目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 深地工程結(jié)構(gòu)混凝土 概述 1
1.2 深地工程結(jié)構(gòu)混凝土研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài) 4
1.2.1 匹配深地屬性的混凝土結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計(jì)與研發(fā) 4
1.2.2 深地環(huán)境影響下混凝土的破壞行為 6
1.2.3 深地環(huán)境服役混凝土中水化產(chǎn)物以及性能劣化機(jī)理 10
1.2.4 深地環(huán)境服役混凝土微結(jié)構(gòu)特征 15
1.3 深地工程結(jié)構(gòu)混凝土目前研究存在的問題 18
參考文獻(xiàn) 19
第2章 礦井工程井筒腐蝕因素調(diào)查與破壞機(jī)理分析 25
2.1 概述 25
2.2 臨渙、童亭煤礦副井井壁腐蝕現(xiàn)狀調(diào)查 25
2.2.1 臨渙煤礦副井腐蝕破壞情況 25
2.2.2 童亭煤礦副井腐蝕破壞情況29
2.3 井壁強(qiáng)度現(xiàn)場檢測與評價(jià) 33
2.3.1 檢測儀器及檢測依據(jù) 33
2.3.2 檢測方法 35
2.3.3 檢測數(shù)據(jù)分析 35
2.3.4 臨渙、童亭煤礦副井井壁混凝土強(qiáng)度和腐蝕深度 38
2.4 井壁混凝土腐蝕破壞機(jī)理分析 55
2.4.1 水質(zhì)分析 56
2.4.2溶解性化學(xué)腐蝕 58
2.4.3 Ca(OH)2的碳化與C-S-H凝膠的碳化 60
2.4.4 膨脹性化學(xué)腐蝕 62
2.5 小結(jié) 63
參考文獻(xiàn) 64
第3章 井壁混凝土硫酸鹽腐蝕劣化特征與機(jī)理 65
3.1 概述 65
3.2 井壁混凝土硫酸鹽腐蝕的劣化特征 65
3.2.1 硫酸鹽腐蝕環(huán)境中混凝土力學(xué)性能 65
3.2.2 硫酸鹽腐蝕劣化表征及分析 69
3.3 井壁混凝土腐蝕受荷過程的劣化 71
3.3.1 基于聲波特征的劣化分析 71
3.3.2 基于應(yīng)力-應(yīng)變特征的劣化模型 73
3.3.3 基于聲發(fā)射特征的劣化模型 74
3.4 井壁混凝土硫酸鹽腐蝕的劣化機(jī)理 77
3.5 小結(jié) 80
參考文獻(xiàn) 81
第4章 初始損傷下井壁混凝土硫酸鹽腐蝕劣化特征與機(jī)理 82
4.1 概述 82
4.2 井壁混凝土初始損傷 83
4.2.1 井壁混凝土初始損傷類型 83
4.2.2 井壁混凝土初始損傷理論 89
4.2.3 井壁混凝土初始損傷評價(jià)方法 90
4.2.4 井壁混凝土初始損傷檢測 92
4.3 初始損傷下井壁混凝土硫酸鹽腐蝕劣化特征 93
4.3.1 初始損傷對混凝土硫酸鹽侵蝕的影響 93
4.3.2 硫酸鹽腐蝕劣化表征及分析 96
4.4 初始損傷下井壁混凝土受荷腐蝕的劣化特征 98
4.4.1 基于應(yīng)力-應(yīng)變特征的劣化模型 98
4.4.2 基于聲發(fā)射特征的劣化模型 103
4.5 初始損傷下井壁混凝土硫酸鹽腐蝕的劣化機(jī)理 106
4.6 小結(jié) 109
參考文獻(xiàn) 109
第5章 三向受壓狀態(tài)下井壁混凝土硫酸鹽腐蝕劣化特征 112
5.1 概述 112
5.2 三向受壓狀態(tài)下井壁混凝土腐蝕劣化特征 113
5.2.1 腐蝕劣化破壞模式及變形特征 113
5.2.2 腐蝕劣化強(qiáng)度特征 115
5.3 三向受壓狀態(tài)下井壁混凝土腐蝕受荷過程的劣化 119
5.3.1 腐蝕劣化表征及分析 119
5.3.2 考慮腐蝕效應(yīng)的強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則 121
5.3.3 腐蝕受荷劣化模型及本構(gòu)關(guān)系 122
