水泥-粉煤灰-水玻璃注浆材料强度影响因素试验研究

为研究不同配比水泥-粉煤灰-水玻璃注浆材料结石体抗压强度的变化规律,在正交实验设计原则指导下,确定了影响浆液性能的水固比、粉煤灰掺量、水玻璃添加比例三个因素以及各因素的水平,设计了正交实验方案,测试了结石体抗压强度。通过极差和方差分析了各因素对抗压强度的影响规律,最终得出水固比0. 8∶1、粉煤灰掺量20%、水玻璃添加比1%的浆液结石体强度性能最好。采用多元非线性回归法建立结石体28d强度与三因素之间定量关系的基础上,分析浆液固化过程和结石体SEM图像,阐明了三因素对结石体强度的影响机理,认为粉煤灰掺量超过20%会减少氢氧化钙(CH)六方晶体的析出,水固比的增大会稀释浆液,直接导致浆液凝结速度变缓,水玻璃添加比过大一方面会导致浆液凝结过快,其他物料不能充分反应,另一方面会抑制氢氧化钙(CH)的生成,导致强度降低。     

采煤沉陷区充填治理粉煤灰-建筑骨料浆液性能研究北大核心

为了将采煤沉陷区充填治理与固废利用有效结合,以粉煤灰及建筑固废为原料制成充填浆液,研究不同配比、不同类型浆液的物理力学性能。结果表明:粉煤灰水泥浆液流动度随水固比减小及粉煤灰占比的增加而降低,粉煤灰本身结构与性质对浆液性能影响大;各组浆液结石率最小值为93.7%,最大值为97.3%;浆液结石体各龄期抗压强度均随水固比减小而增加,28、90 d抗压强度最大值分别达3.95、8.15 MPa;水泥占比对结石体抗压强度影响明显,当水泥:粉煤灰从2∶8增长到2.5∶7.5时,结石体抗压强度平均增长率为81.2%,当水泥∶粉煤灰从2.5∶7.5增长到3∶7时,结石体抗压强度平均增长率分别为25.5%;研究所配建筑骨料浆液具有适宜的流动度和较高的结石率,且28、90 d结石体抗压强度平均值相比基础粉煤灰水泥浆液增幅分别为61.3%、27.6%;结石体早期结构致密度低、分布疏松,后期随着Ca(OH)_(2)、AFt及凝胶等产物不断生成,内部密实度增加,骨料的加入进一步增加体系的密实性,使得结石体抗压强度值增加。     

煤矿采空区水泥粉煤灰充填材料试验研究

结合煤矿采空区治理工程实例,通过室内试验系统分析水泥、粉煤灰浆液在不同粉煤灰掺入量、水固比和速凝剂掺入组合情况下的浆液性能及参数,并通过现场取样对浆液结石体强度衰减进行比较,得出浆液粉煤灰掺入量不得大于80%、水固比为(0.7∶1)～(0.8∶1)、水玻璃掺入量为1%～3%的结论,以指导工程实践。     

高掺量粉煤灰注浆材料在采空区治理中的应用

为减少矿山在综合治理工作中的成本问题,进行“粉煤灰掺量水泥注浆材料配比”实验研究。设计正交实验进行粉煤灰-水泥注浆材料析水率、结实率、抗压强度研究,对各实验方案可行性进行研究,优选出最优方案并进行现场工业实验研究。研究表明:固相比为单轴抗压强度的主要影响因素,水固比为析水率、结实率的主要影响因素,水玻璃掺量对试件抗压强度无显著影响;进行不同固相比、水固比、养护龄期条件下强度的变化模型构建,固相比、水固比、养护龄期与强度呈正相关,固相比系数值最大,表明固相比对强度的影响最为显著;选择使用二级粉煤灰,固相比4∶6、水固比1∶1.4的方案最优,并进行工业实验,均满足现场需求。目前该矿山正逐步将此法推广到矿山其他充填接顶区域。     

