矿物掺合料对水泥孔溶液碱度和强度影响及机理研究

对比研究了粉煤灰、矿粉等矿物掺合料种类、掺量,对不同养护龄期复合水泥浆体孔溶液碱度和强度的影响规律,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重(TG)等技术手段对不同养护龄期硬化水泥浆体水化产物成分及微观形貌进行了表征并揭示其作用机理。结果表明:矿物掺合料的掺入降低了复合水泥浆体的碱度系数,随着掺量的增加其碱度持续降低,28d碱度系数在12.2左右,比纯水泥降低了0.8左右,且强度未出现明显降低。相同掺量时,粉煤灰水泥复合体系孔溶液碱度低于矿粉水泥复合体系。原因在于粉煤灰和矿粉的掺入降低了复合水泥浆体Ca(OH)2的生成量,养护28d分别降低54%和32%,并且生成了部分低钙硅比的C—S—H凝胶水化产物。     

煤矿井用赤泥/粉煤灰充填材料的抗压抗折性能研究

以赤泥为主要原料制备煤矿井充填材料，研究了激发剂种类及其掺量、粉煤灰掺量、水泥掺量及加水量对充填材料抗压强度、抗折强度的影响。研究表明:激发剂A（主要成分为木质苯磺酸钙，用量为赤泥干基的0.5%）对充填材料的激发效果最为显著；且在一定条件下抗压、抗折强度下随粉煤灰添加量增加呈先增大后减小的变化趋势；随水泥添加量的增加逐渐增大。通过各方面试验得出最优强度为:28 d抗压强度为1.30 MPa，抗折强度为0.71 Mpa，满足相关充填指标。经过浸出毒性检验，结果表明赤泥基填充材料中重金属元素均达标。      

复合激发剂对大掺量粉煤灰水泥强度的影响

为解决粉煤灰大宗利用的问题, 研究了复合激发剂对大掺量粉煤灰水泥强度的影响及其水化的机理。结果表明:NaOH、Ca(OH)₂、Na₂SO₄三种激发剂协同激发效果显著, 3 d及28 d抗压、抗折强度均超过42.5水泥强度指标; 最终得到粉煤灰胶凝材料的质量配比为:粉煤灰75%、熟料20%、石膏5%、激发剂3%;对制备的粉煤灰胶凝材料进行凝结时间、胶砂流动度、安定性等物理性能进行测试, 结果均达到粉煤灰水泥的国标要求。研究表明:采用复合激发剂可以提高粉煤灰的胶凝活性, 所制备大掺量粉煤灰水泥可以进行工程实用。      

钢渣与矿粉复掺固化铁尾矿的力学特性及机理研究

为探究钢渣与矿粉替代部分水泥固化铁尾矿的力学特性及固化机理,通过宏观强度试验和微观试验手 段,得到钢渣与矿粉复掺固化铁尾矿形成复合材料的强度发展规律及微观特征。 结果表明:水泥掺量>5%的情况下, 通过添加钢渣与矿粉用来固化铁尾矿的效果有明显改良。 水泥-钢渣-矿粉固化铁尾矿较单掺水泥固化铁尾矿提高了 强度,失稳破坏后仍具有较高的承载强度。 较活性较差的钢渣,增加水泥或矿粉的掺量能够提高复合材料的强度,而 钢渣的增加具有抑制作用;水泥-钢渣-矿粉固化铁尾矿的结构更为致密,水泥水化反应激活了矿粉的潜在水化活性, 致使强度较低的 Ca(OH) 2 晶体完全参与水化反应生成 C—S—H 和部分 C3S、C2S,其中钢渣主要起骨架作用。     

掺和料对水泥-白云石粉胶凝体干缩性能的影响

研究了复掺矿物掺和料对水泥-白云石粉胶凝体系干缩性能的影响。结果表明,水泥-白云石粉胶凝体系的干缩值随白云石粉掺量变化呈现先减小后增大的趋势,在白云石粉掺量为5%时最小。单掺粉煤灰或矿粉以及复掺粉煤灰和矿粉在一定程度上均可减小水泥-白云石粉胶凝材料的干缩值,当粉煤灰和矿粉掺量均为10%时,其改善效果较好。     

基于正交实验的赤泥-粉煤灰膏体充填材料配比优化

为了解决赤泥、粉煤灰等工业固废的堆放对环境产生的危害,同时降低矿山充填材料的高成本问题,试验采用拜耳法赤泥、粉煤灰制备矿山充填材料。采用正交试验方法以及MATLAB进行线性回归预测和3D可视化模型建立,得出影响赤泥基膏体充填强度及塌落度、泌水率的因素及回归方程。实验结果表明:料浆质量分数是影响塌落度的主要因素,其中58%料浆浓度的塌落度效果最好;赤泥粉煤灰比是影响充填料浆泌水率的主要因素,赤泥粉煤灰比为3∶2可以满足工艺要求;水泥掺量对试块的早期强度影响最大,料浆质量分数次之,赤泥粉煤灰比最小。因此,选择料浆浓度58%、赤泥粉煤灰比3∶2,水泥掺量10%为赤泥粉煤灰膏体充填的最优配比。     

