本文關(guān)鍵詞：支護(hù)用水泥基復(fù)合材料強(qiáng)韌化的研究

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【摘要】：隨著開(kāi)挖深度的增加,巷道的正確支護(hù)已成為一項(xiàng)技術(shù)難題,其中,支護(hù)材料的研制日益重要,尤其是,高性能水泥基復(fù)合材料。水泥基材料脆性大、抗拉、抗折強(qiáng)度低,一般通過(guò)聚合物改性和纖維增強(qiáng)等方法對(duì)其進(jìn)行性能改善,論文重點(diǎn)研究水泥基材料的強(qiáng)韌化,工作內(nèi)容和研究成果如下：(1)聚合物改性劑的合成：查閱文獻(xiàn),利用種子乳液聚合技術(shù),合成具有核殼結(jié)構(gòu)的聚丁二烯接枝聚苯乙烯乳液(PB-g-PS),并進(jìn)行表征；(2)聚合物改性,設(shè)計(jì)4因素4水平正交試驗(yàn),考察聚膠比(A)、水膠比(B)、砂膠比(C)以及復(fù)合助劑摻量(D)的改性效果；分析顯示,較優(yōu)的配方組合是聚膠比10%,砂膠比0.37,復(fù)合助劑摻量1.2%,水膠比范圍為0.3-0.35；(3)纖維增強(qiáng)工藝可以解決水泥基材料開(kāi)裂、抗折、抗拉性能差的問(wèn)題,論文通過(guò)對(duì)纖維增強(qiáng)機(jī)理的理解,設(shè)計(jì)了4因素3水平正交試驗(yàn),重點(diǎn)考察了砂膠比(A)、灰膠比(B)、增強(qiáng)替代(C)以及纖維體積摻量(D)四個(gè)因素的影響效果,并對(duì)成型試件的抗壓、抗折、劈拉強(qiáng)度以及彎曲韌性等做了分析,綜合考慮,得到較優(yōu)的配方組合為砂膠比1,灰膠比0.4,增強(qiáng)替代比0.05以及纖維體積摻量2.4%；(4)在纖維增強(qiáng)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)考察纖維種類(lèi)、纖維長(zhǎng)徑比以及纖維體積摻量因素的影響,對(duì)先期配方進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化,通過(guò)試驗(yàn)確定了使用日本PVA纖維、纖維長(zhǎng)度9 mm以及纖維體積摻量2.2%對(duì)水泥基材料的增強(qiáng)效果較好,并測(cè)定出各類(lèi)纖維水泥基材料的彈性模量及泊松比；(5)利用FLAC3D仿真軟件對(duì)優(yōu)化配方下的纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合支護(hù)材料進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果發(fā)現(xiàn)：纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料對(duì)巷道支護(hù)的效果有較大改進(jìn),能夠抵抗較大的變形,釋放圍巖應(yīng)力。
【關(guān)鍵詞】：巷道支護(hù) 水泥基材料 聚合物改性 纖維增強(qiáng) 正交試驗(yàn) 物理性能 力學(xué)性能 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TD350.4;TB33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-19
• 1.1 課題研究背景及意義14-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)15-17
• 1.2.1 支護(hù)材料的國(guó)內(nèi)外研究15-16
• 1.2.2 巷道支護(hù)技術(shù)16-17
• 1.3 本文研究的目的、技術(shù)方案和主要內(nèi)容17-19
• 2 水泥基復(fù)合材料強(qiáng)韌化理論19-27
• 2.1 聚合物改性水泥基復(fù)合材料19-22
• 2.1.1 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)程19-20
• 2.1.2 聚合物的應(yīng)用形式20-21
• 2.1.3 聚合物改性機(jī)理21-22
• 2.2 纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料22-24
• 2.2.1 研究現(xiàn)狀22-23
• 2.2.2 纖維增強(qiáng)理論23-24
• 2.2.3 超高韌纖維增強(qiáng)材料24
• 2.3 外加劑24-26
• 2.3.1 減水劑24-26
• 2.3.2 速凝劑26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 實(shí)驗(yàn)材料及方案設(shè)計(jì)27-37
