湿法研磨激发制备硅灰水泥净浆的力学性能研究

为了减少硅灰在运输过程中因增密带来的负面影响。采用湿法研磨来降低硅灰的粒径大小,以提高其活性,同时研究了不同研磨转速(150和250 r·min^-1)和水磨时间(5、10、15、20和25 min)对硅灰制备水泥净浆力学性能的影响。采用SEM扫描电镜、X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪等手段,探究了水泥净浆的微观结构、水化产物和官能团的变化。结果表明,在转速250 r·min^-1、水磨20 min的条件下,硅灰的7和28 d的抗折强度和抗压强度能够显著提高,尤其是早期(7 d)的分别比基准组提升了18.4%和15.8%。说明,湿法研磨能够有效减少硅灰的团聚现象,显著改善硅灰的填充效应和火山灰活性,提高水泥净浆的力学性能。     

大掺量矿渣全尾砂固结剂早强性能与机理研究

为测试大掺量矿渣全尾砂固结剂的早强性能和探究其早强机理,以矿渣水泥为对照,设计实施了胶砂实验和胶凝材料净浆实验,进行了单轴抗压强度测试、扫描电镜和X射线衍射分析。结果表明:全尾砂固结剂比矿渣水泥具有更高的早强性能;与矿渣水泥相比,以全尾砂固结剂制备的试块内存在更多的钙矾石、硅铝酸钙和水合硅酸钙凝胶;全尾砂固结剂配制的料浆中相对较高的碱环境、硫酸根的存在提高了矿渣的火山灰活性是全尾砂固结剂具有早强性能的主要原因。     

矿渣-钢渣基胶结剂固化—稳定化含铅尾砂

为考察将含铅尾砂固化—稳定化后充填到地下水活动范围的方式含铅尾砂的可行性,以矿渣、钢渣等工业固体废弃物制成胶凝材料(冶金渣胶凝材料),考察其对铅离子的固化作用。结果表明,冶金渣固化体试样铅浸出浓度明显低于水泥固化体试样,冶金渣固铅试样28 d龄期抗压强度接近水泥固铅试样的2倍,且冶金渣固铅试样56 d龄期后铅浸出浓度和抗压强度保持稳定。XRD和IR分析结果表明,冶金渣净浆试样中不仅钙矾石含量高于水泥,而且硅氧四面体链接比水泥复杂,存在类沸石相结构,是冶金渣固铅性能好的原因。     

高性能纳米孔硅质隔热材料制备

以水玻璃为主要原料,掺入硅酸铝纤维、硅灰、钛白粉和漂和漂殊等组分,采用溶胶-凝胶技术制备了纳米级孔隔热材料,探讨了pH值、硅灰和漂珠加入量等对材料性能的影响.材料性能测试结果表明,纳米级孔隔热材料导热系数低、抗压强度较高、线收缩率小、防水性好.     

垃圾焚烧飞灰制硫铝酸钙复合水泥基材料的耐久性

以垃圾焚烧(MSWI)飞灰为主要原料,烧制了硫铝酸钙(CSA)水泥.研究了单掺或复掺MSWI飞灰、石灰石粉(LI)、粉煤灰(FA)及矿渣粉(SL)的复合CSA水泥基材料的耐久性.结果表明,与单掺10％ MSWI飞灰的CSA水泥相比,复掺20％混合材的水泥抗压强度明显提高,尤其是复掺5％ LI和15％ SL;复掺20％混合材的CSA水泥基材料的干缩、抗碳化和抗硫酸盐侵蚀性能都有一定的改善,但对抗渗性略有负面影响;随着水化龄期增长,CSA水泥净浆试样的氯离子溶出量呈降低趋势,且长龄期后溶出量渐趋稳定.     

渠道修补用硅粉砂浆试验及其工程应用

概述渠道修补用硅粉砂浆及丙乳净浆界面处理剂性能.试验研究设计了一组基准砂浆组,三组掺加硅粉剂砂浆组,分别测试了砂浆的物理力学性能,包括抗压强度、抗拉强度、抗折强度、抗冲磨强度以及丙乳净浆处理界面后与原有混凝土(砂浆)及硅粉砂浆之间的粘结抗拉强度,提出渠道修补用丙乳净浆、硅粉砂浆参考配合比,给出了硅粉砂浆、丙乳净浆施工工艺技术,结合不同破损程度的渠道提出了不同的修补设计方法.     

