煤矸石膏体充填材料耐久性能研究

摘要

膏体充填是一种充实率高、充填体性能稳定、强度高、无需脱水的开采技术，也是煤矿绿色开采技术体系的重要组成部分。本文针对煤矸石膏体充填材料在压荷载作用下和所处环境因素作用下的耐久性能等方面展开了一系列理论与试验研究。
　　首先，理论分析了充填材料的选择原则以及膏体需要满足充填开采的标准，确定了引用前人的水泥∶粉煤灰∶煤矸石1∶4∶6，质量浓度为74％作为本文制作试件的配比。在满足充填要求的前提下，对骨料中大粒径颗粒所占比例进行了优化，得出当粒径为15-25mm的粗骨料占到15％左右时，为最优比例。
　　其次，对充填体试件的蠕变性能进行了试验研究。充填体的单轴抗压强度平均值为3.90MPa，通过对充填体试件进行4h短时蠕变试验并对试验结果进行分析，得出了充填体试件的4h蠕变强度在3.68～4.24MPa之间，与单轴抗压强度相比得到流变系数在0.94～1.09之间。针对室内的充填体试件经过试验得到的蠕变强度（也称长期强度）大于同批试件的单轴抗压强度的现象进行了理论及数据分析，得出:蠕变试验中的充填体试件受到的应力水平较低，试件受到压密时间较长，同时损伤较小;充填体试件在单轴压缩试验中的应变极限平均为0.004045，在蠕变试验下的应变极限为0.006331，比单轴试验中的应变极限提高了56％，从侧面证明了充填体试件在蠕变试验下可以通过增加变形量来提高其自身的强度的理论。
　　最后，对充填体试件按照《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法》进行了抗渗性、抗溶液侵蚀、热稳定性和抗冻融试验。试验结果表明:充填体试件对碱有良好的抗侵蚀性能，酸和盐对充填体试件初期强度影响较大;充填体的抗渗标号为P6，抗渗等级较弱;充填体试件在30℃、60℃的温度下，其单轴抗压强度略有上升，在90℃、120℃、150℃的温度下，单轴抗压强度下降较为明显，热稳定性差;充填体试件经过25次冻融循环和50次的冻融循环后，其重量损失为1.3％和3.0％，强度损失为14.6％和25.5％，说明充填体的抗冻性能较差。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及分析

1．3 论文主要研究内容和方法

2 煤矿膏体充填材料的选择及骨料特性研究

2．1 煤矿膏体充填材料选择及配比原则

2．2 粗骨料粒径对充填体性能的影响

2．3 本章小结

3 煤矸石膏体充填材料蠕变特性试验研究

3．1 煤矿矸石膏体充填开采对地表沉陷控制的作用机理

3．2 煤矿矸石膏体充填体的单轴抗压强度特性

3．3 煤矿矸石膏体充填体的短时蠕变试验及分析

3．4 本章小结

4 煤矸石膏体充填材料在不同环境条件下的耐久性能研究

4．1 煤矸石膏体充填材料的抗渗透性能

4．2 煤矸石膏体充填材料的抗溶液侵蚀性能

4．3 煤矸石膏体充填材料的热稳定性能

4．4 煤矸石膏体充填材料的抗冻性能

4．5 本章小结

5 结论及展望

5．1 论文主要结论

5．2 本文的创新性工作

5．3 有待于进一步研究的问题

致谢

攻读硕士学位期间主要科研成果

参考文献