采矿与安全工程学报2024,Vol.41Issue(4) :790-800.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2023.0392

不同种类添加剂对地聚合物-岩石界面过渡区的影响研究

Effect of different types of additives on the interface transition zone of geopolymer rock interface

陆翔 杨雨清 才庆祥 周伟 敖忠晨 杨泽轩
采矿与安全工程学报2024,Vol.41Issue(4) :790-800.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2023.0392

不同种类添加剂对地聚合物-岩石界面过渡区的影响研究

Effect of different types of additives on the interface transition zone of geopolymer rock interface

陆翔 1杨雨清 2才庆祥 1周伟 3敖忠晨 2杨泽轩2
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作者信息

  • 1. 中国矿业大学矿业工程学院,江苏 徐州 221116;中国矿业大学露天开采高新技术研究中心,江苏 徐州 221116
  • 2. 中国矿业大学矿业工程学院,江苏 徐州 221116
  • 3. 中国矿业大学露天开采高新技术研究中心,江苏 徐州 221116;中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏 徐州 221116
  • 折叠

摘要

为研究不同种类添加剂对地聚合物界面过渡区(ITZ)的影响,设计了变角剪切试验以研究地聚合物材料对界面力学行为的影响,采用Mohr-Coulomb准则表征了界面内摩擦角与黏结强度,并通过扫描电镜结合能谱(SEM-EDS)分析了破裂面的微观结构.研究结果表明:地聚合物与岩石界面的内摩擦角在38°~48°之间,同一组对照实验中界面内摩擦角与黏聚力呈负相关.对于同一种类岩石,强度更高则表现出更高的界面黏结强度.3种纤维材料对矿渣-地聚合物材料与骨料的黏结强度都有积极影响,其中玻璃纤维增强效果最为显著,为3.72 MPa.在所有的试验结果中,硅灰对界面黏聚力的增强效果最大,为3.79 MPa.ITZ仍是矿渣-地聚合物混凝土中最薄弱的区域,SEM-EDS检测结果表明地聚合物-岩石界面过渡区域主要存在于地聚合物材料中,界面过渡区域宽度在10~20 μm之间.

Abstract

In order to study the impact of different types of additives on the interfacial transition zone(ITZ)of the geopolymer interface,this study employs a variable angle shear test to study the impact of the interface mechanical behavior of geopolymer materials.The Mohr-Coulomb criterion is used to char-acterize the friction angle and bonding strength within the interface.The microstructure of the fracture surface is analyzed by scanning electron microscopy and energy spectroscopy(SEM-EDS).The research results show that the internal friction angle at the interface between geopolymer and rock ranges between 38° and 48°.In the same set of control experiments,the internal friction angle at the interface is nega-tively correlated with the cohesion force.For the same type of rock,higher strength shows higher interfa-cial bonding strength.The three fiber materials have a positive impact on the bonding strength of the slag-geopolymer material and aggregate,among which the glass fiber reinforcement effect is the most significant,at 3.72 MPa.Among all test results,silica fume has the greatest enhancement effect on in-terfacial cohesion,which is 3.79 MPa.ITZ is the weakest zone in slag-geopolymer concrete.SEM-EDS test results show that the surface geopolymer-rock interface transition zone mainly exists in geopolymer materials,with the width of the interface transition zone between 10 and 20 μm.

关键词

矿渣-地聚合物/界面剪切试验/ITZ黏结强度/纤维材料/化学添加剂

Key words

slag geopolymer/interface shear test/ITZ bonding strength/fiber materials/chemical ad-ditives

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基金项目

国家自然科学基金项目(52204159)

江苏省自然科学基金项目(BK20221125)

出版年

2024
采矿与安全工程学报
中国矿业大学 中国煤炭工业劳动保护科学技术学会

采矿与安全工程学报

CSTPCD北大核心
影响因子:2.054
ISSN:1673-3363
参考文献量7
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