钒钛铁尾矿复合胶凝材料的制备及性能

为促进钒钛铁尾矿高质量、规模化地有效利用,以钒钛铁尾矿为主要原料制备复合胶凝材料,采用粒度分析、力学性能测试、X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)测试等手段,研究了钒钛铁尾矿粉磨特性、掺量对复合胶凝材料性能影响及复合胶凝材料的水化机理。结果表明：粉磨30 min的钒钛铁尾矿比表面积达到400 m²/kg,其28 d活性指数接近70%;当钒钛铁尾矿掺量为27%,胶砂比为1∶3,水胶比为0.4时,所制备的复合胶凝材料3 d和28 d抗压强度分别为14.9 MPa和32.6 MPa,标准稠度为32.6%,凝结时间为125 min(初凝)和396 min(终凝),复合胶凝材料净浆试样14 d的收缩值较同龄期P·O 42.5水泥净浆试样收缩值低51.8%;在标准养护条件下,复合胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶、Ca(OH)₂、Mg(OH)₂和钙矾石(AFt),钒钛铁尾矿水化反应后残余矿物相石英和透辉石颗粒与水化产物的凝聚效应为复合胶凝材料的强度提供了保障,透辉石水化生成Mg(OH)₂对胶凝体系早期自...     

高钛重矿渣纤维混凝土力学性能试验研究

考虑纤维掺量、水胶比和粉煤灰掺量3个主要因素,采用正交试验设计20组高钛重矿渣纤维混凝土试件,结合SEM分析研究纤维掺量、水胶比等因素对高钛重矿渣纤维混凝土力学性能的影响。试验结果表明:水胶比对高钛重矿渣混凝土的抗折与抗压强度影响最大;玄武岩纤维可以显著提高高钛重矿渣混凝土抗折强度,塑钢纤维可以明显提高高钛重矿渣混凝土抗压强度。当水胶比为0.32,玄武岩纤维掺量1 kg,粉煤灰掺量5%时,高钛重矿渣纤维混凝土抗折强度为5.61 MPa,比未掺纤维的高钛重矿渣混凝土提高10%。当水胶比为0.34,塑钢纤维掺量2 kg,粉煤灰掺量5%时,高钛重矿渣混凝土的抗压强度为60.45 MPa,达到GB50010—2010《混凝土结构设计规范》规定的C55等级。     

含铁尾矿砂混凝土抗碳化性能试验研究

研究了碳化环境下含铁尾砂混凝土的抗碳化性能及抗压强度变化规律。通过设计正交试验对水胶比、铁尾矿砂掺量以及胶凝材料用量三个因素进行分析讨论。结果表明:水胶比和铁尾矿砂掺量是影响含铁尾砂混凝土抗碳化性能最主要的因素。铁尾矿砂掺量越大,混凝土越容易碳化,而水胶比为0.4的混凝土抗碳化性能最佳。微结构表明,随着水化过程的进行,水化产物钙矾石和水化硅酸钙凝胶交织生长并形成致密的结构,碳化后钙矾石分解成方解石,导致结构致密性显著降低。     

地聚合物混凝土配比及力学性能研究

混凝土是巷道支护过程中的重要建筑材料,然而混凝土在巷道施工中常常出现质量问题,为了不影响正常生产,需要对其进行修补。地聚合物混凝土凝结时间快,早期强度高,界面结合能力强,耐高温性和抗冻性强,耐腐蚀性良好,具有用作修补材料的潜力。以粉煤灰和矿粉为原料,Na₂SiO₃溶液和NaOH为碱激发剂制备地聚合物胶砂,研究不同的碱激发剂模数（1.0、1.2、1.4）和掺量（10%、15%、20%）对不同龄期胶砂力学性能的影响。结果表明：当碱激发剂模数为1.2,碱掺量为15%时,胶砂强度达到最大值。设计正交试验,研究了不同水胶比（0.45、0.50、0.55）、粉煤灰掺量（30%、50%、70%）和砂率（30%、35%、40%）对不同龄期地聚合物混凝土的工作性能和力学性能的影响。结果表明：粉煤灰掺量对抗压强度影响最为显著,水胶比次之,而砂率对强度发展几乎没有影响。最优的配合比为水胶比为0.50,粉煤灰掺量为50%,砂率为35%。     