5.4 加卸載擾動(dòng)下井壁混凝土腐蝕劣化特征 125
5.4.1 三軸加卸載擾動(dòng)腐蝕劣化試驗(yàn) 125
5.4.2 基于能量耗散的劣化分析 127
5.5 小結(jié) 130
參考文獻(xiàn) 131
第6章 硫酸鹽環(huán)境下井壁混凝土性能演化規(guī)律及評價(jià) 132
6.1 概述 132
6.2 硫酸鹽對混凝土腐蝕的主要類型 132
6.3 硫酸鹽環(huán)境下混凝土抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律及預(yù)測模型 134
6.3.1 初始預(yù)壓應(yīng)力為0MPa時(shí)混凝土強(qiáng)度變化規(guī)律及預(yù)測模型 136
6.3.2 初始預(yù)壓應(yīng)力為14MPa時(shí)混凝土強(qiáng)度變化規(guī)律及預(yù)測模型 144
6.3.3 初始預(yù)壓應(yīng)力為21MPa時(shí)混凝土強(qiáng)度變化規(guī)律及預(yù)測模型 151
6.4 硫酸鹽環(huán)境下混凝土彈性模量變化規(guī)律及預(yù)測模型 159
6.4.1 初始預(yù)壓應(yīng)力為0MPa時(shí)混凝土彈性模量變化規(guī)律及預(yù)測模型 160
6.4.2 初始預(yù)壓應(yīng)力為14MPa時(shí)混凝土彈性模量變化規(guī)律及預(yù)測模型168
6.4.3 初始預(yù)壓應(yīng)力為21MPa時(shí)混凝土彈性模量變化規(guī)律及預(yù)測模型 176
6.5 硫酸鹽環(huán)境下混凝土斷裂韌度變化規(guī)律及損傷演化 184
6.5.1 硫酸鹽腐蝕作用對井壁材料斷裂性能的影響 184
6.5.2 硫酸鹽環(huán)境下混凝土斷裂韌度變化規(guī)律 186
6.5.3 硫酸鹽環(huán)境下混凝土斷裂韌度損傷演化 188
6.6 混凝土腐蝕厚度損傷模型 199
6.6.1 腐蝕厚度變化規(guī)律 199
6.6.2 硫酸鹽環(huán)境下混凝土腐蝕厚度損傷演化 201
6.7 小結(jié) 209
參考文獻(xiàn) 209
第7章 深地高應(yīng)力環(huán)境下混凝土沖擊傾向性表征 211
7.1 概述 211
7.2 混凝土基本力學(xué)性能和沖擊傾向性研究方法 212
7.2.1 混凝土基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法 213
7.2.2 混凝土沖擊傾向性試驗(yàn)方法 214
7.3 混凝土沖擊傾向性與強(qiáng)度等級間相關(guān)關(guān)系 216
7.3.1 混凝土的基本力學(xué)性能 216
7.3.2 混凝土的彈性能量指數(shù) 217
7.3.3 混凝土的沖擊能量指數(shù) 218
7.3.4 混凝土的動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間 218
7.3.5 混凝土的脆性指數(shù) 218
7.3.6 混凝土的沖擊傾向性表征方式 219
7.3.7 高強(qiáng)混凝土聲發(fā)射特征 221
7.4 鋼纖維對混凝土沖擊傾向性的影響規(guī)律 223
7.4.1 鋼纖維摻量對混凝土沖擊傾向性的影響規(guī)律 223
7.4.2 鋼纖維種類對混凝土沖擊傾向性的影響規(guī)律 228
7.5 深地工程結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì) 231
7.5.1 功能型混凝土材料設(shè)計(jì)思路 231
7.5.2 深地工程礦井混凝土存在的問題 231
7.5.3 深地工程井壁混凝土的設(shè)計(jì)方法 233
7.5.4 深地工程高韌性井壁材料力學(xué)性能 235
7.6 小結(jié) 236
參考文獻(xiàn) 236