矿物掺合料对大掺量CFB粉煤灰水泥性能的影响

研究了不同矿物掺合料对大掺量循环流化床(CFB)粉煤灰硅酸盐水泥基性能的影响。结果表明,循环流化床粉煤灰最佳掺量为30%;当掺量大于30%时,循环流化床粉煤灰水泥需水量的增长率和胶砂强度下降率均随掺量的增加而变大。在循环流化床粉煤灰水泥(30%CFB粉煤灰+70%水泥)中分别掺入硅灰、超细粉煤灰、矿粉后,前两者使循环流化床粉煤灰水泥性能得到了明显改善,但后者对循环流化床粉煤灰水泥性能影响不大,影响效果为硅灰超细粉煤灰矿粉,最佳掺量分别为5%、10%和5%。     

矿物掺合料对建筑石膏的改性及机理研究

研究了粉煤灰、矿粉-粉煤灰、水泥-粉煤灰三种体系矿物掺合料对建筑石膏的强度、凝结时间、流动度等工作性能的影响,同时通过XRD、扫描电镜(SEM)两种测试手段对水化产物进行微观机理分析,得出了由于矿物掺舍料的活性及形貌的不同,从而对建筑石膏的物理性能和工作性能产生了不同影响.粉煤灰的加入具有一定的缓凝作用,且随着掺量的增加,凝结时间有所延长;一定量矿粉的加入也具有缓凝作用,而水泥的加入则对建筑石膏具有促凝作用.28d龄期时,建筑石膏的活化激发作用不大,粉煤灰与矿粉主要起填充作用,粉煤灰与矿粉的加入会降低建筑石膏胶凝材料的强度,水泥的加入则可以提高体系的强度;水泥、矿粉的加入可提高石膏胶凝材料的流动度,而粉渫灰则降低胶凝材料的流动度.     

无机胶凝材料复合改性磷建筑石膏的研究

研究了石灰、水泥掺量对循环流化床(CFB)粉煤灰-磷建筑石膏胶凝材料强度与耐水性能的影响,通过正交试验优化了CFB粉煤灰-水泥-石灰复合改性磷建筑石膏胶凝材料配合比,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试了改性石膏的水化产物和微观结构.结果表明,CFB粉煤灰掺量为10％时,较低掺量(1％～5％)的石灰能够明...     

粉煤灰-水泥基胶结充填体早期强度及水化机理研究

针对粉煤灰降低胶结充填体早期强度的问题,对不同粉煤灰掺量的充填试块早期强度进行测试,并采用电镜扫描和进行能谱分析,从宏观、微观上研究粉煤灰胶结体早期强度及水化反应.结果表明:粉煤灰掺量会不同程度地降低胶凝充填体早期强度.粉煤灰掺量代替10％的水泥时,胶结体早期强度降幅最大达到48.5％.随着粉煤灰掺量比例提高,充填体试块内部紧密程度降低,针状钙矾石(AFt)不能错落相叉形成网状紧密结构,整体上充填体试块内部孔隙增多,不能组成致密结构,在物化角度说明了粉煤灰-水泥基胶凝充填试块早期强度低的原因,对提高粉煤灰胶结充填材料早期强度具有一定的理论意义.     

Ca/Si比对赤泥-固硫灰基免烧砖性能的影响研究

针对赤泥、固硫灰成分复杂、产量大等限制其难以有效利用的关键问题，本研究提出以赤泥、固硫灰等固体废弃物为主要原料制备赤泥-固硫灰基免烧砖的技术研究。通过改变赤泥和固硫灰用量调节免烧砖的Ca/Si比，对其力学性能，耐久性能和微观结构进行分析。结果表明，随着Ca/Si比的增加，免烧砖的强度呈现先增加后减小的趋势，当Ca/Si比为1.20时，免烧砖强度达到最高值26.63MPa，达到MU25标准，具有较好的力学性能；经过耐水测试和抗冻测试后强度损失较小，具有较好耐久性；免烧砖的水化产物为C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶和钙矾石，对强度的发展起积极地促进作用，促进了力学性能和耐久性能的提升。该研究为赤泥、固硫灰等固废的综合利用提供了新的思路。     