地面注浆加固顶板高掺量粉煤灰水泥浆液材料性能研究

针对垮落带直覆下采煤破碎顶板低强度加固特点,基于粉煤灰对水泥浆液性能影响,采用室内静置试验方法,分别对不同水泥粉煤灰比例的浆液进行了优化试验并得出最优强度和流动性配比。试验结果表明,水泥浆液的抗压强度和流动度随固相比的减小(粉煤灰掺量增大)而降低,但凝结时间随之延长及结石率随之增大;硬化体早期强度较低,后期强度有明显增长。当固相比为2∶8时,水泥和粉煤灰的物理化学反应良好,流动性能整体上较好,结石体强度在1MPa以上,凝结时间也较长。研究成果在许疃矿7228工作面垮落带直覆下采煤地面注浆加固工程中取得了良好的应用效果。     

采空区治理再生骨料浆液物理性能及长期强度特性研究北大核心

为解决部分地区采空区充填材料供应不足,以城市建筑固废为原材料,加工成再生骨料,代替部分粉煤灰制成新型充填浆液,测试其物理性能及不同养护条件下强度特性。结果表明:新型充填浆液凝结时间满足注浆要求,随着骨料比例的增加,浆液结石率呈减小趋势、流动度呈增加趋势;当水固比为1∶1.2,再生骨料代替粉煤灰比例在50%以下时,浆液结石率、流动度均良好,当代替比例大于70%时,浆液有离析现象;2组浆液结石体28 d抗压强度都远大于2MPa、90 d长期强度值最小为3.59 MPa、最大值可达7.93 MPa,纯水泥粉煤灰浆液结石体各龄期抗压强度大于其它添加再生骨料的组别;同配比时,结石体短期抗压强度值水下养护大于标准养护。水固比为1∶2和1∶3的高浓度浆液,物理性能良好,长期强度值最大可达15.94 MPa。结合研究结果,分析论述了不同采空条件下浆液配比的优选,并应用于实际采空区充填治理工程。     

低黏度水玻璃化学注浆材料试验研究

为解决煤矿深部基岩段微裂隙和孔隙性含水地层注浆困难的问题,对溶液型水玻璃化学注浆材料进行了研究。采用正交试验研究了水玻璃模数、水玻璃体积分数、乙二醇二乙酸酯体积分数对浆液胶凝时间、黏度及浆液固砂体抗压强度的影响。正交试验表明:影响浆液胶凝时间最显著的因素为乙二醇二乙酸酯体积分数;影响浆液黏度及固砂体抗压强度最显著的因素皆为水玻璃体积分数。试验结果表明:采用乙二醇二乙酸酯作为水玻璃的胶凝剂可以得到结石体强度较高(约1MPa)、胶凝时间可调(5~30 min)、黏度较低(≤6 mPa.s)的新型水玻璃浆液。     

粉煤灰对注浆材料性能的影响

介绍了粉煤灰对水泥－水玻璃浆液凝胶时间和固结体抗压强度的试验方案及结果。文中指出，适量掺加粉煤灰可提高水泥－水玻璃浆液结石体的后期强度，其早期强度虽受影响但可采取一定的措施加以补偿；大量掺加时该浆液仍具有结石率高、凝胶时间可调等特性，并可大幅度降低浆液成本。     

粉煤灰改性水泥-水玻璃双液注浆性能试验研究

为解决传统水泥-水玻璃双液浆结石体后期抗压强度下降的问题,采用理论分析、实验室试验和现场观测的手段进行了双液体系中活性工业废渣粉煤灰部分替代水泥的试验,研究了掺入30%~50%粉煤灰对浆液凝胶时间及结石体抗压强度的改性作用。研究结果表明:粉煤灰改性后的浆液凝胶时间增大,可缓解浆液凝胶过快;粉煤灰的活性作用提高了结石体的后期强度,其中掺入50%的粉煤灰,结石体在2年后的强度可提高15%以上。     

