高性能喷射混凝土技术研究

高性能喷射混凝土是具有高工作性、高耐久性等诸多优越性能的喷射混凝土。为配制这种混凝土，提出了如降低用水量等６项具体措施，提高了混凝土强度等；回弹率降到１０％以下；粉尘率降到２０ｍｇ／ｍ３以下，并有显著的经济效益     

影响高性能混凝土工作性和强度的主要因素的正交试验研究

研究结果表明：水胶比、减水剂掺量及胶凝材料总量对砼坍落度影响显著，碎石粗骨料种类对砼强度有显著影响。结果选择出一个具有良好坍落度（２００ｍｍ）和较高强度（８０．５ＭＰａ）的砼配合比，而其水泥用量只有４５０ｋｇ／ｍ＾３。     

D型速凝剂

介绍一种新研制的复合速凝剂－Ｄ型速凝剂，它的粘性大，碱性小，在喷射混凝土中使用，粉尘在２０ｍｇ／ｍ＾３以内，回弹率在１０％以下，强度保有率可达９０％，本文对速凝剂掺量、水灰比等因素对促凝效果的影响进行了研究。     

冲击荷载作用下速凝剂对喷射混凝土破坏强度研究

为研究喷射混凝土的动态力学性能,采用74 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对掺入占胶凝材料0%、2%、4%、6%速凝剂的喷射混凝土进行不同养护龄期RMT静态力学试验和冲击试验。对比分析表明:静压条件下,喷射混凝土随着龄期的增加,强度显著增大,喷射混凝土早期强度随速凝剂掺量增加而增大,中后期强度与之相反;冲击荷载作用下,喷射混凝土动态强度增长规律与静态强度相似,但动态强度是静态强度的1.1～1.4倍,结合试件破坏状态与动态应变发现早期喷射混凝土,表现出黏弹性,养护7 d以后表现出脆性材料的性质;当速凝剂掺量为胶凝材料2%时,喷射混凝土总体性能最好。     

煤矸石细颗粒对喷射混凝土强度影响的试验研究

为了实现矸石废弃物的高效利用,探究自燃煤矸石细颗粒对喷射混凝土强度的影响,研究了矸石细颗粒在粗骨料中不同掺量对混凝土试块抗压强度的影响,以及替代细骨料对混凝土试块及胶砂试块的抗压强度的影响,利用SPSS数据分析软件对实验数据进行了分析。结果表明:细颗粒在粗骨料中的掺量对混凝土强度有显著的影响,细颗粒掺量不应超过10%,超过10%时混凝土强度显著降低;细颗粒替代河沙做细骨料有利于混凝土强度的提高,且对混凝土早期强度影响不明显,28 d混凝土强度差异性显著;矸石细颗粒胶砂试块强度优于河砂胶砂试块,龄期越长强度差异性越明显。     

某铁矿新型胶凝材料配方试验研究

某铁矿面临着充填体强度低、充填成本高等问题，亟需研发一种高效的新型胶凝材料来提高充填体强度。为达到采矿要求，以矿山周边不同的矿渣废料为基础，开展了新型胶凝材料配方试验研究。首先采用PSD和XRF分析方法测定尾砂的粒度和化学成分，确定其作为充填骨料的适用性；其次基于正交试验设计理论，对充填料浆试块7 d和28 d强度结果进行极差分析和回归分析，获得胶凝材料的最优配方和回归方程；最后结合SEM分析结果，得出新型胶凝材料的反应机理，确定新型胶凝材料的最优质量配比为：矿渣∶脱硫石膏∶石灰∶熟料=65∶25∶5∶5。     

矿渣基胶凝材料开发和充填体强度与流变特性研究

针对中关铁矿高泥尾砂充填骨料,开展了矿渣基胶凝 材料试验研究.通过矿渣基胶凝材料胶结体强度试验,获得 复合激发剂配比为熟料１０％、脱硫石膏１５％,矿渣基胶凝材 料激发剂与矿渣微粉之比为１∶３.利用该新型胶凝材料, 分别采用１∶４和１∶８两种胶砂比,进行尾砂胶结体强度验 证试验.结果表明,胶砂比为１∶４的全尾砂胶结体２８d强 度大于２．５MPa,可满足中关铁矿一步骤采场的充填体强度 的要求;胶砂比为１∶８的全尾砂胶结体强度大于１．５ MPa, 可以满足二步骤矿柱采场的充填体强度要求.最后针对中 关铁矿高泥尾砂,开展了不同胶砂比和料浆浓度的胶结充填 体强度和充填料浆的流变特性试验,满足揭示了矿渣基胶凝 材料胶结体强度和料浆流变特性的变化规律,为新型胶凝材 料在中关铁矿应用奠定了基础.     