碱激发高炉矿渣-粉煤灰制备充填胶凝材料

以河南某材料公司的高炉矿渣和粉煤灰为原料,NaOH溶液为碱激发剂,对山东某金属矿山的尾砂进行胶结充填体强度试验。结果表明,在高炉矿渣与粉煤灰的质量比为4,NaOH浓度为8 mol/L,液固质量比为0.5情况下,充填材料试件3 d、28 d的抗压强度分别为2.12和6.84 MPa,满足充填要求。SEM分析表明,高炉矿渣和粉煤灰在碱激发后生成大量的凝胶相,是充填材料试件产生强度的主要原因;XRD和FTIR分析表明,碱激发材料中出现了水化硅酸钙的晶相峰,Si（Al）-O-Si在碱激发作用下发生解聚后又重新聚合形成［SiO₄］,以及碱激发后的材料体系吸收空气中的CO2生成碳酸盐矿物,是净浆试件强度的主要来源。     

利用粉煤灰制作墙体材料的研究

以粉煤灰为主要原料,同时添加水泥、石膏和生石灰等辅助原料,以十二烷基苯磺酸钠为发泡剂,采用浇注成型工艺制备了轻质墙体建筑材料。试验表明:随着粉煤灰含量的增加,试样抗压强度呈下降趋势,当粉煤灰掺量为40%时,试样的抗压强度最高,为14.4MPa;随着水泥含量的增加,试样抗压强度逐渐增加。     

粉煤灰和赤泥的综合利用

讨论了用粉煤灰、赤泥生产烧结砖的可行性 ,介绍了原料主要性质、主要工艺参数、工艺流程。针对不同性质的赤泥 ,采用了不同配方。试验结果表明 :用粉煤灰、赤泥生产的烧结砖达到了MU10级砖的标准     

利用粉煤灰级配提高混凝土力学性能

研究了Ⅲ级粉煤灰及3种不同细度的磨细灰的掺量对混凝土拌合物力学性能的影响,结果表明:磨细粉煤灰中的亚微米颗粒越多,早期活性越高;但粉煤灰的过度细化会造成坍落度大幅度下降.SEM形貌分析表明,在28 d时,Ⅲ级粉煤灰的玻璃微珠并未发生水化反应.利用Andreasen方程探索了不同细度粉煤灰之间级配的协同作用效应,证明了Ⅲ级粉煤灰的微集料效应对混凝土强度起主要贡献.在考虑实际生产和应用中的制约因素情况下,对粉煤灰掺量为50%的混凝土进行4阶混料设计,导出了以坍落度、28 d抗压强度为函数的回归方程.     

粉煤灰替代矿渣作为胶凝材料早期强度激发的研究

粉煤灰是热电厂排放的火山灰粉体废弃物,具有潜在活性通常用于水泥掺合料。但掺加粉煤灰的胶凝材料降低早期强度,导致粉煤灰掺加量受到很大限制。针对金川矿山充填采用棒磨砂充填料和水泥胶凝材料,开展了粉煤灰和矿渣微粉等复合胶凝材料早期强度激发剂试验。试验设计料浆浓度为78%,胶砂比为1:4。首先,采用生石灰、脱硫灰渣、芒硝、亚硫酸钠等复合激发剂的正交设计,进行粉煤灰和矿渣微粉早期激发作用的材料配比试验;然后,采用DPS数据处理软件,建立充填体强度与激发剂材料掺量的回归方程,并通过优化决策确定激发剂最优配比。结果显示,由质量分数分别为5%的生石灰、17.5%的脱硫灰渣、3%的芒硝、1.5%的亚硫酸钠构成的复合激发剂,胶结充填体3d强度达到2.19MPa,大于金川矿山设计的1.5MPa强度要求。当采用20%的粉煤灰替代矿渣微粉时,3d强度达到1.504MPa,也满足金川矿山对充填体强度要求,且28d沉缩率仅为8.68%。由此可见,充分利用粉煤灰和矿渣微粉开发充填胶凝材料,不仅可以降低充填成本、提高采矿经济效益,而且还能够保护环境,实现绿色开采。     

粉煤灰、赤泥烧结砖的研制

讨论了用粉煤灰、赤泥生产烧结砖的可行性，介绍了原料主要性质、主要工艺参数、工艺流程。试验结果表明：用粉煤灰：赤泥=72：28生产的烧结砖达到了MU10级砖的标准。     

添加矿粉对灌浆材料流动性影响

流动性是灌浆材料的主要指标之一,其影响因素除减水剂的用量和水灰比外,添加矿粉也会起很大的作用。本研究在确定了水灰比和聚羧酸高效减水剂掺量的情况下,研究石灰石、硅灰和粉煤灰等等量取代水泥时,其对灌浆材料流动性影响,发现石灰石随掺量的增大和粒度的减小,能大幅度提高灌浆材料的流动性;硅灰和粉煤灰在一定掺量范围内对灌浆材料的流动性的提高也有一定的作用。本研究并对各种矿粉改善浆体流动性的机理进行了分析。