基于李村煤矿破碎顶板注浆支护材料的改性试验

为了提高李村煤矿混凝土锚喷加固破碎顶底板过程中的稳定性问题,从注浆材料的特性方面进行了试验设计。分别通过测试浆液泌水率、流动度、初凝与终凝时间以及结石体的28 d抗压强度,按照矿井注浆要求对各组试验进行特性分析,最终得出新型矿井注浆材料的最佳试验配比为水固比0.6:1,胶固比1:2,钢渣微粉质量分数50%,速凝剂与浆液体积比0.5:1的比例配置硅酸盐水泥、钢渣微粉、速凝剂与羟乙基纤维素混合浆液。采用这种配比能够实现矿井破碎煤岩体的有效加固,能够有效治理工作面片帮与冒顶。     

水玻璃对地质聚合物抗压强度及孔结构的影响

采用正交试验研究了水固比、碱激发剂的固含量与模数对地质聚合物抗压强度和孔结构的影响。结果表明:水固比在0.48~0.68、碱激发剂固含量在36%~40%范围内的调整将对地质聚合物的孔结构(孔隙率、孔径分布)和抗压强度产生明显影响。降低水固比有利于减少有害孔和多害孔,适当提高碱激发剂的固含量有利于颗粒中铝硅玻璃相的溶解,促进凝胶相的生成,使得微观结构均匀而致密,抗压强度得以提高。地质聚合物的抗压强度与孔隙率符合Y=844.27·exp-8.06X的指数关系。当水固比、碱激发剂的固含量和模数分别为0.48、40%和1.4时,地质聚合物的孔隙率最低,为34.37%,28 d抗压强度最高,为53.13 MPa。     

NaAlO2激发对旋喷用固废基浆料固化性能的影响研究

将高压旋喷注浆技术应用于在役尾矿库库底的防渗加固具有施工简单、成本低的优点。以固废基矿渣钢渣水泥作为旋喷注浆材料胶结细铜尾砂为研究对象，设置不同的水固比和尾砂掺量模拟旋喷注浆工艺参数，通过测定砂浆凝结时间和固结体抗压强度评价固废基胶凝材料替代水泥的可行性，在此基础上，研究不同添加量NaAlO2激发剂对砂浆的促凝效果和促凝机理。研究结果表明固废基矿渣钢渣水泥胶结尾砂抗压性能优异，但凝结时间过长；NaAlO2是有效的凝结时间调节剂，设定水固比为0.3，铜尾砂掺量60%时，NaAlO2最佳使用量为0~1%，初凝时间可降至4~8 h；NaAlO2水解产生的NaOH和Al(OH)3凝胶提高了体系的碱度，促进了AFt和C—S—H的形成和交错生长，从而加速固结体硬化，缩短凝结时间。     

磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度和水化特性研究

为实现磷石膏、磷渣固废材料的再生利用,提高工业固废的利用率,以磷石膏、磷渣作为主要原料,采用水玻璃、水泥熟料和磷石膏共同激发磷渣活性制备磷石膏—磷渣基复合胶凝材料。 分别探讨磷石膏掺量、水玻璃掺量和磷渣粉磨制度对磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度的影响;并运用 SEM、XRD 分析磷石膏—磷渣基胶凝材料硬化体的微观结构及组成形貌。结果表明:磷石膏掺量低于 50%时,复合胶凝材料各龄期强度与磷石膏掺量成反比;当 m(磷石膏) ∶ m(磷渣) ∶m(熟料)= 20 ∶72 ∶8,水玻璃掺量为 1. 5%时,胶凝材料 28 d 抗压、抗折强度均达到最大值,分别为 43、6. 3 MPa; 较单独粉磨磷渣与水泥熟料而言,混合粉磨制度会产生“微介质效应”,有利于提高复合胶凝材料强度;复合胶凝材料主要水化产物为 C—S—H 凝胶与钙矾石,钙矾石与未溶解的磷石膏作为骨架被生成的 C—S—H 凝胶包裹、充填、交织在一起,形成致密结构;复合胶凝材料用于替代水泥作为矿区充填材料时推荐磷石膏掺量为 20% ~ 40%。     

