硫酸盐矿井水侵蚀下采空区充填膏体劣化机理试验研究

发布时间：2020-08-26 02:34

【摘要】：充填法采煤可以有效解决地表沉陷和“三下”压煤问题。然而,长期处于矿井水环境中的充填体,会不可避免的遭受到盐离子的侵蚀,从而发生劣化,导致充填体强度降低,最终影响充填体的使用寿命及相关工程的安全。本文考虑溶液浓度、侵蚀时间、阳离子种类等因素的影响,开展了硫酸盐侵蚀充填膏体试验,并通过宏观及微观试验对充填体的损伤机理进行了研究。采用表面观测、质量检测及单轴抗压强度测定三种宏观方法,对硫酸盐侵蚀充填膏体的宏观变化进行分析;采用X射线衍射、扫描电镜以及综合热分析三种微观试验方法,对硫酸盐侵蚀充填膏体微观变化进行分析。论文研究成果如下:(1)通过正交试验获得膏体充填材料的最优配比,胶料比为1:2、质量浓度为76%、细骨料所占比例为45%,最优配比的充填材料浆体的塌落度为21cm,强度为8.21MPa,满足施工中泵送及强度要求。(2)通过宏观力学及微观结构试验研究了在SO42-作用下充填体的水化过程及水化产物,分析了其侵蚀机理,并基于此探讨了侵蚀环境中充填体出现宏观力学性能变化的原因。(3)养护后的膏体经硫酸盐溶液浸泡的前期,主要是90d以内,试件的强度大于经清水浸泡的试件强度。这是由于水化反应继续进行生成胶凝物质,硫酸盐溶液反应生成其他物质,继续填充膏体试件内部残留孔隙,增强了密实性,故抗压强度增加。(4)养护后的膏体经硫酸盐溶液浸泡的后期,主要是90d以后,试件强度开始出现下降的趋势,试件内部空隙被石膏、钙矾石等物质先填满,随后难溶物质继续生成膨胀使试件内部产生裂隙,从而降低了试件的密实度及抗压强度。(5)通过灰色关联度法对充填膏体劣化影响因素进行评价。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD823.7
【图文】：

模具,混凝土,质量百分比,用电

图２．１三联混凝土模具逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｔｒｉｐｌｅ邋ｃｏｎｃｒｅｔｅ邋ｍｏｕｌｄ逡逑材料各成分的质量百分比用电子台称分别称取、水；如图２．２所示。逡逑ＭＭＨ＂—１—逡逑＇逦灰“‘逡逑２．２

充填材料,搅拌机,称重,质量百分比

充填材料的配比，准备边长ｌＯＯｍｍＭＯＯ示。逡逑“Ｈｉ邋，▲硫逡逑ｎｉＷｌｌｆ逡逑图２．１三联混凝土模具逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｔｒｉｐｌｅ邋ｃｏｎｃｒｅｔｅ邋ｍｏｕｌｄ逡逑各成分的质量百分比用电子台称分别称水；如图２．２所示。逡逑ＭＭＨ＂—１—逡逑

充填材料,坍落度试验,刮刀,抹平

…—壚逡逑图２．３充填材料搅拌逡逑Ｆｉｇ邋２．３邋Ｍｉｘｉｎｇ邋ｏｆ邋ｆｉｌｌｉｎｇ邋ｍａｔｅｒｉａｌｓ逡逑图２．４坍落度试验逡逑Ｆｉｇ．２．４邋Ｔｅｓｔ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｌｕｍｐ逡逑W 逡逑W ＫＨ逡逑图２．５测定膏体分层度逡逑Ｆｉｇ．邋２．５邋Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｌａｙｅｒｉｎｇ邋ｏｆ邋ｐａｓｔｅ逡逑④将搅拌好的充填材料装入标准塑料三联模具中，用刮刀抹平表面，经过逡逑振动台震动，以排除试件内气泡，如图２．６所示；逡逑１５逡逑

【相似文献】