水胶比对铁尾矿混凝土强度的影响

将鞍钢齐大山铁矿尾矿与高炉矿渣、水泥熟料、脱硫石膏进行3级混磨,形成胶凝材料,然后将胶凝材料与作为骨料的原始粒级铁尾矿混合,并加入减水剂制备成无粗骨料的高强混凝土材料。研究了水胶比对混凝土强度的影响,并通过SEM对水化产物及微观结构进行了分析。试验结果表明,随着水胶比的增大,混凝土的流动度也增大,但抗折强度和抗压强度均呈现下降趋势;结合实际生产需要,利用齐大山铁尾矿制备混凝土最合适的水胶比为0.24。     

用某钼尾矿制备高性能混凝土的试验

将钼尾矿、矿渣、水泥熟料、石膏进行机械力粉磨,制备胶凝材料,研究了胶凝材料掺量和砂率对混凝土力学性能的影响。结果表明,随着胶凝材料掺量的增加,混凝土的坍落度和混凝土试块的抗压强度均增大;随着砂率的增大,混凝土的坍落度和混凝土试块的抗压强度均先增大后减小。当胶凝材料和骨料质量比为1∶3.0,砂率为0.35时,养护28 d的混凝土试块的抗压强度达68.7 MPa。在钼尾矿胶凝材料体系中,C-S-H凝胶、AFt及氢氧化铁凝胶等水化产物相互交织,未参与反应的微细粒填充到体系的孔隙中,促进了胶凝材料强度的增长。     

人工鱼礁用钢渣混凝土胶凝材料的水化特性

以鞍钢-0.088 mm热闷法钢渣和鞍钢高炉矿渣为胶凝材料的主要组分,以鞍钢0.088~19 mm热闷法钢渣为骨料,制备出了具有较高强度的人工鱼礁用钢渣混凝土。通过X射线衍射分析、场发射扫描电镜分析、差热分析和红外吸收光谱分析对胶凝材料的水化特性进行研究,结果表明：该胶凝材料在水化初期生成大量低碱度水化硅酸钙凝胶和少量钙矾石,水化硅酸钙凝胶是混凝土早期强度的主要来源;而随着水化进程的延续,水化硅酸钙凝胶的继续发展和不断增多、长大的钙矾石对体系空隙的充填则共同使混凝土的后期强度得到进一步的提高。     

矿物掺合料再生骨料混凝土的力学及耐高温性质研究

为了研究矿物掺合料对再生骨料混凝土的基本特性及耐高温特性的影响,利用飞灰、铁渣和稻壳灰对再生骨料混凝土进行改性,并进行高温和力学实验。结果表明,随着温度的升高,试样的密度和超声波速不断下降;添加法制备的试样的密度和超声波速大于替代法制备的试样;抗压强度和相对弹性模量随着矿物掺量的增加先增后减,在5%~10%时达到较大值。随着温度的增加,抗压强度先增后减,在100℃时达到较大值;且以添加法掺入矿物掺合料时,试样的强度和弹性模量较高。对再生骨料混凝土耐高温性能的增强作用飞灰>铁渣>稻壳灰。此外,采用替代法时混凝土的密度与抗压强度、密度与和弹性模量和超声波速与抗压强度间的相关性较好;而采用添加法时各个参数之间的相关性较差。      

煤制油炉渣替代巷旁充填混凝土细骨料试验研究

煤制油炉渣是煤化工产业的新型固体废弃物,现有的堆存处理对环境污染较大,给煤炭企业带来了很大的环保压力,亟需探寻煤制油炉渣的综合利用方法.本文借鉴工业废渣制备混凝土的经验,开展了煤制油炉渣替代混凝土细骨料的试验,在不同水灰比条件下,用煤制油炉渣分别以20％、40％、60％、80％和100％ 的比例替代混凝土的细骨料,测试...     

