高温处理后不同含水率下的硅藻土改性混凝土的力学性能

《Scientific Reports》：Mechanical properties of diatomite modified concrete with different moisture contents after high temperature treatment

　　

摘要

地下煤气化是一种具有前景的清洁技术，可用于煤炭资源开采。而用于控制上覆岩层破坏的回填材料则会面临高温和矿水的侵蚀。硅藻土能够有效提高以水泥为基础的材料的热阻性能，但经过高温处理后，不同含水率条件下经硅藻土改性的混凝土的力学性能仍需进一步研究。为此，本研究开发了一种改性煤基固体废物回填材料，通过添加硅藻土作为辅助胶凝材料来提升其高温性能。在该改性复合材料中，煤矸石占粗骨料的50%，同时还加入了0.5%的玄武岩纤维。研究采用了扫描电镜、X射线衍射和能谱分析等方法，探讨了不同含水率材料在高温处理后的抗压强度保持机制。实验结果表明，材料在400℃环境下承受的单轴抗压强度达到最大值，相比室温下提升了17.1%。此外，还研究了含有0%、5%、10%、15%和20%硅藻土的改性混凝土在水与高温共同作用下的力学性能。由于高温脱水导致C–S–H结构降解而引起的强度下降，可以通过地下水浸泡后发生的火山灰反应形成新的稳定C–S–H结构来弥补，这些新结构能够填充孔隙和微裂纹。含水率对样品的单轴抗压强度影响较小，这一特性对于受地下水影响的地下回填体稳定性而言非常重要。