自燃煤矸石粉对混凝土耐久性的影响

从抗氯离子渗透性能、抗碳化性能、以及干缩性能三个方面研究了自燃煤矸石粉对混凝土耐久性能的影响.研究发现:掺自燃煤矸石粉混凝土的抗氯离子渗透能力较高;当煤矸石粉掺量在20％时,对混凝土的碳化略有改善,当混凝土强度大于50 MPa,煤矸石掺量小于40％时,其碳化深度小于8mm;随胶凝材料的增加,混凝土干缩增大,当自燃煤矸石粉掺量为20％时,混凝土干缩值最小.     

掺合料对自燃煤矸石砂轻混凝土抗渗和抗冻影响

自燃煤矸石粗骨料在表面质构和强度等方面,与天然碎石存在较大差异,特别是多孔、吸水,使其作为粗骨料配制的混凝土耐久性受到工程界质疑.采用正交试验,研究硅灰、粉煤灰等复掺对自燃煤矸石砂轻混凝土抗氯离子渗透和抗冻性能的影响.结果表明:硅灰掺量对自燃煤矸石砂轻混凝土抗氯离子渗透影响非常显著、对抗冻性能影响不明显,粉煤灰掺量对自燃煤矸石砂轻混凝土抗冻性能影响非常显著、对抗氯离子渗透影响不明显;扫描电镜表征,硅灰、粉煤灰以及矿渣复掺的综合效应,使混凝土结构密实、火山灰反应更加充分,Ca(OH)2含量降低,但冻后出现针状钙矾石.     

陶瓷粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

试验采用电通量法研究了陶瓷粗骨料、矿物掺合料掺量对混凝土抗氯离子渗透性能的影响.试验结果表明:陶瓷粗骨料掺量对混凝土抗氯离子渗透性能影响不大,与普通混凝土一样,其渗透性能等级为Q-Ⅱ;28 d龄期时,电通量随着粉煤灰掺量的增大略有增加;龄期继续增长,粉煤灰的掺入明显改善了混凝土抗氯离子渗透性能.复掺硅粉后,随着硅粉的增加,混凝土的电通量明显降低,硅粉的掺入大大提高了混凝土的抗氯离子渗透能力.     

矿物掺合料对煤矸石水泥复合体系需水性的影响

自燃煤矸石具有火山灰活性,可以作为水泥混合材使用.但由于自燃煤矸石表面形态粗糙、颗粒孔隙率较大,当其掺量较大时会引起体系标准稠度需水量增大等问题.本课题通过掺加不同细度、不同掺量的粉煤灰、矿渣、石灰石粉和硅灰四种矿物掺合料,研究矿物掺合料对自燃煤矸石水泥复合体系需水性的影响.结果表明,分别复掺5wt％的矿渣、石灰石和工业硅灰三种矿物掺合料,可明显降低自燃煤矸石-水泥复合体系标准稠度需水量.其中复掺粉磨40 min石灰石减水率为4.4％;复掺粉磨30 min矿渣减水率为6.2％;复掺工业硅灰减水率达到10.2％.复掺矿物掺合料后,自然煤矸石-水泥复合体系早期强度稍有降低,但后期强度有所增强,其中复掺5％工业硅灰,28 d抗压强度提高2.5 MPa.     

矿物掺合料对低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用ASTM C1202-97方法测定混凝土氯离子电通量及渗透等级,主要研究了矿渣、粉煤灰、偏高岭土在单掺及不同比例复掺时对低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能的影响.实验结果表明:矿物掺合料能有效改善低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能.粉煤灰与矿渣复掺时,随着矿渣所占比例增加,混凝土氯离子渗透等级逐渐降低.水胶比为0.38,偏高岭土与矿渣复掺时随着偏高岭土所占比例增大,混凝土氯离子电通量先降低后增加,与基准组相比较,掺入比例为1∶1时其28 d氯离子电通量降低了93％.偏高岭土与矿渣复掺能有效改善混凝土的孔隙结构,孔径趋于细化,提高了混凝土抗氯离子渗透性能.     

