尾矿砂在大流动性混凝土中的应用研究

分别用20%、40%、60%、80%和100%比率的铁矿尾矿砂取代天然砂, 并掺入矿渣微粉和粉煤灰, 配制了C30、C40大流动性混凝土。通过与基准混凝土的对比试验, 研究了不同尾矿砂取代率下混凝土和易性、强度及坍落度经时损失等性能。结果表明, 在20%～100%取代率时, 混凝土拌合物和易性均能满足要求; C30混凝土28 d强度为37.6～39.7MPa; C40混凝土28 d强度为47.7～49.2 MPa; 经80 min坍落度经时损失试验, 60%取代率时, 砼坍落度值由200 mm降至170 mm; 100%取代率时, 砼坍落度值由185 mm降至95 mm。尾矿砂可以作为细集料, 以适当的比率取代天然砂配制混凝土。     

钢渣-矿渣基绿色人工鱼礁混凝土的制备

摘要:为节约制备普通混凝土人工鱼礁所需的天然砂、石等矿产资源,同时实现钢渣、矿渣的综合利用,试验利用70%矿渣粉、10%钢渣粉、10%水泥熟料、10%脱硫石膏作为胶凝材料,利用热闷-选铁处理后的钢尾渣作为混凝土的粗、细骨料,制备了标准养护28d抗压强度为72.6MPa、海水浸泡240d抗压强度为96.2MPa的绿色人工鱼礁混凝土。钢渣-矿渣基绿色人工鱼礁混凝土表观密度为2926 kg/m3;经过7d碳化该人工鱼礁混凝土表面pH值为8.3,接近普通海水的pH值。试验对钢渣-矿渣基绿色人工鱼礁混凝土中镉、汞、砷等重金属含量进行了检测,检测结果表明该人工鱼礁混凝土中重金属含量均低于国家标准《土壤环境质量标准》中二级土壤重金属含量上限值,钢渣-矿渣基绿色人工鱼礁混凝土具有安全可用性。      

砂率对工业灰渣-陶粒混凝土性能的影响研究

为研究砂率对工业灰渣-陶粒混凝土性能的影响,制作了9组不同砂率的混凝土试件,测得试件3 d、7 d、14 d、28 d的抗压强度,以及28 d的劈裂抗拉强度和碳化深度。研究结果表明:随着砂率的增加,工业灰渣-陶粒混凝土28 d的抗压强度逐渐提高,3 d、7 d、14 d的抗压强度则无明显规律;28 d的劈裂抗拉强度随着砂率的增加基本呈上升趋势,28 d的碳化深度在砂率为100%时发生了显著突变,其余的都接近砂率为0%时对应的碳化深度值。基于该材料的劈裂抗拉强度对数值与抗压强度对数值拟合结果,建立了其拉-压强度关系计算式。     

脱炭粉煤灰制备混凝土的试验研究

对经浮选脱炭后的粉煤灰进行了制备混凝土的配比试验, 研究了水胶比与粉煤灰掺量对混凝土抗折强度和抗压强度的影响, 试验结果表明, 当粉煤灰最大掺量为50%, 水胶比为0.34时, 混凝土28 d抗压强度为35.52 MPa, 达到了混凝土规定等级C30级以上, 其28 d抗折强度为4.58 MPa。     

铁尾矿砂用于混凝土细集料的试验研究

为探索铁尾矿砂用作混凝土细集料的可靠性,将不同比例的铁尾矿砂与天然砂混合制备铁尾矿砂混凝土,进行了铁尾矿砂颗粒级配调整、混凝土稠度和强度试验研究。结果表明：随着铁尾矿砂取代天然砂取代率的提高,其细度模数逐渐增大,过粗颗粒逐渐增多,级配曲线逐渐偏向右下角。选取一定比例的天然砂与铁尾矿砂混合后,颗粒级配得到明显改善;当铁尾矿砂的取代率为50%时,混凝土拌合物的工作性良好,达到了预拌混凝土大流动性的施工要求;掺入铁尾矿砂的混凝土28 d抗压强度高于普通混凝土,且随着尾矿砂取代率的递增,混凝土28 d抗压强度也递增,但劈拉强度表现出递减趋势。     