第8章 靜動(dòng)荷載作用下高韌性井壁混凝土破壞特征及能量演化機(jī)制 239
8.1 概述 239
8.2 井壁混凝土在靜力荷載作用下的破壞模式和能量特征 239
8.2.1 單軸加卸載對混凝土性能影響的試驗(yàn)方法 240
8.2.2 混凝土在靜力荷載作用下的破壞模式和能量演化 242
8.3 井壁混凝土在動(dòng)力荷載作用下的破壞模式和能量特征 247
8.3.1 動(dòng)力荷載對混凝土性能影響的試驗(yàn)方法 247
8.3.2 混凝土在動(dòng)力荷載作用下的破壞模式 252
8.3.3 典型種類混凝土受動(dòng)力荷載作用的應(yīng)力和應(yīng)變特征 255
8.3.4 典型種類混凝土受動(dòng)力荷載作用的能量與損傷特征 258
8.4 小結(jié) 267
參考文獻(xiàn) 267
第9章 溫度與復(fù)合鹽耦合作用下混凝土性能演變及機(jī)理 271
9.1 概述 271
9.2 溫度與復(fù)合鹽耦合作用下混凝土宏觀性能演變規(guī)律 272
9.2.1 混凝土復(fù)合鹽耦合環(huán)境及配合比設(shè)計(jì) 272
9.2.2 混凝土抗壓強(qiáng)度及相對動(dòng)彈性模量變化 273
9.2.3 混凝土沖擊傾向性的演變規(guī)律 275
9.3 硬化凈漿中主要物相含量演變規(guī)律 277
9.3.1 硬化凈漿中自由水和結(jié)合水含量 277
9.3.2 結(jié)合XRD-Rietveld分析硬化凈漿中的主要晶體物相 279
9.3.3 結(jié)合TG分析硬化晶體中的主要非晶體物相 288
9.4 硬化凈漿微觀形貌及孔結(jié)構(gòu)特征 292
9.4.1 結(jié)合SEM-EDS分析硬化凈漿表面微觀形貌 292
9.4.2 結(jié)合MIP分析硬化凈漿的孔結(jié)構(gòu)特征 295
9.5 混凝土中氯離子滲入含量 298
9.5.1 化學(xué)滴定測定混凝土中氯離子含量方法 298
9.5.2 不同種類混凝土中氯離子滲入含量 299
9.6 小結(jié) 301
參考文獻(xiàn) 301
第10章 溫度與復(fù)合鹽耦合作用下井壁材料C-(A)-S-H結(jié)構(gòu)演化及納米力學(xué)性能 305
10.1 概述 305
10.2 硬化凈漿中C-(A)-S-H結(jié)構(gòu)特征 306
10.2.1 NMR測試及分析C-(A)-S-H結(jié)構(gòu)方法 306
10.2.2 干拌膠凝材料（原材料）中主要物相的結(jié)構(gòu)特征 307
10.2.3 不同種類硬化凈漿中含Si物相結(jié)構(gòu)特征 309
10.2.4 不同種類硬化凈漿中含Al物相結(jié)構(gòu)特征 314
10.3 硬化凈漿表面化學(xué)元素分布規(guī)律 316
10.3.1 SEM協(xié)同EDS的硬化凈漿表面化學(xué)元素的試驗(yàn)方法 316
10.3.2 不同種類硬化凈漿表面單種類化學(xué)元素分布特性 317
10.3.3 不同種類硬化凈漿表面復(fù)合化學(xué)圖像 321
10.3.4 不同種類硬化凈漿中C-(A)-S-H凝膠的Ca/Si變化特征 322
10.4 硬化凈漿在納米尺度下的力學(xué)性能 323
10.4.1 硬化凈漿中主要物相納米尺度力學(xué)性能的試驗(yàn)方法 323
10.4.2 硬化凈漿中主要物相納米尺度力學(xué)性能的分析方法 326
10.4.3 不同種類硬化凈漿中主要物相納米尺度的力學(xué)性能 326
10.5 小結(jié) 330
參考文獻(xiàn) 331
第11章 高韌性高抗蝕井壁混凝土在深地結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用 335
11.1 山東省紗嶺金礦 335
11.2 紗嶺金礦深部地層特點(diǎn) 335
11.3 高韌性高抗蝕井壁混凝土的工程應(yīng)用 336