搅拌站废浆对水泥水化的影响

本文将搅拌站废浆固液分离,研究了滤液和滤渣不同掺量下对水泥净浆3 d和28 d龄期抗压强度的影响,并对比了不同龄期浆体孔溶液的pH值,同时采用XRD和TG分析了其水化产物的变化。结果表明:滤液和滤渣都可以提高早期强度,但不利于抗压强度的继续增长;3 d龄期时试件孔溶液pH值基本上随滤液替代量增大而增大,但随滤渣掺量增加呈现减小趋势。XRD图谱表明随滤液替代自来水量的增加,C2S衍射峰强度有所减弱,说明滤液替代量增大加快了水化速率。热重分析结果显示滤液促进水泥水化并增快了C-S-H凝胶、钙矾石的形成,而滤渣主要是活性SiO2,消耗Ca(OH)2,反应生成C-S-H凝胶。     

硅灰在放射性废物水泥固化中的应用

硅灰是一种极细的火山灰质的高活性二氧化硅。本文主要介绍了硅灰的技术指标,对混凝土性能的影响以及与水泥的作用机理,并对水泥固化放射性废物的应用现状进行分析总结。研究表明,硅灰作为水泥固化的一种添加剂,它具有增强水泥固化体的性能、降低放射性核素的浸出以及提高核废物包容量的作用。     

深部奥灰水特性及其浓缩后在奥灰水害防治中的应用

减少矿井水排放、降低底板注浆费用,以深部奥灰涌出水改性底板注浆材料为研究对象,测试了矿井水的常规离子、悬浮物、微量元素,研究了矿井水加热浓缩后的水质变化特征,对比测试了浓缩矿井水改性黏土浆液和水泥净浆的水理和物理力学性能,并基于改性黄土的膨胀界限抗渗强度设计实施了工作面注浆工程。研究结果表明:矿井深部奥灰水有高矿化度、富含悬浮物、其他特殊物质不超标、高永久硬度等特征,其浓缩后有利于改性浆液的钙离子、硫酸根离子、氯离子等富集,不利于浆液改性的碳酸氢根离子浓度降低,用于改性黏土浆液使得双电层结构絮凝,提高了土样抗压强度,降低了渗透性,用于改性水泥净浆,水泥初凝时间缩短,1,3,28 d强度分别提高1.7~3.3,5.3~7.7,8.3~17.1 MPa。改性后黄土膨胀界限抗渗强度提高了19.5%,应用工作面在减少16%的注浆量下安全回采了煤炭资源。     

氧化石墨烯对水泥基材料力学性能的影响研究

采用改进Hummers法和超声波分散法制备氧化石墨烯(GO)片层分散液,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和热重分析(TGA)仪对GO-水泥砂浆复合材料进行表征,研究GO掺量与水泥砂浆复合材料抗压、抗拉强度的相关性,并从微观角度揭示GO掺量对水泥砂浆的调控机理。结果表明,GO最佳掺量为水泥质量0.1%,此掺量下复合材料的抗拉强度和抗压强度分别提高37.5%和77.2%。适量GO能促进水泥砂浆水化晶体生长,改变晶体尺寸和形状,实现对水泥砂浆微观结构的调控。     

矿粉和纤维对活性粉末混凝土工作和力学性能的影响

为研究硅粉和铁尾矿改性混凝土的基本特性,分别用硅粉和铁尾矿粉按照0～20%的比例替代水泥和河砂,并通过力学和氯离子侵蚀实验获得硅粉和铁尾矿粉的较优替代比;然后在此基础上,分别按照体积比为0～2%添加钢纤维、玄武岩纤维和剑麻纤维来改善混凝土的力学特性,结果表明：混凝土的抗压强度和抗拉强度随着硅粉和铁尾矿粉的增加先增后减,其中硅粉和铁尾矿粉的较优替代比分别为15%和10%。三种纤维都能有效地提高混凝土的抗压强度和抗拉强度,但降低混凝土的坍落度。掺入硅粉5%以及10%的铁尾矿粉可以提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能,但过多的铁尾矿粉对混凝土的抗氯离子侵蚀性能不利;玄武岩纤维比钢纤维和剑麻纤维能更好地提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能,SEM分析也获得相同的结论。     