粒度分布对大掺量矿渣、钢渣胶凝体系抗压强度影响的灰色关联分析

为了能够更好地大量利用矿渣、钢渣制备高强建筑材料,实验采用灰色关联分析方法研究了矿渣、钢渣的粒度分布对大掺量矿渣、钢渣胶凝体系抗压强度的影响.矿渣和钢渣掺量分别占胶凝材料总质量的50%和30%,水胶比为0.34.研究表明:粒度小于8.39μm的矿渣、钢渣颗粒对其胶凝体系3 d和28 d抗压强度均起到增强作用,大于8.39μm的矿渣、钢渣颗粒对抗压强度起到削弱作用.为了提高大掺量矿渣、钢渣胶凝体系28d抗压强度,应当主要增加5.03~8.39μm矿渣、钢渣颗粒数量.      

基于正交试验的细尾砂—分级尾砂充填体强度研究

为解决某矿山细尾砂充填体流动性差、强度低的问题,通过正交试验和胶结充填试验,探究尾砂料浆浓度、胶凝材料掺量、外加剂掺量和细尾砂掺加比例对充填体强度的影响,得出了各因素影响充填体强度的重要性顺序。通过多元回归分析确定推荐配比参数,并结合试验结果和SEM分析,对充填体微观结构进行进一步的探究。结果表明：各因素影响充填体强度的重要性顺序依次为胶凝材料掺量、料浆浓度、外加剂掺量和细尾砂掺加比例。通过控制变量,可得充填体强度的增长规律,即增大料浆浓度和胶凝材料掺量,均可提高充填体强度;在合适的掺量范围内,充填体强度随外加剂掺量的增加而提高;细尾砂掺量对充填体强度产生较复杂的影响。实际矿房充填推荐配比参数如下：料浆浓度为70%,胶凝材料掺量为20%,外加剂（减水剂）掺量为1‰,细尾砂掺量为30%。掺加外加剂可使充填体水化反应更充分,有助于提高其强度。研究表明,细尾砂充填体强度和流动性可以满足矿山实际矿房充填的要求。     

脱硫石膏—钛矿渣粉复合胶凝材料力学性能研究

将脱硫石膏和钛矿渣粉两种工业固体废弃物综合利用,制备脱硫石膏—钛矿渣粉(简称:FGD-TS)复合胶凝材料。利用XRD、SEM等测试方法研究不同钛矿渣粉掺量对FGD-TS复合胶凝材料反应物物相及微观形貌影响。试验结果表明:随着钛矿渣粉掺量的增加,FGD-TS复合胶凝材料单位体积内的二水石膏晶体量降低,复合胶凝材料试块的2 h抗折与抗压强度均降低。在FGD-TS复合胶凝材料中,钛矿渣粉适宜掺量为10%～20%,钛矿渣粉镶嵌在二水石膏晶体之间,起到了骨架支撑作用,比单一的脱硫石膏的绝干抗压强度提高10%～27%,提高了FGD-TS复合胶凝材料的后期强度,达到《建筑石膏》(GB/T 9776—2008)3.0等级的规定。     

利用烧结脱硫灰-高炉矿渣-水泥熟料制备胶凝材料

为了解决炼铁高炉矿渣、脱硫副产物大量堆积产生的环境问题,实验中利用钢渣、脱硫灰及水泥熟料制备复合胶凝材料.在加水预处理的条件下,随着脱硫灰掺量的增加,胶凝材料的强度呈先增加后变小的趋势,当脱硫灰的氧化温度为550℃、氧化时间为30 min以及掺量为5%时所制得的胶凝材料可获得较好的反应性能.该胶凝材料强度能够达到GB 1344-1999中52.5R水泥强度的要求.      

外加剂对水泥固化铁矾渣性能的影响

在硅酸盐水泥熟料中加入铁矾渣,制备成胶凝材料.分别以粉煤灰沸石、硫化钠和粉煤灰为外加剂,研究其对水泥固化体强度和浸出毒性的影响.在胶凝材料中铁矾渣加入量为60%时,加入沸石、硫化钠为稳定剂,均可提高重金属离子的稳定性,不同固化体的浸出毒性值均低于国家标准.在胶凝材料中加入粉煤灰,粉煤灰掺量增加,固化体强度下降,不同固化体的浸出毒性值也均低于国家标准.     