陶瓷抛光砖粉对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

以陶瓷抛光砖粉为混凝土掺合料,采用膨胀珍珠岩作活性集料,测试陶瓷抛光砖粉对碱集料反应的影响;利用电通量法测定标准养护28 d混凝土的电通量值,采用硝酸银显色法分别测定标准养护28 d水泥胶砂经10次、20次干湿循环后氯离子渗透深度,通过压汞法、SEM等测试手段分析掺陶瓷抛光砖粉水泥硬化浆体的显微结构,研究陶瓷抛光砖粉作掺合料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响,并将之与粉煤灰对比.结果表明:混凝土电通量测试结果与水泥胶砂硝酸银显色法的测试结果之间具有较好相关性.陶瓷抛光砖粉作混凝土掺合料,能发挥其二次水化作用及对水泥硬化浆体孔结构的细化作用,增强混凝土抗氯离子渗透能力,抑制碱骨料反应.在相同掺量条件下,单掺抛光砖粉混凝土抗氯离子渗透能力优于掺试验用Ⅱ级粉煤灰混凝土.与单掺抛光砖粉相比,复掺抛光砖粉与粉煤灰,其后期抗氯离子能力较强.抛光砖粉与矿渣复掺效果优于抛光粉与粉煤灰复掺;随矿渣掺量的增加,混凝土抗氯离子渗透能力增加.     

自燃煤矸石配制混凝土的试验研究

采用正交试验的方法,研究了自燃煤矸石作为活性混合材料制备煤矸石硅酸盐水泥的可行性,并与煤矸砂、煤矸石共同配制了不同强度等级的混凝土.试验结果表明,阜新高德矿自燃煤矸石可以作为活性混合材料制备煤矸石硅酸盐水泥,且能够与煤矸石粗细集料共同制备C15～C40不同强度等级的混凝土.该混凝土无论是7d还是28 d的强度都好于普通硅酸盐水泥配制的天然集料混凝土,且吃渣量高达混凝土总质量的80％以上.采用煤矸石配制混凝土,不仅可实现固体废弃物的资源化,且缓解了当地缺少硬质石材的难题,具有经济、环保和社会三重效益.     

大掺量矿物掺合料混凝土的渗透性指标相关性研究

本文通过四种渗透性测试方法(氯离子扩散系数、电通量、气体渗透性系数和毛细管吸附率)系统研究了大掺量矿物掺合料混凝土的渗透性能,探讨了大掺量矿物掺合料混凝土四种表征渗透性指标之间的相关性。结果表明大掺量矿物掺合料混凝土氯离子扩散系数与其电通量之间的相关性系数R2=0.954,相关性最好;大掺量矿物掺合料混凝土氯离子扩散系数与其气体渗透性系数之间的相关性系数R2=0.889,相关性较好;大掺量矿物掺合料混凝土毛细管吸附率与其气体渗透性系数之间的相关性R2=0.780,相关性较弱;大掺量矿物掺合料混凝土氯离子扩散系数与其细管吸附率之间的相关性R2=0.748,相关性最弱。     

水胶比对大掺量矿物掺合料混凝土耐久性的影响

本文从抗碳化性能、抗冻性能、抗氯离子扩散渗透性能和抗气体渗透性能四个方面系统研究了大掺量矿物掺合料混凝土在不同水胶比情况下的耐久性能变化规律。结果表明大掺量矿物掺合料混凝土的抗碳化性能、抗冻性能、抗氯离子扩散渗透性能和抗气体渗透性能均随水胶比增大而降低,但其抗气体渗透性系数在早期受水胶比影响较显著,养护90 d的大掺量矿物掺合料混凝土气体渗透性系数基本不受水胶比影响。     

自燃煤矸石粗集料对砂轻混凝土性能影响的试验研究

自燃煤矸石粗集料特性对混凝土性能影响是自燃煤矸石砂轻混凝土主要研究内容之一,对实际应用有着重要意义.试验选取代表自燃煤矸石粗集料特性的砂率、颗粒级配和附加用水量为影响因素,选择3因素、5水平的正交设计对自燃煤矸石砂轻混凝土进行试验研究,分析各因素对自燃煤矸石砂轻混凝土拌合物工作性、硬化强度及抗冻和抗氯离子渗透性能的影响.结果表明:当砂率为0.44、自燃煤矸石粗集料颗粒级配范围为(5～10 mm)∶(10～15 mm)∶ (15 ～20 mm) =7∶47∶46以及附加用水量为24h饱和吸水率的78％时,在拌合物获得大流动性同时,强度等级满足C25、抗冻等级满足F50、抗氯离子渗透等级满足Ⅲ级的设计要求.研究结果为轻集料砂轻混凝土的配合比设计提供了基础.     

