实验背景
胶结煤矸石充填体（CCGB）是一种含粗集料的水泥基混合料，主要用于煤矿井下采空区充填。然而，CCGB 目前面临着力学性能与材料成本之间的矛盾。基于强化力学性能最薄弱环节（即界面过渡区（ITZ）），采用针对ITZ的植物纤维CCGB增强方法。此外，通过力学加载实验分析玉米秸秆纤维对CCGB单轴抗压强度、劈裂抗拉强度、剪切强度等的影响。
实验内容
采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，基于数字图像相关（DIC），结合声发射（AE）技术对试样在单轴压缩过程中的破坏响应特征进行监测。
3D-DIC应变测量技术结合其它仪器及分析方法得出，添加一定含量玉米秸秆纤维可改善CCGB早期的力学性能，其干燥收缩率、碱性处理和水处理增强效果不同。实验有利于有效处理包括玉米秸秆在内的农业废弃物，固体生物质废弃物的绿色开发和资源化利用。
为验证玉米秸秆纤维在CCGB中的耐久性，将玉米秸秆纤维分别在CCGB中放置7天和90天，然后将CCGB 破碎，去除玉米秸秆纤维。通过测试玉米秸秆纤维的力学断裂性能，包括断裂强度、初始弹性模量、断裂伸长率和拉伸载荷-位移曲线。
实验方法
采用单轴抗压强度（UCS）和劈拉强度（STS）的试验方法，岩石刚度试验机进行加载，使用数字图像相关（DIC）测试，该测试使用新拓三维开发的XTDIC三维全场应变测量和分析系统进行，使用两台XTDIC摄像机拍摄样品表面。通过计算每个黑点处的位移变化，以表示试样表面的变形特征。DIC试验与单轴压缩平行进行。
实验结果
| 单轴抗压强度UCS
可以观察到，所有试验组显示出玉米秸秆纤维增强CCGB稳步增加，增长趋势随着年龄的增长逐渐变慢。对于经水性处理、碱性处理、不同粗煤质量、不同用量材料的组别，单轴抗压强度UCS会有所区别和不同。
| 劈裂抗拉强度（STS）
劈裂抗拉强度STS的变化趋势与UCS的变化趋势高度一致。
| 数字图像相关（DIC）
采用DIC技术对试样表面进行监测，探讨添加玉米秸秆纤维后CCGB的二维损伤特性。与玉米秸秆纤维混合的CCGB在单轴压缩过程中的表面应变变化较小，总体均匀性较高。
此外，CCGB与玉米秸秆纤维混合后的损伤特征主要是单向的。这表明玉米秸秆纤维的加入有助于保持试样的整体稳定性，并起到连接基体的作用。
从下表可以看出，添加玉米秸秆纤维可以很好地控制水平应变和垂直应变。碱处理对应变变化的控制作用比水处理更显著。此外，还可以发现，在7天龄期，CCGB的水平裂纹面积比例显著高于垂直裂纹面积比例，此后两者的比例接近。
加载过程中的断裂特性对水泥基复合材料的应用具有实际工程意义。
因此，提取了DIC试验期间试样从加载开始到150s、300s和450s的照片，固化时间为28d，如下图所示。
分析表明试样0的断裂是脆性的，而试样S1和J3的断裂相对更接近韧性断裂。J3试样的早期裂纹是由于其纤维含量过多和玉米秸秆纤维在内部团聚造成的。
对这些断裂特性的讨论表明，纤维增强CCGBs应在实际工程中使用。纤维的加入将使CCGBs的断裂特性从脆性变为韧性，这有助于预防和控制CCGBs失效。这验证了玉米秸秆纤维增强材料的可靠性，反映了提高玉米秸秆纤维耐久性的必要性。
实验结论
实验提出的针对ITZ的植物纤维增强方法，添加1％-2％的玉米秸秆纤维粗集料质量有助于改善CCGB早期的力学性能。
1、采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，对玉米秸秆纤维增强CCGB进行加载过程进行力学性能测试分析。
2、后期添加玉米秸秆纤维对机械性能是不利的，只有一部分不利影响可以通过碱处理来弥补。
3、DIC全场应变测量和AE测试证实，添加玉米秸秆纤维有利于在加载过程中保持试样的稳定性和完整性，并控制突然失效的风险。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-857165.html
案例摘自：【Haochen Wang, College of Mining Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China. Influence of the use of corn straw fibers to connect the interfacial transition zone with the mechanical properties of cemented coal gangue backfill.】文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-857165.html
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