陶粒-玻化微珠-秸秆纤维隔热喷射混凝土试验研究

发布时间：2020-05-29 17:31

【摘要】：深井巷道的高温环境容易使作业人员产生中暑、代谢紊乱等生理功能损伤,同时会加快井下材料、设备的老化,不仅对煤炭开采的经济效益造成影响,也给矿下安全生产带来安全隐患。为降低深井巷道高温问题对井下工作环境造成的不利影响,提高煤炭开采的经济效益,本文依据深井巷道传热原理,向普通混凝土掺加一定比例的具有导热系数小、成本低的陶粒、玻化微珠、秸秆纤维隔热材料,制成陶粒-玻化微珠-秸秆纤维隔热喷射混凝土。通过正交试验设计,对隔热喷射混凝土的抗压强度、抗拉强度、导热系数、碳化后的导热系数进行试验,具体研究内容如下:(1)对喷射混凝土配合比进行初步设计,通过预试验进行配比的修改,确定最终配比为水泥:石子:砂子:水=1:2.15:0.88:0.55,并对该配比的素混凝土进行抗压强度和坍落度的测量,得到28d最终抗压强度为31.6MPa,坍落度为110mm,满足C25等级喷射混凝土的强度要求和工作性要求。(2)在确定的最终配比的基础上,掺入一定比例的粉煤灰、陶粒、玻化微珠、秸秆纤维,制成陶粒-玻化微珠-秸秆纤维隔热喷射混凝土(粉煤灰掺量按水泥质量的10%计,陶粒掺量按照石子质量的0%、5%、10%、15%计,玻化微珠掺量按照混凝土单位体积的0%、10%、20%、30%计,秸秆纤维掺量按混凝土单位体积的0%、2%、4%计)。对隔热喷射混凝土进行抗压强度试验,得到龄期7d、14d、28d的抗压强度。发现陶粒、玻化微珠、秸秆纤维的掺入会降低隔热喷射混凝土的抗压强度,并综合极差分析、灰色关联度分析、分层分析方法分析,得到陶粒、玻化微珠、秸秆纤维对隔热喷射混凝土早期抗压强度占比和最终抗压强度的影响主次顺序,以及对最终抗压强度的影响占比。(3)对隔热喷射混凝土进行抗拉强度试验,得到龄期7d、14d、28d的抗拉强度,发现陶粒、玻化微珠的掺入会降低混凝土的抗拉强度,秸秆纤维的掺入能够小幅度提升混凝土的抗拉强度。运用极差分析、灰色关联度分析、分层分析方法分析,得到陶粒、玻化微珠、秸秆纤维对隔热喷射混凝土早期抗拉强度占比和最终抗拉强度的影响主次顺序,以及对最终抗拉强度的影响占比。(4)测量隔热喷射混凝土的导热系数,得到龄期7d、14d、28d的导热系数,发现陶粒、玻化微珠、秸秆纤维的掺入可以减小混凝土的导热系数,提高混凝土的隔热性能。结合灰色关联度分析、层次分析方法,得到陶粒、玻化微珠、秸秆纤维对隔热喷射混凝土隔热性能的影响主次顺序和相应的影响占比。(5)将龄期28d的隔热喷射混凝土进行14d碳化处理,并测量混凝土碳化后的导热系数,发现混凝土相对碳化前的导热系数增大,但比同一龄期的素混凝土的导热系数小,陶粒、玻化微珠、秸秆纤维一定程度上可以提高混凝土的抗碳化性,从而减小混凝土隔热性能的下降。对导热系数的增量进行灰色关联度分析,得到陶粒、玻化微珠、秸秆纤维对混凝土碳化后导热系数的影响主次顺序。图44表45参58
【图文】：

图１－１技术路线逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏｕｔｅ逡逑

陶粒-玻化微珠-秸秆纤维隔热喷射混凝土试验研究

图２－１围岩传热示意图逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｈｅａｔ邋ｔｒａｎｓｆｅｒ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ邋ｒｏｃｋ逡逑
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU528

【参考文献】