为探究玄武岩纤维(BF)掺量对混凝土孔隙结构的作用机制,进而影响抗压性能的规律,制作了玄武岩纤维掺量为0、1.5 kg/m^3、3.0 kg/m^3、4.5 kg/m^3、6.0 kg/m^3、7.5 kg/m^3的标准尺寸试块,进行抗压性能试验,得出不同BF掺量混凝土各龄期下的抗压强度。引入核磁共振(NMR)技术,测试不同BF掺量的混凝土孔隙分量结构。通过回归分析表明,随着纤维掺量的增加,混凝土抗压强度呈先增后减的趋势。BF掺量为3.5 kg/m^3时7 d、14 d抗压强度最大,较素混凝土分别增大6.4%和7.6%,BF掺量为3 kg/m^3时28 d抗压强度最大,较素混凝土增加14.1%。NMR试验结果显示,混凝土内部总孔隙率随着BF掺量的增大而增大,混凝土内部总孔隙率达到一定值后导致其抗压强度降低。通过分析抗压试验应力-应变曲线,得出BF混凝土抗压损规律,并对其增强机理进行了简要分析。

煤矿井下抽采瓦斯不仅使瓦斯能源得到利用,同时也有助于消除煤炭开采过程中的瓦斯灾害风险。瓦斯抽采钻孔的密封性能直接影响抽采效果,因此本文通过对水泥基密封材料进行改性优化,提升瓦斯抽采率,降低瓦斯事故发生的概率。本文讨论了纳米二氧化硅(NS)、多壁碳纳米管(MWCNTs)和氧化石墨烯(GO)对钻孔密封材料孔隙率、微观结构和力学性能的影响。结果表明,三种纳米材料的协同作用促进了水合硅酸钙(C-S-H)、钙矾石(Aft)等水化产物的生成,优化了微观孔结构。然而当NS的含量从2 wt%增加到4 wt%时,力学性能的改善明显减弱。2wt%NS、0.1wt%MWCNTs、0.03 wt%GO为最佳配比,与纯水泥相比,力学性能提高24.7%,总孔隙率降低23.9%。研究结果表明纳米水泥基改性材料优化了密封材料孔隙结构及力学性能,对于提高瓦斯抽采具有重要意义。

为开发具备大流动性、高强度和高耐久性能的高整体容器黏接填充密封材料,并使其能满足在低中放射性废物处置过程中多种严酷环境下服役300年的要求,本文以硅酸盐水泥、硅灰为胶凝材料,磨细石英砂为惰性填充材料,通过颗粒最紧密堆积原理获取初步配方,并以硅微粉替代部分水泥后,研究硅微粉对密封材料流变性能、孔隙结构、力学性能、耐久性能以及氮气渗透系数的影响。结果表明:硅微粉提高了密封材料的流动度及流变性能,降低了28和56 d的孔隙率,提高了劈裂抗拉强度、抗收缩性能、抗化学侵蚀性能、抗渗性能以及抗冻性能,但对其抗压强度及静弹性模量作用不明显。加入10%(质量分数)硅微粉的密封材料各项性能均优于国家标准要求,可以满足在严酷环境下安全服役300年要求。