铁尾矿砂掺量对混凝土力学性能、耐久性及水化特性的影响研究

为探究铁尾矿砂掺量对铁尾矿砂混凝土力学性能及耐久性的影响,以唐山某铁尾矿砂为骨料,考察了不同铁尾矿掺量下混凝土的抗压抗折强度、抗冲击性能、抗渗性能以及水化特性。结果表明：①随着铁 尾矿砂掺量的增加,混凝土抗压强度与抗折强度均呈现先增大后减小的趋势,铁尾矿砂掺量为10%时抗压强度最大,铁尾矿砂掺量为20%时抗折强度最大;混凝土的冲击功及断裂吸收能量呈现先增大后减小的趋势,铁 尾矿砂掺量为20%时冲击功及断裂吸收能量取得最大值。②随着铁尾矿砂掺量的增加,混凝土的吸水率逐渐降低,而混凝土的碳化深度及渗透深度先减小后增大,当铁尾矿砂掺量为20%时混凝土的抗碳化性能及抗渗性 能最佳。③随着水化反应的持续进行,水化放热速率呈现增、减、增、减的变化趋势,但同一水化时间下混凝土的水化放热速率随着铁尾矿砂掺量的增大而减小;随着水化时间的延长,混凝土的水化放热量呈现不断 增大的趋势;铁尾矿砂掺量增加,同一水化时间下混凝土的水化放热量越小。     

充填开采覆岩裂隙时空演化实验研究

以任家庄煤矿拟充填工作面为工程背景,通过相似材料模拟实验,统计分析了覆岩裂隙数量、角度、长度、宽度等参数,研究了充填开采覆岩裂隙的时空演化规律和分布特征。结果表明,煤层开挖充填距离较短时,近煤层的低位岩层首先产生横向裂隙,裂隙数量少、角度呈近水平。随着开挖充填距离的增加,横向裂隙的数量和长度均呈增加趋势。横向裂隙衍生出的非贯通性纵向裂隙基本分布在煤柱与采空区交界的区域内,其长度相对较短,角度普遍大于180°。覆岩裂隙由低位岩层逐渐向高位岩层发育扩展,裂隙分布范围逐渐扩大,在关键层处裂隙发育受到一定阻碍,采充区中部覆岩的裂隙发生缩小和闭合现象,减缓覆岩裂隙数量的增加|停采后的覆岩裂隙宽度普遍小于0.8mm,由裂隙两端向中部位置,裂隙宽度呈现先增大后减小的变化趋势|开采起始位置的覆岩裂隙宽度比停采位置附近的覆岩裂隙宽度要大。最后针对充填开采覆岩裂隙演化过程提出了有针对性的控制措施。研究结果对于深入认识导水裂隙发育演化和保水采煤具有重要意义。     

煤矸石-粉煤灰用作井下充填材料实验研究

黄金矿山由于尾矿氰化物含量较高无法用于井下采空区充填,但随着井下采空区逐渐扩大,亟需充填材料用于回填,实验研究利用煤矸石-粉煤灰用作骨料与水泥混合充填至采空区。岩质煤矸石的普氏硬度为2.74,易于破碎加工。电厂干排粉煤灰,测得细度为18.6%,颗粒较细。将煤矸石破碎至20mm以下用作粗骨料,粉煤灰为细骨料,当煤矸石-粉煤灰比为7:3时,混合骨料级配与Fuller理论曲线接近,级配良好。以水泥为胶凝材料配制1:7、1:9两种灰砂比的充填材料,混合料浆浓度为83%时,均能满足采空区管道高浓度输送的流动度要求。测定不同养护龄期下充填材料的单轴抗压强度,两种灰砂比材料在浓度为83%、82%下,28d的强度均超过4MPa,最高可达6.03MPa,可满足采空区顶底部或中心部位的充填强度要求。     

金尾矿砂作为混凝土集料的物化性质及其改性试验

金尾矿砂是金矿选矿作业排放的固体废弃物，其露天堆存不仅占用土地、污染环境，还造成极大的安全隐患。以金尾矿砂代替天然砂石作为混凝土的集料，既可减少天然砂石的开采，又能实现固废资源化利用。以陕西某金矿尾矿砂作为研究对象，分析了其基本物化性质及作为混凝土集料的物化性质。在此研究基础上，通过改性剂对金尾矿砂进行了表面涂覆改性，将改性后的金尾矿砂取代部分河砂作为全集料进行了混凝土试配试验。结果表明，金矿尾矿砂粒度过细，泥块含量超标，棱角尖锐，直接作为集料对混凝土性能不利；通过改性剂涂覆可有效降低金尾矿砂颗粒间的黏聚力和内摩擦角；在改性剂SA涂覆用量为砂量0.015倍的条件下，金矿尾砂颗粒之间的黏聚力下降约56%，内摩擦角下降约13%；在取代河砂30%的条件下，表面改性后的金尾矿砂制备的无粗集料混凝土样用水量较低，而扩展度及强度明显较高；在砂灰比为1.5的条件下，掺改性金尾矿砂的混凝土强度较无改性样高出20%以上。通过调整砂灰比、用水量以及减水剂量，以改性金尾矿砂取代部分细集料可以配制出不同强度等级及不同流动性的无粗集料混凝土材料，以满足不同建筑工程的使用要求。     