煅烧煤系高岭土和硅粉用于混凝土的对比试验

用煅烧煤系高岭土细粉按一定比例等量取代水泥配制C50高性能混凝土,系统研究了硬化混凝土的力学性能和耐久性能。用工程常用的活性掺合料硅粉作平行试验进行对比,探讨煅烧煤系高岭土细粉代替硅粉用作混凝土活性矿物掺合料的可行性。试验结果表明,经700℃热处理得到的煅烧煤系高岭土具有相当高的水化活性,当掺量同为10%时,掺煅烧煤系高岭土混凝土具有良好的力学性能和耐久性能,而且其对混凝土抗折性能的增强效果优于硅粉。     

铁尾矿粉-硅粉矿物掺合料对混凝土性能的影响

将研磨后的铁尾矿粉末和硅粉分别按照3∶2和4∶1的比例制备了两种复合矿物掺合料替代水泥进行浆体和混凝土试样的制备。通过微观结构分析、强度和耐久性分析对铁尾矿-硅粉复合矿物掺合料浆体和混凝土的基本性能进行了研究,结果表明：随着复合矿物掺合料掺量的增加,试样的水化反应放热量、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性均逐渐降低;且加入铁尾矿粉可使的硬化浆体试块孔隙结构变大,导致混凝土的抗压强度和冻融耐久性降低;但增加硅粉的掺量可以提高试样的水化反应强度,降低Ca(OH)₂的含量,且硅粉水化反应生产的C-S-H凝胶也可以细化孔结构,从而改善混凝土的微观特性、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性;弥补铁尾矿粉对混凝土性能的负面影响。整体上,改性混凝土的抗压强度在普通混凝土抗压强的85%以上,能满足工程要求。     

高温干燥养护时间对铁尾矿基水泥胶砂力学性能的影响

为探究高温干燥养护时间对铁尾矿基水泥胶砂强度的影响,研究了不同铁尾矿粉磨时间下干燥养护时间对试件力学性能的影响,并结合XRD、SEM及EDS等微观手段分析水化产物种类、数量及结构特征。结果表明：①60 ℃干养可激发铁尾矿的火山灰活性,试件的力学性能与养护时间成正比。掺加粉磨时间1 h的铁尾矿,在60 ℃的温度下干养16 h可得到抗折、抗压强度达9.29 MPa、40.46 MPa的铁尾矿基水泥胶砂。②高温干养时长不影响铁尾矿基水泥净浆的水化产物种类,但是对水化产物的结构与数量以及水化产物覆盖程度有影响。随着高温干养时间的延长,净浆内部C—S—H纤维长度增加、数量增多,钙硅摩尔比减小,Ca(OH)2消耗更剧烈,水化产物明显变密实,表面几乎不含有害孔。     

掺超细循环流化床粉煤灰的水泥性能试验研究

通过对新拌水泥浆体的流变特性和水泥胶砂强度的测定,结合MIP与SEM等微观测试手段,研究了超细循环流化床粉煤灰(UCFA)对不同掺量循环流化床粉煤灰(CFA)水泥物理性能和力学性能的影响。结果表明:单掺CFA水泥的需水量较大,流动性差,强度下降明显;而用5%UCFA(最佳掺量)部分替代CFA,相比于单掺CFA水泥,需水量相应减少,流动度增加,水泥浆体的屈服应力τ₀和塑性黏度η值均有所减小,浆体的工作性能得到明显改善。30%粉煤灰掺量的水泥3 d强度提高6%;60%粉煤灰掺量的水泥28 d强度提高5%,达到32.5等级水泥要求;UCFA的掺入能够促进CFA水泥生成更多的钙矾石和C-S-H凝胶,改善硬化水泥浆体的孔隙结构,提高水泥强度。     

