高钙粉煤灰地质聚合物的制备及耐久性研究

以新疆某电厂高钙粉煤灰为原料,水玻璃为碱激发剂制备了高钙粉煤灰地质聚合物胶凝材料。研究了水玻璃掺量、水胶比、水玻璃模数等对高钙粉煤灰地质聚合物抗压强度的影响,并对制备的聚合物材料进行了耐久性研究。结果表明,以高钙粉煤灰为原料,水玻璃（模数为1.1）掺量为8%、水胶比0.37、标准养护条件下,制备的高钙粉煤灰地质聚合物3 d、7 d和28 d抗压强度值分别为23.0 MPa、33.3 MPa与51.7 MPa。对所制备的地质聚合物进行耐久性研究表明,高钙粉煤灰地质聚合物所有龄期抗压强度均优于42.5水泥胶砂的强度,同时120 d龄期时能够到达83.3 MPa的高强度。      

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。     

再生砂制备干混砌筑砂浆的试验研究

采用再生砂作为砂浆组成材料中的细骨料,掺入一定量的粉煤灰替代水泥制备干混砌筑砂浆,系统研究了粉煤灰掺量及胶砂比对其基本性能和力学性能的影响。结果表明,干混砌筑砂浆的分层度、表观密度和含气量与粉煤灰掺量及胶砂比均呈线性关系,并且其抗压强度随着胶砂比的减小而逐渐降低;当胶砂比为1∶3,且粉煤灰掺量为10%时,其后期抗压强度达到最高,相比早期增大幅度达65.9%;最后,根据再生骨料干混砌筑砂浆抗压强度与粉煤灰掺量的关系曲线回归拟合出不同胶砂比条件下砂浆的抗压强度公式,以制备M10~M30不同强度等级的干混砌筑砂浆。     

脱硫灰基次轻干混砂浆的制备及性能研究

利用脱硫灰辅以轻质骨料粉煤灰陶砂、膨胀玻璃珠和粉煤灰漂珠,制备出了脱硫灰基次轻干混砂浆,研究了脱硫灰掺量、各轻质骨料掺量等对砂浆性能的影响,并对胶凝材料体系最佳配比进行了试验优选;同时还对次轻干混砂浆微观结构进行分析,解析了各轻质骨料在脱硫灰体系中的水化反应机理。研究结果表明,水灰比为0.53、脱硫灰替代30%水泥、粉煤灰漂珠、膨胀玻璃珠、粉煤灰陶砂质量比为1.1∶0.6∶0.4时,干容重为1 332 kg/m~3,2h吸水率为1.04%,28 d抗压强度为 28.2 MPa。     

大掺量粉煤灰免振捣混凝土的均匀试验研究

研究了胶凝材料用量、粉煤灰掺量、水胶比、外加剂和砂率等因素对大掺量粉煤灰免振捣混凝土性能的影响.利用SPSS软件中的逐步回归分析法建立了以混凝土拌合物流速、混凝土强度等为目标函数的回归方程,用Matlab软件中的优化技术求出了大掺量粉煤灰免振捣混凝土的优化配比组合.即水泥用量∶粉煤灰掺量∶高效减水剂掺量=1∶0.74∶0.035 6,水胶比40%,砂率45.4%指导试验,成功地配制出C40高抗渗免振捣混凝土.最后从机理上分析了粉煤灰对免振捣混凝土性能的影响.     

碱激发矿渣/粉煤灰体系流动性及力学性能试验研究

针对某金矿水泥胶结充填体强度低、经济效益差的问题,以当地固体废弃物矿渣、粉煤灰等为主要原料,通过添加水玻璃作为激发剂制备新型矿山充填碱激发胶凝材料。借助正交设计的试验方法,考察激发剂掺量、激发剂模数、粉煤灰掺量、水胶比对矿渣/粉煤灰复合胶凝体系流动性及力学性能的影响。试验结果表明：激发剂掺量与浆体流动度和抗压强度呈正相关;激发剂模数从1.0增加至1.5的过程中,浆体流动度和抗压强度均呈先上升后降低的趋势;在无粉煤灰的胶凝体系中,浆体流动度较差,随着粉煤灰掺量的增加,浆体流动度不断增加,抗压强度逐渐降低;水胶比与浆体流动度呈正比关系,随着水胶比的不断增大,抗压强度快速降低,波动幅度较大。当水胶比为0.30、激发剂掺量为6%、激发剂模数为1.2、粉煤灰掺量为20%时,浆体流动度为164 mm,养护龄期3 d、7 d、28 d的抗压强度分别为2.15, 3.66, 4.83 MPa,均满足矿山生产要求。     

用粗磷尾矿制备胶结充填材料

为解决湖北三宁矿业挑水河磷矿选厂重介质作业尾矿直接堆存存在的污染环境和土地占用等问题,在对该尾矿进行性能测定的基础上,开展了将其作为胶结材料用于充填采矿的可行性试验。结果表明：磷尾矿颗粒表面粗糙,有害元素含量低,可以作为胶结材料;磷尾矿为骨料制备的充填体不同龄期抗压强度均随灰砂比和料浆浓度增加而增强,但料浆浓度对充填体抗压强度影响相对较大;充填料浆坍落度、坍落扩散度和稠度均随灰砂比和料浆浓度增大而增大。为进一步降低胶结材料成本,还进行了粉煤灰部分替代水泥作为胶结材料的可行性正交试验。结果表明：粉煤灰的添加有利于充填体强度的增高,尤其是后期强度的增长;充填料浆坍落度随灰砂比、料浆浓度和粉煤灰掺量增大均先增后减,且影响程度由强到弱依次为灰砂比>料浆浓度>粉煤灰掺量。由于粉煤灰颗粒粒度细,且部分颗粒呈球形,使其在料浆中可以发挥滚珠轴承效应,减小了磷尾矿颗粒之间的摩擦力,进而提高了料浆的和易性;粉煤灰内部空隙多,随着粉煤灰掺量的增加,需水量也随之增大,导致充填料浆的黏稠性增大,阻碍了料浆中骨料的移动,进而使得坍落度和稠度随粉煤灰掺量增加呈现先增后降的规律。试验确定的胶结材料最佳配比为灰砂比0.250、料浆浓度80%、粉煤灰掺量1.00。利用粉煤灰和粗磷尾矿进行胶结充填具有显著的经济、环境和社会效益。     