氧化钙对煤矸石粉末陶瓷涂层耐蚀性的影响

本文采用含多种氧化物的煤矸石粉末,以加钙活化的煤矸石和未加钙的煤矸石两种配方为涂层骨料,用热化学反应法在Q235钢表面制备陶瓷涂层.通过XRD分析球磨前后粉体及陶瓷涂层的相结构,并分析涂层的抗热震性和耐蚀性能.结果表明,通过热化学反应法制备煤矸石陶瓷涂层是可行的,制备过程中产生Al6Si2O13、Al2 SiO5、AINi、CaAl2 Si2O8及玻璃新相.涂层的性能比基体有了很大的提高,其中煤矸石陶瓷涂层的耐酸、碱、盐性分别提高4.31倍、2.08倍、2.06倍;加钙煤矸石陶瓷涂层分别提高9.79倍、2.38倍、2.86倍.     

基于干基高位发热量的煤及煤矸石、矸石的分级研究

贵州省是产煤大省,年产量在1．4亿t以上,其中动力用煤在7000万t以上。由于电价比较低,煤炭在价格上和省外有较大差异,因此贵州省煤炭交易过程中,掺入煤矸石和矸石、各种非煤物质比较常见。利用煤及煤矸石、矸石按干基高位发热量的不同对其进行明确的分级命名,使煤炭生产经营中动力配煤行为更加规范、合理,有利于提高中国动力煤质量,并能有效节约宝贵的煤炭资源,对环境保护等将起到非常重要的作用。     

Fabrication and application of porous materials made from coal gangue: A review

Coal gangue (CG), which is mainly generated during coal excavation, mining, and coal washing, is an industrial solid waste that is recognized as an environmental pollutant. The ever-increasing amount of CG produced is a serious threat to the ecological environment and property safety, especially in China, which is the largest coal producer and consumer in the world. Considerable studies have investigated means for utilizing CG worldwide. This review summarizes and discusses various porous inorganic materials made from CG, including cement-based porous materials, porous bricks, porous ceramics (cordierite and mullite) and glasses, porous geopolymers, zeolites, aerogels, and porous carbon materials. Different preparation processes and performances of each type of porous inorganic materials were reviewed. Porous CG-based materials can be used as promising adsorbents for the removal of various pollutants and have good potential for use in construction industry as well as catalyst material applications. Besides, porous materials obtained from CG have also been tested as slow-release fertilizers after the absorption of phosphate, as electrode materials, and as oil-in-water separation agents. The systematic summary of porous materials based on CG aims at promoting high-value-added applications for this waste. Future research directions for the use of CG as a raw material are also presented.     

高纯纳米SiO2制备

以煤矸石为原料,制备了低成本纳米二氧化硅(SiO2.xH2O)。采用红外光谱、XRD、TEM等技术对产物进行了表征,结果表明制备的纳米二氧化硅粉体呈球形、粒径分布范围为15～20 nm,纯度高于99.98%。     

煤矸石混凝土水分传输及分布预测

为了研究煤矸石作为粗骨料对混凝土耐久性的影响,参照ASTM C1585-13推荐的方法,通过试验对煤矸石粗骨料混凝土的吸水性进行了研究,其中煤矸石替代传统粗骨料的质量比分别为0%,30%,60%,100%.分析了煤矸石掺量对混凝土吸水性能的影响,对比了各组试件的初始吸水率和第二阶段吸水率.结果表明:煤矸石混凝土的吸水率呈现两阶段特征.煤矸石粗骨料的掺量对混凝土的吸水性有显著的影响,当煤矸石替代30%的传统粗骨料时,试件的初始吸水率和第二阶段吸水率与未掺煤矸石试件的初始吸水率和第二阶段吸水率相差不大,但是当煤矸石的替代量大于60%时,试件的初始吸水率和第二阶段吸水率会明显增大,说明煤矸石掺量影响混凝土的耐久性.最后根据吸水试验的结果,结合非饱和毛细吸水的相关理论,对煤矸石混凝土内水分分布进行了预测.     

