• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于不同浓度氯盐作用下充填膏体时效性特征研究
  • 59
  • 作者

    温卓越杜兆文李帅乾

  • 单位

    山东科技大学能源与矿业工程学院

  • 摘要
    为研究矿井水作用下充填膏体时效性,配制了浓度为0%、5%、10%和15%氯盐溶液,开展了侵蚀周期为4次、8次、12次和16次的氯盐干湿循环试验,分析了充填膏体宏观和微观特征,基于构建的压实-弹塑性本构模型获得了充填膏体损伤曲线,探讨了氯盐作用下充填膏体应力演化机制。结果表明:充填膏体质量随氯盐侵蚀周期增加呈急剧增长、缓慢增长和缓慢下降趋势,高浓度氯盐溶液会加速充填膏体质量变化;随氯盐侵蚀周期增加,充填膏体依次呈现出高应力-低应变、低应力-高应变和低应力-低应变宏观力学特征;压实度呈先急剧减小后小幅度增降发展动态,塑性因子呈先稳定后急剧增降变化趋势。氯盐会促使充填膏体损伤进程的平稳发展,抑制塑性后期的损伤激增;浓度为5%和10%氯盐溶液中经历16次干湿循环后的损伤曲线发展曲率相对较小,15%浓度氯盐溶液中经历12次干湿循环后的损伤曲线发展曲率相对较小。化学腐蚀是引起充填膏体胶结性能弱化的重要原因,化学腐蚀的盐蚀产物一部分来源于氯盐与未参与水化反应铝酸三钙(C3A)化学结合,另一部分来源于氯盐与水化产物钙矾石(AFt)化学结合。盐蚀产物与内部结构协调变形是造成充填膏体性能异化的关键因素,盐蚀产物充实抵抗内部应力致使压密性能和裂隙扩展能力降低。本研究可为矿井水中充填膏体时效稳定性分析提供理论依据,对维护充填膏体长期稳定具有重要意义。
  • 关键词

    时效性充填膏体干湿循环本构模型损伤进程

  • 文章目录
    0 引 言
    1 试验方案
    1.1 试验材料与试样制备
    1.2 试验过程
    2 试验结果
    2.1 充填膏体质量变化规律
    2.2 充填膏体峰值应力-应变特征
    2.3 充填膏体阶段应力特征
    3 氯盐作用下充填膏体损伤本构特征
    3.1 充填膏体损伤本构模型
    3.2 充填膏体损伤发展过程
    4 充填膏体应力演化机制探讨
    4.1 氯盐作用下充填膏体内部结构特征
    4.2 氯盐作用下充填膏体宏观应力演化机制
    5 结 论
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