碳化对铝土尾矿基充填体冲击动力学行为的影响OA
关键域充填是残采区储碳空间重构的重要支撑。充填体在CO_(2)环境中力学性能的演化规律,尤其是强动载作用下的动态响应机制,直接影响地下储碳空间的稳定运维。选用赤泥(RM)、铝土矿尾矿(BT)、粉煤灰(FA)和水泥(OPC)等材料制备充填体试件,开展了不同应变率下碳化前后充填体SHPB动态冲击试验,揭示了碳化对充填体动态力学参数、破坏模式及能量演化规律的影响机制,并借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)分析了相应的矿物组成与微观结构演变特征。结果表明:碳化作用会明显劣化充填体的动态力学性能,抗压强度降低了3%~31%,破坏应变显著增大,即碳化使充填体刚度下降,并增强其塑性变形能力;充填体破坏模式呈现出显著的应变率效应,低应变率条件下以轴向劈裂为主,高应变率条件下转变为压剪复合破坏,相近应变率条件下碳化充填体试样的块度更小、数量更多,且破碎程度加剧;未碳化试样反射能随应变率上升而增高,碳化试样则呈下降趋势;微观特征反映出碳化过程中孔隙会扩展,进一步抑制水化反应,导致C-S-H与AFt胶结相生成不足,CaCO_(3)未能有效填充孔隙,最终引发结构疏松与性能劣化。提出碳纤维增强复合材料(CFRP)环向约束碳化充填体的技术思路,在储碳空间中构筑“储碳-抗冲”型充填体。研究成果可为关键域充填体性能评估、强动载作用下储碳空间的长久运维提供理论支撑。
白锦文;张俊亮;王凯;范文兵;冯国瑞;马俊彪
太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024 矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室,山西太原030024 煤电清洁智能控制教育部重点实验室,山西太原030024太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024 矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室,山西太原030024矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室,山西太原030024 煤电清洁智能控制教育部重点实验室,山西太原030024 太原科技大学安全与应急管理工程学院,山西太原030024太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024 矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室,山西太原030024太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024 矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室,山西太原030024 煤电清洁智能控制教育部重点实验室,山西太原030024太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024 矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室,山西太原030024
矿业与冶金
冲击荷载储碳充填体力学特性破坏模式能量演化微观结构
《采矿与安全工程学报》 2026 (4)
P.924-937,14
国家自然科学基金面上项目(52574159)国家自然科学基金重点项目(52334005)国家自然科学青年科学基金项目(52404093,52525401)煤电清洁智能控制教育部重点实验室开放课题(CICE202525,CICE202526)。
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