激发剂强化钢渣磁选尾渣胶凝活性的研究

钢渣是冶金工业排放的大宗量废渣,其胶凝活性的激发主要通过机械和化学两种方式。为了确定钢渣化学激发适宜的激发剂组分,以提高钢渣资源化的利用效率,本文以钢渣磁选尾渣作为研究对象,分别用硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐等激发剂掺混钢尾渣进行机械粉磨,激发其胶凝活性,并按照相关标准,测试钢尾渣粉的粒径分布、比表面积,以及钢尾渣水泥胶砂砌块7 d和28 d的活性指数。结果表明:化学激发剂用于掺钢尾渣粉磨,掺磨w(Na_2SiO_3·9H_2O)为0.1%的钢尾渣粉比表面积最大为495 m~2/kg;钢尾渣粉的比表面积与7 d活性指数趋势相同,平均粒径与28 d活性指数趋势相反;CaSO_4·2H_2O组分适宜对钢尾渣进行化学激发,掺w(CaSO_4·2H_2O)为1%球磨100 min的钢渣粉比表面积为404 m~2/kg,平均粒径为54.85μm, 7 d和28 d活性指数分别为52.68%和94.41%。     

Quality of Building Construction Materials (Cement) in Developing Countries

The aim of the project reported in this paper is to determine the quality of cement used in building construction operations in a typical developing country, Bangladesh. Comparison is made to the strength required in the standard ASTM specifications. Cement is the basic binding material in concrete, and the quality of concrete is dependent upon the quality of the cement used. In developing countries such as Bangladesh, the quality of construction materials, including cement, may not conform to international standards because of poor quality control, governmental corruption, and problems associated with transportation and storage. Investigations involving cement mortar show that 26.67% of test results satisfied standard compressive strength for 3 days, 6.67% of test results satisfied standard compressive strength for 7 days, and no test results satisfied standard compressive strength for 28 days. The aforementioned data indicate that there is a distinct problem with the quality of cement in a typical developing country such as Bangladesh. The results of this study may alert contractors and engineers to concerns about the quality of cement and assist local governments to take the necessary action to control the quality of this important construction material.     

硼泥掺杂对磷酸镁水泥性能的影响

硼泥是硼砂和硼酸生产过程中产生的工业废渣,大量排放不但占用大量的土地,造成地下水污染,失水后飞散成为粉尘,还造成大气污染。将硼泥掺杂到以重烧氧化镁和磷酸二氢钾为原材料制备的磷酸镁水泥中,研究硼泥掺杂对磷酸镁水泥性能的影响。结果表明：硼泥能够延长磷酸镁水泥的缓凝时间,同时能够提高水泥的抗压强度。硼泥的最佳掺量为10%,水泥凝结时间由原来的29 min延长到35 min,水泥抗压强度由56.21 MPa提高到58.7 MPa。XRD分析结果表明,硼泥的加入没有改变磷酸镁水泥的矿相结构。本研究可以为硼泥固废资源化利用提供依据。     

大掺量冶金渣制备高强度人工鱼礁混凝土的试验研究

通过正交试验研究了用作制备高强度人工鱼礁的钢渣-矿渣-熟料-石膏体系胶凝材料的强度.净浆正交试验表明:钢渣:矿渣的复合比为5:3,并与10%的水泥熟料和10%的脱硫石膏复合的胶凝材料具有较高的强度.以优化后的胶凝材料代替水泥,并以热闷法稳定化的钢渣颗粒为骨料,可以制备出抗压强度达到50 MPa以上的人工鱼礁混凝土.利用X射线衍射和扫描电镜分析净浆的水化过程,发现体系在早期水化主要生成AFt相和C-S-H凝胶,在后期钢渣和矿渣的火山灰活性反应对强度的增长起主要作用.      

Filler effect of fine particle sand on the compressive strength of mortar

The river sand, which is a non-pozzolanic material, was ground into 3 different particle sizes. Portland cement type I was replaced by the ground river sands at 10wt%-40wt% of binder to cast mortar. Compressive strengths of mortar were investigated and the filler effect of different fine particles of sand on the compressive strength of mortar was evaluated. The results show that the compressive strength of mortar contributed from the filler effect of smaller particles is higher than that of the coarser ones. The difference in compressive strength of mortar tends to be greater as the difference in ground river sand fineness increases. The results also suggest that ASTM C618 specification is not practically suitable for specifying pozzolan in concrete since the strength activity index of mortar containing ground river sand (high crystalline phase) with 33.8wt% of particles retained on a 45-μm sieve can pass the strength requirement.     