原状煤矸石骨料强化工艺研究

以陕西铜川原状煤矸石为研究对象,对其进行分拣、破碎、分级等工艺处理,重点进行煤矸石的化学强化和表面包覆相关实验。选用粒径为2.36~4.75 mm的煤矸石,采用不同的强化剂和包覆粉来提高其强度和耐水性。研究发现,当用硅酸盐类强化剂B（质量分数为6%）掺入0.7%土壤固化剂进行复配后的溶液作强化剂,对煤矸石强化效果最明显;在液体强化后的煤矸石表面用水泥和某尾矿粉质量比为1:1.2进行包覆处理,包覆量为煤矸石质量的25%,所制得的产品干压碎值约降低50%,耐水性约提高85%,所制得的煤矸石骨料产品性能良好。将所制得的煤矸石骨料产品替代部分石灰岩用作水泥砂浆集料,相比原状煤矸石砂浆,强化后的煤矸石水泥砂浆抗折、抗压强度都有提高。     

煤矸石增钙煅烧的机理

研究了徐州未燃煤矸石以石膏和萤石作矿化剂煅烧前后结构变化及其活化机理.采用X射线衍射和核磁共振测试手段对煤矸石活化过程的物质组成和微观结构进行分析.结果表明:随着Ca与Si的摩尔比和煅烧温度的提高,煤矸石样品的活性也增加.煅烧过程中,硅氧四面体结构从高聚态向低聚态转变,生成多种胶凝性硅酸盐矿物.同时,煅烧前后铝氧结构也发生变化,铝的配位数由6变成4.因此,煅烧激活了煤矸石的硅氧结构,稳定了铝氧结构,有利于煤矸石胶凝活性的改善.     

利用晋城煤矸石合成堇青石的实验研究

以煤矸石、滑石粉和氧化铝为原料,按堇青石理论比配料,在1 150℃~1 220℃下烧结2h~4h,合成了堇青石;正交实验分析表明,对于样品体积收缩率,影响最大的因素是烧结温度;SEM表征显示,产品颗粒形貌不规则;XRD分析发现,杂质存在能显著降低烧结温度,但同时会导致出现较多杂质晶相,因此要特别注意控制原料中杂质的含量.合成堇青石的最佳条件为烧结温度1 220℃,保温时间4h,磨料粒度45μm.     

煤矸石抑制水泥石碱硅酸反应研究

煤矸石目前已成为占用耕地、环境污染的源头之一.开发利用煤矸石具有重大的社会效益和经济效益.采用ASTMC1260试验方法.研究了不同掺量活化煤矸石在不同养护条件对不同活性集料的砂浆试件的ASR抑制效果.试验表明:活化煤矸石可以有效抑制混凝土的碱硅酸反应,其30%掺量的抑制效果明显优于20%掺量的,采用蒸气养护方法的测试结果更能反映煤矸石抑制ASR的真实效果.     

微波场中高含铁量煤矸石酸浸制备氧化铁的研究

研究了微波场中酸浸高含铁量煤矸石制取Fe2O3,探索了煅烧时间、煅烧温度、酸浸温度、酸浸时间、微波功率、HCl质量分数、煤矸石粒度对Fe2O3浸出率的影响。结果表明,在固液比1∶3条件下,煅烧时间为120 min,煅烧温度为700℃,酸浸温度为105℃,酸浸时间为30 min,微波功率为500 W,HCl质量分数为20%,煤矸石粒度为0.1753 mm,Fe2O3的浸出率可达39.36%。与传统方法相比,在大大节省时间的同时,改善了操作环境。制备的Fe2O3样品有较好的应用价值。