碱激发烧煤矸石胶凝材料的力学性能和微观结构

用高浓度碱溶液激发烧煤矸石制备碱胶凝材料,对其激发进程和水化产物进行了探讨。研究了碱胶凝材料的力学性能、微观结构和特征。结果表明：水化产物是类似于沸石类结构的无定形碱-硅铝凝胶,碱溶液、液固比、养护温度和养护时间等因素影响着水化产物及其强度的形成。采用模数为1．23钠水玻璃与烧煤矸石混合(液固质量比0．3),在90℃养护24h可获得抗压强度为42．5MPa的碱胶凝材料。     

石灰煤矸石改良膨胀土工程特性研究

基于非饱和膨胀土工程病害处治及煤矸石固体废弃物资源化利用的社会需求,通过液塑限试验、击实试验、直剪试验,研究同时加入石灰和煤矸石膨胀土的工程性质变化,通过XRD检测,从各配比混合料的物相变化情况对其机理进行了分析.结果表明:石灰煤矸石膨胀土混合料的塑性、击实性、抗剪性能都得到改善,且优于石灰改良膨胀土.经XRD检测得到在膨胀土中掺加石灰和煤矸石后物相发生了变化,生成晶体结构较为稳定、晶粒较大的新物质钙长石和白云石,为膨胀土提供一定的CaO、MgO、SiO2和Al2O3等有效矿物成分,促使膨胀土的塑性、击实性等工程性质有所改善.因掺入石灰煤矸石比只掺石灰为膨胀土提供更多的有效矿物成分,因此石灰煤矸石优于石灰改良膨胀土的工程性质.     

微观表征法研究煤矸石改性水泥砂浆水化机理

在水泥胶砂中掺入适当配比的煤矸石可以增加水泥砂浆的强度,尤其是早期强度.与不添加煤矸石的基准砂浆相比,煤矸石的掺量为9%时,砂浆3 d抗压强度提高1.0 MPa,28 d抗压强度提高2.0 MPa.XRD、TGA-DTA和SEM分析证实:加入煤矸石促进了水泥砂浆7 d早期水化反应,生成水化产物钙矾石、C-S-H凝胶、AFm和氢氧化钙,且水化产物的数量亦不同,各产物的晶型结构也不相同,改性后水化产物增多,水化速率加快,因而影响砂浆的宏观力学强度.     

用于橡胶填料的煤矸石表面改性机理研究

以七台河矿区煤矸石为原料,通过改性药剂选择试验和橡胶填充试验筛选最佳表面改性剂.采用DTA-TG、IR、XPS等先进的测试手段对改性粉体的性能进行分析和表征,深入探讨表面改性的机理.试验结果表明:CT-136对煤矸石有良好的改性效果,改性剂与煤矸石矿粉表面发生了化学吸附.经过CT-136改性的煤矸石矿粉对橡胶具有较好的补强作用,可部分替代炭黑,是一种节能、环保的新型橡胶填充材料.     

煤矸石胶凝材料的试验研究

采用煤矸石活化料、矿渣和熟料作为主要原料,外掺复合激发剂来制备煤矸石胶凝材料。研究了煤矸石活化料掺量、石膏掺量以及激发剂对煤矸石胶凝材料性能的影响;并借助XRD和SEM分析了其水化机理。试验结果表明:煤矸石活化料掺量为60%时,煤矸石充填胶凝材料的3 d、7 d和28 d抗压强度分别达到了15.2 MPa、22.8 MPa和35.5 MPa;石膏掺量为4%时,煤矸石充填胶凝材料的3 d、7 d和28 d抗压强度分别达到了15.7 MPa、24.4 MPa和37.8 MPa;复合激发剂最佳掺量为5%,煤矸石充填胶凝材料的3 d、7 d和28 d抗压强度分别达到了27.5 MPa、35.4 MPa和55.4 MPa。     

基于PPR建模的固废材料固化戈壁土抗压强度计算模型

为实现固废材料在戈壁土固化中的资源利用,选用工业矿渣粉和粉煤灰组成一种戈壁土固化掺合料,加入碱激发剂激发活性,对其固化戈壁土的抗压强度进行试验研究,采用投影寻踪回归对试验高维数据进行分析,建立固化戈壁土抗压强度PPR计算模型,验证了模型的精度和稳定性,最后采用该模型进行仿真计算,分析各影响因素与固化戈壁土抗压强度的关系。研究结果表明：该PPR计算模型具有可靠性,各影响因子对抗压强度贡献权重系数顺序为：固化剂掺量>龄期>粉煤灰掺量>碱掺量;仿真计算结果定量描述了各影响因素与固化戈壁土抗压强度的关系;PPR模型较深入地挖掘了固化戈壁土抗压强度高维数据的内在结构,为固废材料固化戈壁土的力学性能研究提供参考。     