机制砂级配对C80混凝土性能影响研究

为满足C80混凝土在冻结井筒井壁中应用要求,通过现场配比试验,研究了机制砂级配特征,及其对砂浆流变性能、C80混凝土坍落度、扩展度、抗压强度等参数的影响。试验结果表明,在石粉掺量5%的水洗石灰石机制砂条件下,按照细度模数为2.62配比的C80混凝土具有良好的工作性能,28d抗压强度和劈裂抗拉强度分别为83.8MPa和4.74MPa。现场取芯法检测结果表明,以此试验结果进行C80混凝土井壁配比浇筑后,高性能混凝土强度值超过设计值的1.15倍。     

基于正交设计的大流动性自燃煤矸石全轻混凝土试验研究

为了实现大流动性自燃煤矸石全轻混凝土的配制要求,采用正交试验分析了粉煤灰取代率、减水剂掺量、砂率3个配合比因素对自燃煤矸石全轻混凝土拌合物工作性及硬化强度的影响.研究结果表明:粉煤灰取代率对拌合物工作性及硬化强度的影响最显著,其次是减水剂掺量和砂率.用粉煤灰取代率15％、减水剂掺量0.72％、砂率42％为参数进行配合比设计时,可使设计强度为C20的自燃煤矸石全轻混凝土在保持拌合物粘聚性和保水性良好的前提下,既实现预拌混凝土大流动性的目标(H＞160 mm),又保证了硬化混凝土具有较高的强度.研究结果对进一步探索预拌全轻混凝土提供了理论参考.     

利用脱硫灰渣和粉煤灰开发充填胶凝材料及在金川矿山应用

为了降低充填采矿成本,在固结粉胶凝材料开发的基础上,本文利用脱硫灰渣和粉煤灰废弃物资源,开发棒磨砂粗骨料充填胶凝材料。首先对棒磨砂骨料进行粒径级配分析。分析结果表明:棒磨砂含泥量(-75μm)小于8%,满足棒磨砂骨料规定的含泥量,但+3.2 mm颗粒粒度含量大于3%,粗颗粒含量较多;然后开展料浆浓度78%,胶砂比1:4棒磨砂胶结充填体强度正交试验,由此获得胶凝材料配方为:生石灰3%、脱硫灰渣18%、粉煤灰15%、芒硝5%、NaOH1.5%、矿渣微粉57.5%,其胶结充填体3 d、7 d、28 d强度分别达到1.57 MPa、3.64 MPa、7.12 MPa,满足胶结充填体强度要求。研究结果显示,芒硝和NaOH对胶结充填体早强作用明显,但芒硝对后期强度增长不利,而NaOH对后期强度影响不显著。在物料协同作用下,粉煤灰和脱硫灰渣对充填体早期强度增长不利,脱硫灰渣有助于充填体后期强度增长;粉煤灰对28d强度影响呈现下降趋势;同时粉煤灰有助于提高充填接顶率。该充填胶凝材料已经在金川龙首矿应用,由此获得显著的经济效益和环保效益。     

高钙粉煤灰地质聚合物的制备及耐久性研究

以新疆某电厂高钙粉煤灰为原料,水玻璃为碱激发剂制备了高钙粉煤灰地质聚合物胶凝材料。研究了水玻璃掺量、水胶比、水玻璃模数等对高钙粉煤灰地质聚合物抗压强度的影响,并对制备的聚合物材料进行了耐久性研究。结果表明,以高钙粉煤灰为原料,水玻璃（模数为1.1）掺量为8%、水胶比0.37、标准养护条件下,制备的高钙粉煤灰地质聚合物3 d、7 d和28 d抗压强度值分别为23.0 MPa、33.3 MPa与51.7 MPa。对所制备的地质聚合物进行耐久性研究表明,高钙粉煤灰地质聚合物所有龄期抗压强度均优于42.5水泥胶砂的强度,同时120 d龄期时能够到达83.3 MPa的高强度。      

隧道衬砌统砂石混凝土的试验研究

利用破碎机将石灰石石块破碎,得到最大粒径不大于15 mm、级配合理的统砂石,配制出隧道衬砌混凝土,在砂率38%时,混凝土28d抗压强度可达36.8 MPa,其抗渗性要高于普通混凝土。探讨了统砂石用于隧道衬砌混凝土中的可行性。     