新型改性水泥砂浆喷涂堵漏风材料的特性研究

采空区漏风是影响煤层自然发火的重要因素,为提升封堵采空区漏风的效果,本文分析了改性水泥砂浆喷涂材料特点,通过试验研究胶粉、减水剂和速凝剂对改性水泥砂浆喷涂材料的干缩率、流动速度和初凝时间的影响,确定了一种新型改性水泥砂浆喷涂堵漏风材料,并进行压汞实验和现场应用试验新型材料的堵漏风效果。结果表明,在水泥∶粉煤灰∶硅灰∶砂子∶水的质量比为0.7∶0.2∶0.1∶1∶0.35的基准配比下,胶粉和减水剂掺量分别为0.030和0.003时,砂浆的干缩率较小,流动性较好;速凝剂掺量为0.003～0.006时,可将砂浆的初凝时间控制在5～10min内;新型改性水泥砂浆材料孔隙率为24.76%,结构致密,隔风性能优越;现场应用15d内巷道的平均百米漏风量由6.5m3/min降至0.7m3/min,采空区平均氧气浓度由12.6%下降至3.6%,并最终稳定在4%左右,堵漏风效果显著。     

表面活化煤矸石集料水泥砂浆性能试验研究

将煤矸石颗粒分别置于500℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、900℃、1000℃的温度中煅烧活化,然后按一定级配制作砂浆试件,测定其抗压、抗折强度,评定最佳的集料活化温度;根据基准砂浆流动度,研究不同活化煤矸石集料比例下减水剂的掺入量;测试不同养护龄期、不同活化煤矸石集料比例的水泥砂浆试块的立方体抗压强度与抗氯离子渗透性能,并分析了水灰比与砂浆强度的关系。研究表明,煤矸石集料的最佳活化煅烧温度为750℃左右;水泥砂浆流动度相同时,活化煤矸石集料比例的增大会增加减水剂的加入量;水泥砂浆试件的抗氯离子渗透性能随表面活化煤矸石集料的增加先增强后减弱,活化煤矸石集料比例为35%、水灰比为0.86~1.01时水泥砂浆的后期抗压强度与抗氯离子渗透性能均达到最佳状态。     

微硅粉性能表征与综合利用研究现状分析

微硅粉是硅铁和金属硅冶炼的副产物,凭借其优异和神奇的性能被广泛应用于冶金球团、特种混凝土、特种水泥、耐火材料、化工产品等领域。首先分析了微硅粉的理化性能,然后论述了微硅粉的形成过程、回收工艺、国内外应用研究的现状,最后指出了微硅粉综合化利用的发展方向。     

钢渣矿渣掺合料对水泥性能的影响

研究了钢渣的掺入量对水泥浆体性能的影响,以及钢渣单掺和钢渣与矿渣复掺对水泥胶砂强度的影响。结果表明:钢渣的掺入可以改善水泥浆体的流动性,凝结时间随钢渣掺量增加而延长。单掺钢渣时,水泥胶砂强度下降明显。钢渣与矿渣复掺会相互激发、相互促进水化,水泥胶砂强度变化不大,且钢渣在复合粉中的比例为20%,替代水泥量为50%时,28 d强度已超过基准样。     

矸石膏体充填体控制地表沉陷力学性能试验研究

针对膏体充填体在煤矿采空区特殊环境下(高温、高湿、高应力、高密闭)所表现出的力学特性, 运用现场取芯、室内试验等方法开展了矸石膏体充填体力学性能研究, 揭示了充填膏体力学特性(抗拉强度、单轴压缩强度、弹性模量、泊松比)随时间的变化规律, 并运用最小二乘法建立了各力学参数与时间的回归方程。结果表明, 采空区特定的环境条件有助于充填体内部各化学物质的充分反应, 使充填体胶凝性增强, 且充填膏体在承载时抗变形能力强, 能够很好控制地表沉陷。