不同强化条件下的再生骨料强化探讨

文章通过纯水泥浆、水泥外掺硅粉浆液、水泥外掺粉煤灰浆液、10%水玻璃溶液和4‰PVA溶液5种不同化学浆液对再生骨料进行强化处理,再生骨料的物理特性均有所改善,但在制成混凝土试块后,抗压和抗折强度变化不一,其中效果最好的是经10%水玻璃溶液处理过的再生骨料混凝土,而经水泥外掺粉煤灰浆液处理过的再生骨料混凝土抗压强度反而降低。     

高水充填材料抗压强度研究

高水材料作为煤矿开采充填材料具有很多优点,但目前关于水固比3∶1以上的材料强度研究较少。文章初步研究了原材料配比、水固比、研磨时间对高水材料抗压强度的影响规律。结果表明:水固比为3∶1的条件下,A料B料配比为1∶0.8时高水材料结石体强度最高,为3.11MPa;当水固比为5∶1时,结石体强度大幅度降低,但随A料B料配比增加,结石体抗压强度逐渐增加。A料研磨时间为10min、B料研磨时间为30min的组合,结石体抗压强度最高,3天单轴强度为1.23MPa。     

尾矿矿渣制备地质聚合物材料工艺条件的研究

以矿渣和尾矿为主要原料,氢氧化钠为激发剂,工业液体硅酸钠作结构模板剂,制备了无机矿物聚合物材料,分别对不同制备条件的地质聚合物的7 d抗压强度进行测试。结果表明,尾矿质量为矿渣质量的80%时所得到的产品的抗压强度最大,为45.10 MPa。Na2SiO3与NaOH的质量比为50%∶50%时所得到的产品的抗压强度最大,为63.79 MPa。固液比为0.35时所得到的产品的抗压强度最大,达38.35 MPa。养护期为14 d时所得到的产品的抗压强度最大,达71.25 MPa。加入钢渣量为固体总量20%时抗压强度最大,为61.86 MPa。     

碱矿渣水泥及其对铅锌尾砂的固化效果

通过水泥净浆强度试验和水泥-尾砂浆体流动性及其固化体的强度试验,确定了适宜于尾砂固化的碱矿渣水泥的较好的配合比,和尾砂固化中碱矿渣水泥的适宜掺量。采用低模数水玻璃,按14%与矿渣粉配合得到的碱矿渣水泥,可以获得较好的净浆硬化体抗压强度,最高可达3 d 69.6 MPa,7 d 84.0 MPa,28 d 91.8 MPa。在水泥-尾砂浆体固含量相同的情况下,碱矿渣水泥-尾砂浆体的流动性明显优于硅酸盐水泥-尾砂浆体的流动性,碱矿渣水泥-尾砂固化体强度高于硅酸盐水泥-尾砂固化体强度,尤其是后期强度更加明显。而在控制尾砂浆体流动度相同的情况下,前者固含量可以高于后者2%。SEM对水泥-尾砂固化体内部微观结构的观察表明,碱矿渣水泥-尾砂固化体内部结构显示出明显的胶结特征。固化体内部孔结构的MIP测定结果也表明,碱矿渣水泥用量增加时固化体总孔隙率减小,孔隙中大孔比例减少,小孔比例增加。综合水泥-尾砂浆体流动性和固化体强度两方面的试验结果,可以认为碱矿渣水泥比普通硅酸盐水泥更适合于用作尾砂胶结材料。     

含稀土尾矿制备无机矿物聚合物的试验研究

将含有稀土元素的尾矿作为掺合料制备新型无机矿物聚合物,通过对其砂浆试件各性能测试来探索其制备的工艺条件,结果表明,当尾矿掺量为30%,水玻璃模数为1.2,水玻璃掺量(以Na2O计)为4.5%时,液固比为0.6时试件的强度最大抗压强度达到48Mpa,抗折强度达到6.8Mpa