基于煤矸石综合利用的新型充填材料性能研究

采用不同粒径煤矸石作充填骨料,研究水泥基充填材料和新型充填材料的流动性和抗压强度,并分析其微观结构。结果表明：当充填材料的流动性满足要求时,水泥基充填材料的28d抗压强度最高为1．5MPa,而新型充填材料的抗压强度最高达3．5MPa;粒径在1．18mm～0．075mm和0．6mm～0．075mm时,新型充填材料的28d抗压强度较水泥基的分别提高约1．9MPa和1．7MPa;微观结构表明,新型充填材料中骨料与凝胶体的结合非常紧密,且凝胶体密实,分布均匀;新型充填材料中的C-S-H凝胶体的Ca／Si有很大程度的降低。     

煤矸石粉灌浆材料的试验研究

介绍了煤矸石粉灌浆材料及其结石的物理力学特性 (粘度、稳定性、凝结时间、抗压和抗渗强度等 )的实验研究成果。通过对煤矸石粉浆液掺入外加剂和改变制浆工艺来改善其相关性能 ,以获得具有一定流动度、较高的扩散性和渗透能力的稳定性浆液 ,从而使得以煤矸石为主剂的灌浆材料成为可能     

道路用聚氨酯固-固相变材料的合成及性能研究

为改善传统路用固-液相变材料对沥青路面的影响,发挥相变材料优越的潜热储能特性,主动调控沥青路面温度状况,减轻公路沥青路面温度病害.以多元醇A为软段,异氰酸酯B及扩链剂C为硬段,采用预聚体法合成65％～90％软段含量不等的聚氨酯固-固相变储能材料(PUPCMs).借助红外光谱分析仪(FTIR)、热重分析仪(TG)及差示扫描量热仪(DSC),分析研究PUPCMs的结构特征、热稳定性及储热特性.针对道路沥青路面环境温度特点,对比PUPCMs的储热能力,推荐适用于公路沥青路面的PUPCMs.结果表明,PUPCMs由于其特殊的嵌段结构,硬段对软段起到束缚作用,材料在相变过程中由宏观固态转变为无定形固态,解决传统固-液相变材料泄露问题的同时发挥潜热作用,具有良好的热稳定性及储热能力;在模拟道路沥青路面最不利条件时发现PUPCMs的结构特性、热稳定性及储热性能均满足道路用相变材料的使用要求.同时,通过改变软段分子量与含量可以得到不同相变潜热、相变温度及热稳定性的材料.考虑到沥青混合料的实际应用状况,根据材料的相变焓值与相变温度区间,推荐选用6000-70％-PUPCMs掺入沥青中制备相变沥青,作为后续主要研究对象.     

基于微波固相法与ChemOffice软件研究煤矸石中铁铝浸出机理

采用微波固相法酸浸提取煤矸石中的铁、铝,对煤矸石原料、酸浸物和酸浸渣的化学组成、物相组成及微观形貌进行了分析,利用ChemOffice软件对煤矸石原料及酸浸未溶物所含化合物分子的三维结构及分子间键长进行模拟. 结果表明,在微波辅助酸浸条件下,煤矸石中铁、铝组分浸取率分别达98.13%和95.07%,酸浸未溶物中铁、铝组分分别为FeH(SO4)2×2H2O, FeSO3, Al2SO4(OH)4×5H2O和AlH(SO4)2×2H2O. 微波固相法的酸浸反应机理与传统加热机理不同.     

土壤对煤矸石填充时溶出重金属的吸附解吸动力学特征

研究了土壤对矸石填充时溶出重金属的吸附性能.通过一系列的试验表明:重金属Mn和As离子均符合Freundlich等温式,Mn和As的饱和吸附量分别为0.0083 mg/g和0.069 μg/g; Mn和As的解吸过程都分为两个阶段,而不同离子的反应阶段时间不同;解吸动力学曲线的快速阶段对应于静电吸附态Mn和As解吸,慢速阶段主要对应于专性吸附态Mn和As的解吸.Mn和As的解吸率分别为2.55% 和0.78%,而解吸因数分别为2.62×10-2和7.9×10-3.由此可知土壤对Mn和As的吸附稳定性都较高,土壤一旦吸附后就不易解吸.     

