的变形规律。结果表明:微量CNTs可有效增强泡沫混凝土的抗压强度,且平均峰后抗压强度大于平均峰值抗压强度的60%,平均峰后曲线应变范围占平均极限应变的30%以上,满足隧道围岩缓冲层填充材料卸压减能性能的要求;CNTAFC试件具有强度显著提高、变形缓慢和能量逐渐外放的特点,且从能量释放的角度分析,质量比为0.05%CNTs掺量的CNTAFC试件更能满足深埋软岩隧道支护结构缓冲层填充材料卸压的要求;深埋软岩隧道CNTAFC缓冲层支护结构可有效改善隧道围岩的应力状况,显著提高隧道围岩的承载能力,保证隧道的长期安全运营。 展开更多
关键词 深埋软岩隧道 卸压 新型泡沫混凝土 缓冲层 碳纳米管(CNTs) 模型试验 数字散斑(DSCM)技术 数值模拟
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碳纳米管增强粉煤灰泡沫混凝土的制备及变形特性 被引量：4
8
作者 李永靖 王松 +1 位作者 张淑坤 冯佃芝 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第11期175-183,共9页
为满足泡沫混凝土作为隧道围岩支护预留变形层填充介质力学性能要求,研制了一种微量碳纳米管增强粉煤灰泡沫混凝土(CNTAFC)的新型变形层填充材料。基于单因素分析,利用Box-Behnken Design响应面法,建立CNTAFC抗压强度预测模型,对其制备... 为满足泡沫混凝土作为隧道围岩支护预留变形层填充介质力学性能要求,研制了一种微量碳纳米管增强粉煤灰泡沫混凝土(CNTAFC)的新型变形层填充材料。基于单因素分析,利用Box-Behnken Design响应面法,建立CNTAFC抗压强度预测模型,对其制备参数进行优化。此外,联合单轴压缩试验与数字散斑采集技术,对CNTAFC试样的荷载变形特征进行研究。结果表明:CNTAFC抗压强度回归模型合理有效,当碳纳米管(CNTs)掺量0.13%,骨胶比24.75%,粉煤灰掺量70.57%时,其28 d抗压强度预测值最大为5.936 MPa,误差为2.54%;CNTAFC试样提高了峰值强度,延性增强,其平均峰后强度大于峰值强度的60%,峰后曲线应变范围占极限应变的30%以上,满足围岩卸压吸能材料的性能要求;CNTAFC变形局部化启动可分为应变条件和应力条件,且选择应变确定条件为宜;在变形局部化启动时,CNTAFC强度接近峰值强度,泊松比显著提升。 展开更多
关键词 泡沫混凝土 碳纳米管 粉煤灰 制备 变形特性 响应面法 抗压强度
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煤基固废地聚物注浆材料的制备及性能 被引量：23
9
作者 郭凌志 周梅 +2 位作者 王丽娟 解鹏 张向向 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1092-1100,共9页
以煤矸石、粉煤灰等为主体胶凝成分,以脱硫石膏和碱性激发剂等为配体,辅以少量外加剂,制备了煤基固废地聚物注浆材料.采用响应面法开展了25组试验,寻找各指标与各因子间的定量规律及各因子水平的最佳配比.结果表明:通过响应面法建立的... 以煤矸石、粉煤灰等为主体胶凝成分,以脱硫石膏和碱性激发剂等为配体,辅以少量外加剂,制备了煤基固废地聚物注浆材料.采用响应面法开展了25组试验,寻找各指标与各因子间的定量规律及各因子水平的最佳配比.结果表明:通过响应面法建立的回归模型与响应曲面很好地反映了改性剂对浆液性能的影响,且能对复掺改性剂的浆液配比进行优化;在改性剂的复合作用下,以大掺量煤基固废制备的地聚物注浆材料黏度低、流动性好,凝结时间、抗压强度及抗渗性能都满足矿井注浆材料的要求,工程应用效果良好. 展开更多
关键词 煤基固废 地聚物注浆材料 碱激发 响应面 改性剂
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