全尾砂膏体充填配比优化正交试验

某新建矿山计划采用全尾砂膏体嗣后充填采矿法进行地下开采。为了提供经济合理、满足强度要求且有利于管道输送的全尾砂膏体充填最优配比方案,以料浆流动性能和充填体强度性能为考察指标进行正交组合配比试验。运用MATLAB软件对试验数据进行极差分析和多元线性回归分析,获得了灰砂比和料浆浓度对充填体强度影响的敏感性以及各力学参数预测模型。结果表明：（1）料浆质量浓度对塌落度的影响起主要作用,灰砂比次之;（2）充填体强度的敏感性随着灰砂比和料浆浓度的增加而增强,充填体强度对灰砂比更敏感,而对料浆浓度的敏感性较弱;（3）确定了全尾砂膏体最优配比：水泥用量为13%,充填料浆质量浓度为77%,此时全尾砂、水泥和水的用量分别占制备全尾砂膏体质量的68.14%、8.86%和23.00%。在该配比条件下,经28 d养护龄期后的抗压强度为2.6279 MPa、弹性模量为205.2 MPa、塌落度为23.7 cm,以较少的水泥用量满足了矿山充填强度指标和自流输送要求。     

冶金渣高性能建筑砂浆粉的研制

通过胶砂强度试验,结合技术经济指标,确定出矿渣高性能建筑砂浆粉的最佳配合比。并研究该砂浆粉配制砂浆的性能,主要分析砂浆稠度、分层度、强度等技术指标。结果表明,矿渣高性能建筑砂浆粉可完全取代水泥、石灰膏,配制不同强度标号的砂浆。     

激发剂对赤泥-黄金尾矿-碱矿渣体系性能的影响

为提高危险固体废弃物的综合利用水平,依据赤泥、黄金尾矿以及矿渣三种固体废弃物的特性,研究NaOH、KOH和Na2SiO3三种激发剂对赤泥-黄金尾矿碱矿渣体系的性能影响。并在此基础上通过XRD、FT-IR、TGA/DSC和SEM等表征手段明晰其微观反应机理。结果表明,当Na2SiO3作为激发剂时,复合胶凝材料体系的激发效果最好,标养3天的胶砂抗折强度和抗压强度分别达到5.5和23.5 MPa;标养28天的胶砂试件抗折强度和抗压强度分别为8.8和43.21 MPa,可达到P?I42.5水泥强度指标。通过微观分析得知,试件的主要强度来源物质为钙矾石和水化硅铝酸钙凝胶,力学性能高的材料其微观结构更为密实,碱激发水化产物数量更多。     

铅锌尾矿对水泥性能及矿物组成的影响

研究以铅锌尾矿为水泥原料,设计不同尾矿掺量的配方分别在1350℃下煅烧制备硅酸盐水泥熟料.采用甘油酒精法分析生料的易烧性,根据《水泥胶砂强度检测方法（ISO法）》测量水泥各龄期的抗压、抗折强度,用XRD研究了熟料的矿物组成,用SEM分析了矿物的晶体形貌.试验结果表明：当铅锌尾矿掺量为12.25%时,熟料中f-CaO含量最低,为0.07%.当铅锌尾矿掺量为12.25%-16%时,水泥各龄期强度均超过GB175-2007中规定的42.5标准水泥,其中铅锌尾矿掺量为12.25%时,3 d、28 d抗压强度分别为21.8 MPa、51.3 MPa.掺入铅锌尾矿后,熟料主要矿物为C3S,矿物形成良好.     

锰铁高炉废渣活性的物理激发效果研究

用锰铁高炉产出的原状废渣代替部分水泥制作的砂浆试件，强度下降幅度较大。对锰渣(水淬后)和烟道灰的活性进行物理激发试验，结果表明采取机械球磨的方式可使锰渣和烟气灰的活性得到激发。球磨时同愈长，废渣愈细，表现出的活性也愈大。物理激发对锰渣的作用效果更明显；烟气灰能使水泥砂浆的密实性提高，对水泥砂浆的早期强度有利。