吉林某煤矸石作丁苯橡胶补强填料的研究

通过化学成分分析、粒度分析、X-射线衍射、SEM分析等方法,对吉林某矿区的煤矸石的性质进行了研究,并对煤矸石进行化学改性,利用改性后的煤矸石部分代替炭黑作橡胶补强材料,制品的拔出力均高于国标和企业标准,并对其进行了补强机理分析.     

煤矸石酸浸渣干法制备水玻璃的研究

煤矸石酸浸渣是提取酸溶物后的固体废弃物,主要化学成分是SiO2及少量的CaSO4和TiO2.本文以煤矸石酸浸渣为原料,通过酸浸液分离时的副产品Na2SO4和酸浸渣中SiO2物质的量比确定制备水玻璃模数,采用干法制备水玻璃,为了便于实验研究,以Na2CO3替代NaSO4,考察了制备温度、时间和冷却方式对水玻璃合成的影响,研究结果表明:按合成水玻璃模数1∶1配料,在1000℃下煅烧1h,采用水淬骤冷方式,硅的回收率接近80％;酸渣中的硫酸钙最终转化为偏硅酸钙,进一步与偏硅酸钠形成低共熔物,会造成钠和硅的损失,而钛的存在则有利于提高钠、硅的收率,同时消除钙、铁等杂质对水玻璃合成的影响.     

增钙煤矸石的结构特征及其活化机理研究

对原样煤矸石进行了系统分析.通过X射线衍射(XRD)和核磁共振(NMR)等测试方法对其活化过程的微观结构进行了分析.结果表明:在煤矸石的增钙煅烧过程中掺入适量的石膏和萤石等组分作为矿化剂时,有水硬性矿物生成.此状态的煤矸石中29Si峰产生了裂解和宽化,铝氧多面体结构由原样中的六配位为主转变为以四配位为主,这样的结构有利于改善煤矸石的活性.对煤矸石活化过程进行了力学性能试验.试验结果同样表明:各种增钙煅烧煤矸石的力学性能和微观结构的分析结果是相一致的.     

水杨酸侵蚀红黏土水泥土复合体机理的试验研究

有机酸侵蚀红黏土水泥土复合体对于工程结构的耐久性具有重要意义.为了研究其侵蚀机理,本文以昆明市红黏土水泥土复合体为研究对象,分别采用pH值为3.5、4.0的水杨酸溶液,对红黏土水泥土复合体试件进行长达200 d的浸泡,观测浸泡过程中试件外观和耗酸量随时间的变化,分析水杨酸对红黏土水泥土复合体的侵蚀和作用机理.研究结果表明:水杨酸对红黏土水泥土复合体的侵蚀过程可分为:侵蚀减慢阶段、侵蚀稳定阶段;其腐蚀以对复合体中起骨架连接作用的水泥水化产物的分解溶蚀为主.     

强夯法加固矸石地基的机理研究

结合宁国港口矿区采煤塌陷区煤矸石回填建筑地基工程,对煤矸石的回填方式、颗粒级配、物理化学性质及受力特性进行分析。探讨了在冲击型动力荷载作用下加固矸石地基的机理,并进行了效果检测,对务后复合地基的工程性能进行了评价,得出了处理含水量较低、地下水位埋藏较深的矸石地基采用强夯法是极佳的选择,在矿山地质环境综合治理中具有广泛的推广应用价值。     

煤矸石喷射混凝土抗冻性试验研究

为研究煤矸石喷射混凝土的抗冻性,采用慢冻法对C20、C25两种煤矸石喷射混凝土进行抗冻性试验,分别在冻融循环25次、50次、75次和100次进行质量损失测试和单轴抗压试验,在试验基础上,建立了煤矸石喷射混凝土质量损失率和强度损失率随冻融循环次数变化的数学模型.研究结果表明:煤矸石喷射混凝土的质量损失率随冻融循环次数的增加而递增且增长速率不断加大,强度损失率呈现出先增长后下降再增长的规律;C25煤矸石喷射混凝土的抗冻性优于C20煤矸石喷射混凝土,建立的数学模型与试验数据吻合度较高,能够反映煤矸石喷射混凝土在冻融循环作用下的质量和强度损失规律.