矸石—废弃混凝土胶结充填材料的配比及其声发射特征

发布时间：2018-11-17 18:01

【摘要】：煤矿充填开采是目前解放“三下”压煤，控制地表下沉的主要技术手段，而且它还能从根本上解决固体废弃物对周围环境的危害。但由于充填原材料的不足，严重制约了煤矿充填开采技术的全面实施。此外，我国每年将会产生大量的废弃混凝土，长期堆积，既占用土地资源又污染周围生态环境。所以，，利用废弃混凝土制备煤矿胶结充填材料，使废弃混凝土变废为宝，具有重要的实际意义。本文针对矸石-废弃混凝土胶结充填材料的配比及其受压各个阶段的声发射特征进行研究，主要内容及结论如下：首先，论文对煤矸石及废弃混凝土骨料的颗粒级配、堆积密度、表观密度、含水率、吸水率及压碎指标值等进行研究。结果表明：1.煤矸石及废弃混凝土细骨料的颗粒级配相差不大，而粗骨料虽均为连续粒级，但具有一定的差异性；2.废弃混凝土细骨料和粗骨料的堆积密度、表观密度小于煤矸石骨料，但其含水率、吸水率及压碎指标值远远大于煤矸石骨料。其次，论文利用单因素分析方法，研究了废弃混凝土骨料对胶结充填材料坍落度、扩展度、塑性粘度、屈服应力、泌水率、抗压强度及本构关系的影响。结果表明：1.随着废弃混凝土细骨料替代率的增加，充填材料的扩展度大体呈增长趋势，而坍落度先略有减小后基本稳定，塑性粘度及屈服应力大体呈上升趋势，而屈服应力的波动范围较小；2.随着废弃混凝土粗骨料替代率的增加，充填材料的坍落度及扩展度均呈明显的下降趋势，塑性粘度及屈服应力大体呈上升趋势；3.随着废弃混凝土细、粗骨料替代率的增长，充填材料泌水率逐渐减小，抗压强度大体上表现为先增大后减小的变化规律，在废弃混凝土骨料替代率为50%时，抗压强度达到其最大值，综合分析发现，废弃混凝土骨料可替代充填材料中30%~70%的煤矸石骨料；4.以废弃混凝土为骨料制备的胶结充填材料，其应力-应变关系曲线均由上升阶段和下降阶段组成，上升阶段变化较小，但由于废弃混凝土骨料的作用使应力-应变关系曲线下降阶段的波动性较大。再次，运用响应面分析法在单因素分析的基础上选择了矸石-废弃混凝土胶结充填材料的合理配比。结果表明：1.废弃混凝土细骨料替代率、粗骨料替代率及水泥掺量的添加比例分别为：37%、49%、156kg/m3；2.当废弃混凝土粗骨料替代率为40%~50%时，随着水泥掺量的增加，充填材料坍落度快速减小，而抗压强度增加趋势较缓；当废弃混凝土粗骨料替代率在50%以上时，随水泥添加量的增大，充填材料坍落度减小趋势逐渐变缓，而其抗压强度的增长速度较快。最后，研究了不同废弃混凝土骨料替代率下矸石-废弃混凝土胶结充填材料受压破坏各个阶段的声发射特征。结果表明：1.当废弃混凝土骨料替代率为30%时，胶结充填材料的振铃计数及能率主要集中在弹性阶段初期；2.当废弃混凝土骨料替代率为50%时，胶结充填材料受压破坏各个阶段所产生的振铃计数及能率一直处于稳定状态；3.而当废弃混凝土骨料替代率为70%时，胶结充填材料的振铃计数及能率主要集中在弹性阶段初期和峰后破坏阶段。
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【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD823.7

【参考文献】