基于均匀试验与智能算法的全固废充填胶凝材料制备

为了制备满足矿山要求的超细尾砂全固废充填胶凝材料, 基于均匀设计方案, 开展了全固废充填胶凝材料激发剂配比的胶结体强度试验, 结果表明, 矿渣粉配比量为全尾砂胶结充填体7 d及28 d抗压强度的主要影响因素, 脱硫石膏配比量对充填体7 d抗压强度影响较大, 而钢渣配比量影响28 d抗压强度。建立了胶凝材料配比优化模型, 利用智能算法的全局寻优, 获得低成本全固废充填胶凝材料最优配比为: 脱硫石膏20%、钢渣微粉33%、粉煤灰25%、矿渣微粉22%, 材料成本为34.92元/m³;根据该配比进行了室内制备试验, 结果显示, 充填体7 d和28 d抗压强度分别达到1.38 MPa和3.56 MPa, 并且随着反应龄期增加, 该材料体系中C-S-H凝胶和钙矾石的质量损失从3.64%增加到8.7%, 充填体强度呈增加趋势。采用该方法制备的胶凝材料能满足矿山要求。     

粉煤灰对煤矿充填膏体性能的影响

为探讨粉煤灰对煤矿充填膏体性能的影响,试验采用坍落度试验和流变试验综合评价膏体流变性,通过干缩变形研究其长期稳定性及对接顶性能的影响,研究了水泥、煤矸石用量及膏体浓度不变的情况下粉煤灰掺量64.2%~69.8%,膏体流变性、泌水率、抗压强度和干缩率的变化情况。结果表明:1随粉煤灰掺量的增加,膏体流变性减弱,黏聚性增强,泌水率减小。2随粉煤灰掺量的增大,不同龄期膏体抗压强度变化不同,3 d强度变化不大,在0.5 MPa左右;7 d强度呈先增后降的趋势,在66.7%掺量时最大达到2.5 MPa;14 d强度于67.8%掺量前在4 MPa上下变化,在68.9%掺量时达到6.9 MPa;28 d强度发展缓慢,与14 d变化趋势相似。7~14 d水化作用显著,强度增长量能达到28 d强度的40%~60%。3膏体的干缩量随粉煤灰用量增加而减小,与龄期近似满足对数关系。且膏体干缩量曲线160 d开始趋于平稳,干缩率不超过0.2%。     

煅烧煤矸石粉掺合料制备及对混凝土性能影响

通过胶砂强度评价法,确定煅烧煤矸石粉掺合料最佳制备工艺条件为:煅烧温度750℃、恒温2 h、研磨3 min;在此基础上,研究煤矸石掺合料与其他掺合料复掺比例对混凝土工作性、抗压强度、抗冻性的影响。结果表明:煅烧煤矸石粉与矿粉或粉煤灰最佳复掺比例为3∶7,与粉煤灰复掺,混凝土塌落度值、7 d、28 d抗压强度高于与矿粉复掺。与粉煤灰复掺,冻融循环次数可达550次;与矿粉复掺,冻融循环次数达到500次。综合各项指标,煅烧煤矸石粉与粉煤灰的相容性优于与矿粉之间的相容性,二者复合使用,既能改善混凝土拌合物的工作性,又能保证混凝土强度。     

煤矸石基免烧砖制备工艺及力学性能研究

为了有效地提高煤矸石资源化利用水平，针对抚顺矿区的煤矸石资源，在分析其化学成分和矿物组成基础上，采用煤矸石作为主要原料，辅以水泥、天然砂、粉煤灰及添加剂研究制备免烧砖。通过调整原料配比和成型压力，研究不同制备条件下免烧砖的微观结构特征和物理性能差异，如密度、含水率、抗压强度和抗折强度。通过正交试验获得优化原料质量配比和工艺参数分别为:东舍场煤矸石40%，天然砂42%；西舍场煤矸石70%，天然砂12%；汪良舍场煤矸石50%，天然砂32%；其它相同参数分别为粉煤灰5.14%、水泥12.86%、减水剂0.05%、水10%，成型压力20 MPa，常温养护28 d。获得的煤矸石基免烧砖性能符合JC/T 422—2007《非烧结垃圾尾砖》MU25标准要求，其中最高抗压强度和抗折强度分别为52.70 MPa和4.93 MPa。      