• 3.1 實(shí)驗(yàn)原料27-29
• 3.1.1 水泥27
• 3.1.2 砂石27
• 3.1.3 粉煤灰27
• 3.1.4 硅灰27-28
• 3.1.5 化學(xué)外加劑28
• 3.1.6 纖維28-29
• 3.1.7 聚合物29
• 3.1.8 水29
• 3.2 方案設(shè)計(jì)29-32
• 3.2.1 試驗(yàn)儀器設(shè)備29-30
• 3.2.2 配方設(shè)計(jì)30-32
• 3.3 試驗(yàn)方法32-36
• 3.3.1 試件的成型與養(yǎng)護(hù)32-33
• 3.3.2 拌合物物理性能33-34
• 3.3.3 力學(xué)性能34-35
• 3.3.4 微觀機(jī)理35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 4 水泥基材料強(qiáng)韌化試驗(yàn)及分析37-73
• 4.1 聚合物改性37-52
• 4.1.1 PB-g-PS改性劑的合成及表征37-40
• 4.1.2 新拌合物物理性能40-42
• 4.1.3 試件力學(xué)性能42-49
• 4.1.4 聚合物改性材料的微觀形貌49-50
• 4.1.5 小結(jié)50-52
• 4.2 纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料52-62
• 4.2.1 拌合物物理性能52
• 4.2.2 抗壓強(qiáng)度52-55
• 4.2.3 抗折強(qiáng)度55-57
• 4.2.4 劈裂抗拉強(qiáng)度57-58
• 4.2.5 壓折比58-60
• 4.2.6 彎曲韌性60-61
• 4.2.7 小結(jié)61-62
• 4.3 局部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)62-71
• 4.3.1 纖維種類(lèi)的影響62-64
• 4.3.2 纖維長(zhǎng)徑比的影響64-67
• 4.3.3 纖維體積摻量的影響67-70
• 4.3.4 彈性模量70-71
• 4.3.5 小結(jié)71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 5 材料支護(hù)效果數(shù)值模擬73-84
• 5.1 Flac~(3D)簡(jiǎn)介73-74
• 5.2 模型的建立74-78
• 5.2.1 幾何模型74-75
• 5.2.2 數(shù)值模型75
• 5.2.3 破壞準(zhǔn)則的選取75-77
• 5.2.4 邊界條件77
• 5.2.5 初始應(yīng)力設(shè)置77
• 5.2.6 計(jì)算參數(shù)的選取77-78
• 5.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析78-83
• 5.3.1 初始狀態(tài)78-79
• 5.3.2 巷道開(kāi)挖未支護(hù)狀態(tài)79-80
• 5.3.3 開(kāi)挖支護(hù)狀態(tài)80-83
• 5.4 本章小結(jié)83-84
• 6 結(jié)束語(yǔ)84-86
• 6.1 全文總結(jié)84-85
• 6.2 研究不足與展望85-86
• 致謝86-87
• 參考文獻(xiàn)87-92
• 附錄92

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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5 本報(bào)記者 周芳燕;水泥基礎(chǔ)研究緣何受寵[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2002年

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7 王驊;法國(guó)高泰集團(tuán)與同濟(jì)大學(xué)簽署合作協(xié)議[N];中國(guó)建材報(bào);2010年

8 中國(guó)建筑材料工業(yè)規(guī)劃研究院;應(yīng)對(duì)產(chǎn)能過(guò)剩關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)變發(fā)展方式[N];中國(guó)建材報(bào);2012年

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10 駐天津記者 郭關(guān)朝 特約記者 王寶芬;天津建材科研所取得良好業(yè)績(jī)[N];中國(guó)建材報(bào);2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 龐曉，

本文編號(hào)：632107