硅灰优化矿井巷道喷射混凝土的应用研究

采用硅灰对矿井巷道喷射混凝土进行了优化,其工艺流程为：确定硅灰掺量为水泥质量的5%,采用水料比为0.50的硅灰水溶液,将碎石表面润湿,润湿后的碎石先与水泥拌合,再与砂子拌合。现场测试结果表明：回弹率下降了约1/3,粉尘浓度减小的幅度在20%～48%,28 d抗压强度提高了约30%。通过优化,不仅降低了回弹,减小了粉尘,而且使混凝土抗压强度增大,对矿井巷道喷射混凝土的优化具有较好的指导意义。     

煤矸石混凝土抗氯离子渗透实验研究

为了解煤矸石混凝土抗氯离子渗透性能,以自燃煤矸石为粗、细集料,42.5普通硅酸盐水泥为胶凝材料并掺入粉煤灰,制备煤矸石混凝土试件,进行抗氯离子渗透实验,研究了水胶比、粉煤灰掺量以及抗压强度对煤矸石混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明：非稳态条件下煤矸石混凝土氯离子渗透深度随水胶比增加而加深,呈正相关,氯离子渗透深度增长速度在水胶比0.42~0.48时较快,在水胶比0.48~0.56时缓慢;氯离子迁移系数与水胶比呈正相关,与粉煤灰掺量呈负相关;氯离子迁移系数随抗压强度增大而减小,呈负相关,负相关显著性强弱表现为粉煤灰掺量0%<粉煤灰掺量20%<粉煤灰掺量40%。掺入粉煤灰可以改善煤矸石混凝土耐久性能。     

掺粉煤灰的混合充填骨料配比优化实验

针对某矿山采用混合粗骨料存在充填料浆分层离析的问题,通过添加粉煤灰细骨料来优化骨料级配.首先对充填材料进行物化分析,并在此基础上开展不同粉煤灰掺量的混合骨料粒径级配分析,然后进行掺粉煤灰混合骨料充填体强度实验,实验结果表明:充填体强度随着料浆浓度与粉煤灰掺量的增加而提高,强度改善明显;掺入适量粉煤灰细骨料,能有效改善粒径级配,提高充填体强度.最后以单位充填成本为优化目标,以各龄期强度为约束条件建立优化模型对混合骨料充填配比进行优化,得出满足充填强度要求的最低成本方案,即粉煤灰掺量26％、胶凝材料添加量为286 kg/m3,料浆浓度为81.36％时充填材料成本最低,并以此进行验证实验,得到3d强度为1.56 MPa,7 d强度为2.86 MPa,28 d强度为6.9 MPa,塌落度25.6 cm,分层度3.1 cm,泌水率为5.7％,均满足矿山要求,此时充填成本为124元/m3,较原来的145元/m3降低了 14％.     

燃煤矸石喷射混凝土界面结构分析与性能研究

通过自燃煤矸石骨料压碎值、吸水率、粒径分布测定和混凝土抗压强度试验研究了矸石骨料替代天然骨料及碱性拌合水对喷射混凝土抗压强度的影响,并利用SPSS软件对实验数据进行分析。结果表明：骨料类型对混凝土强度影响不显著;碱性拌合水有助于矸石混凝土3 d、28 d强度的提高,而对1 d及石子混凝土各龄期强度影响不明显。SEM观察和分析表明：矸石疏松多孔、易吸水、粗糙的表面特征有利于水泥砂浆的附着,有效降低了高拌合水量下界面处的水灰比,减少了对强度不利的界面过渡区的厚度;碱性的矿井水有助于激发自燃煤矸石中活性SiO₂和Al₂O₃的溶出,这些活性物质与界面处聚集的Ca(OH)₂发生反应产生凝胶,提高了界面过渡区的密实度。