燃煤电厂高盐脱硫废水固化基础实验

脱硫废水零排放背景下,常规的蒸发和结晶工艺无法有效避免二次污染,提出了一种脱硫废水烟气浓缩及水泥化固定的技术路线。在烟气浓缩塔中,利用部分电除尘器后的烟气对脱硫废水进行蒸发浓缩,浓缩后的脱硫废水与水泥、粉煤灰等材料拌合后制得固化体,从而实现污染物的水泥化固定。实验将模拟高盐水与水泥、粉煤灰和河砂拌合,制得固化体,养护至特定龄期后,对其抗压强度和结合氯离子能力进行检测。通过控制单变量的方法,实验探究了不同组分材料的配比对固化体的抗压强度和结合氯离子能力的影响,并利用XRD对固化体粉末进行了产物表征。结果表明:在水泥配比为1.08时固化体的抗压强度最高,粉煤灰配比大于0.25后固化体的抗压强度提升明显,模拟高盐水配比越大,固化体的抗压强度越低,河砂量对固化体的抗压强度影响小。实验中制得的固化体在养护28 d后,其抗压强度值在30 MPa以上,能达到《混凝土路缘石》标准中路缘石的最低抗压强度要求。随着水泥配比的增大,固化体的结合氯离子能力增大21.7%,且受水泥水化所需水量的限制,其增大趋势渐缓;由于粉煤灰在水化过程中的产物与氯离子生成的Friedel’s盐量较少,随着粉煤灰配比的增大,固化体的结合氯离子能力仅增大4.9%。XRD的结果验证了水泥固化过程中Friedel’s盐的存在。     

粉煤灰对水泥土力学性能的影响

以粉煤灰掺量、比表面积、养护方式及硫酸盐质量分数为影响因素,研究掺入粉煤灰后水泥土抗压强度和抗硫酸侵蚀性的变化规律,利用扫描电镜观察粉煤灰水泥土的微观结构。结果表明,在水泥掺量20%的条件下,随粉煤灰掺量增加,水泥土各龄期抗压强度增大,但增大幅度逐渐减小。龄期7 d时,粉煤灰比表面积增大对水泥土抗压强度有显著影响,龄期28 d和60 d时,粉煤灰比表面积增大对水泥土抗压强度影响不显著。水中养护对水泥土前中期的抗压强度有促进作用,对后期强度有一定的抑制作用。在硫酸盐侵蚀条件下,随着粉煤灰掺量的增加,抗压强度逐渐增大,强度损失率逐渐下降,粉煤灰掺量为10%,水泥土在3%Na2SO4和5%Na2SO4溶液中强度损失率分别为24%、35%,相较不掺粉煤灰的水泥土抗压强度损失率降低42.1%、28.2%。微观结构显示,粉煤灰能够改善水泥土内部结构,增加结构致密性。     

利用电厂粉煤灰制备蒸养标准砖

利用包头地区电厂粉煤灰、少量水泥、河砂,在碱性复合激发剂存在的情况下通过湿热养护工艺制成承重标准砖。试验采用单因素试验设计,得到粉煤灰掺量58.3%的粉煤灰砖,湿热养护28 d抗压强度18.7 MPa,抗折强度3.4 MPa。对影响砖体强度的几个主要因素进行了分析。     

某钒钛磁铁矿尾矿微粉对自密实混凝土性能的影响

为了拓展某钒钛磁铁矿尾矿的应用领域，选用该钒钛磁铁矿尾矿微粉等体积替代粉煤灰制备C₃₀、C₃₅自密实混凝土，研究了其对混凝土工作性能、力学性能、体积稳定性、水化热的影响。结果表明：钒钛磁铁矿尾矿微粉等体积替代粉煤灰，V漏时间减少，扩展度提高，T500用时和J环差值均减少，施工性能得到改善；尾矿微粉混凝土早期强度高于使用粉煤灰配制的混凝土，28 d的混凝土抗压强度达到设计要求，56 d的混凝土体积收缩率都在可控范围内，尾矿微粉胶凝体系7 d累积水化热较粉煤灰胶凝体系略低。     

某钒钛磁铁矿尾矿微粉对自密实混凝土性能的影响

为了拓展某钒钛磁铁矿尾矿的应用领域,选用该钒钛磁铁矿尾矿微粉等体积替代粉煤灰制备C₃₀、C₃₅自密实混凝土,研究了其对混凝土工作性能、力学性能、体积稳定性、水化热的影响。结果表明：钒钛磁铁矿尾矿微粉等体积替代粉煤灰,V漏时间减少,扩展度提高,T500用时和J环差值均减少,施工性能得到改善;尾矿微粉混凝土早期强度高于使用粉煤灰配制的混凝土,28 d的混凝土抗压强度达到设计要求,56 d的混凝土体积收缩率都在可控范围内,尾矿微粉胶凝体系7 d累积水化热较粉煤灰胶凝体系略低。