基于正交试验的全尾砂胶结充填材料配比优化

以某矿山全尾砂为骨料、水泥和粉煤灰为胶凝材料制作胶结充填材料,采用正交试验探讨了料浆质量浓度、灰砂比和掺灰量对充填材料泌水率、7 d和28 d抗压强度的影响程度,并确定了最佳的全尾砂胶结充填材料配比方案。研究结果表明:料浆质量浓度是影响充填料浆泌水率的主要因素,料浆质量浓度为71%和74%时泌水率小于15%可满足工艺要求;灰砂比对充填材料7 d和28 d抗压强度的影响最大,掺灰量次之,料浆质量浓度最小;确定的最佳配比方案为料浆质量浓度74%、灰砂比1∶4、掺灰量10%。     

脱炭粉煤灰制备混凝土的试验研究

对经浮选脱炭后的粉煤灰进行了制备混凝土的配比试验, 研究了水胶比与粉煤灰掺量对混凝土抗折强度和抗压强度的影响, 试验结果表明, 当粉煤灰最大掺量为50%, 水胶比为0.34时, 混凝土28 d抗压强度为35.52 MPa, 达到了混凝土规定等级C30级以上, 其28 d抗折强度为4.58 MPa。     

铁尾矿基多固废混凝土耐酸侵蚀性能研究

为提高混凝土材料的耐酸侵蚀性能,同时实现大宗固废的综合利用,以铁尾矿、钢渣及脱硫灰为掺合料,铁尾矿砂及铁尾矿废石为骨料制备混凝土试块,研究了水泥替代率及水胶比对混凝土试块28 d抗压强度及酸侵蚀60 d后抗压强度、质量损失、表观劣化及中性化深度的影响。结果表明:(1)当水胶比一定、水泥替代率为10%时,混凝土试块28 d的抗压强度最高,且高于纯水泥混凝土试块的抗压强度;当水泥替代率一定、水胶比为0.42时,混凝土试块28 d的抗压强度最高。(2)当水胶比一定、水泥替代率大于15%时,酸侵蚀60 d后的混凝土试块表现出较强的耐酸侵蚀性能;当水泥替代率一定、水胶比小于0.45时,酸侵蚀60 d后的混凝土试块表现出较强的耐酸侵蚀性能。(3)当水胶比一定、水泥替代率为30%时,达到最小的质量损失;当水泥替代率一定、水胶比为0.42时,达到最小的质量损失;且均小于纯水泥混凝土试块的质量损失。(4)复合掺合料体系使得混凝土的内部结构致密、孔隙细化,有效地阻碍了醋酸溶液对混凝土的侵蚀,降低了混凝土试块的中性化深度。总体上看,铁尾矿、钢渣、脱硫灰进行复掺制备混凝土,具有优于纯水泥混凝土的耐酸侵蚀性能。     

水泥—粉煤灰注浆材料特性试验研究

通过室内对水泥—粉煤灰浆液的各项物理力学及化学性质进行测试,获取了不同材料配比及不同龄期条件下浆液的结石体抗压及抗剪强度、流动度(扩散半径)、黏度、结实率、凝结时间等工程参数,探究了各工程参数间的相互作用关系。结果表明:不同龄期条件下的浆液硬化体抗压及抗剪强度随水灰比的增大而降低,对于注浆工程本身来说,选取7 d龄期条件下的浆液硬化体强度最为适宜;水灰比为1:0.5~1:0.8时,浆液流动性比较好,但硬化体强度较低,加固效果较差;而水灰质量比为1:1时,硬化体强度及结实率较高,充填加固效果较好;水泥—粉煤灰浆液的凝结时间随粉煤灰掺入量的增大而增大,随水灰比的增加而延长;水泥—粉煤灰浆液的流动度随着粉煤灰掺量的加大而降低,但黏度增大,结石率升高;当粉煤灰含量为20%时,水泥和粉煤灰的物理化学反应较好,可注性能优异,能够满足注浆堵水以及工作面底板改造的要求。     

基于正交实验金尾矿砂再生混凝土实验研究

为缓解天然砂石资源短缺,采用正交实验对金尾矿砂再生混凝土进行力学研究,选取水灰比、金尾矿砂取代率、再生粗骨料取代率和粉煤灰掺量四个影响因素,得到了金尾矿砂再生混凝土抗压、抗拉强度两种性能指标,并基于力学性能进行了配比优化组合研究。结果表明:水灰比、粉煤灰掺量对两种评价指标影响显著,其次是金尾矿砂取代率,而二次破碎的再生粗骨料对二者影响较小。综合考虑配制金尾矿砂再生混凝土的较佳因素水平方案为水灰比0.45、金尾矿砂取代率30%、再生粗骨料取代率30%、粉煤灰掺量10%。通过对较佳配比浇筑的金尾矿砂再生混凝土与普通混凝土、再生混凝土的两种强度对比和微观分析可知,金尾矿砂应用于再生混凝土中是可行的。      

煤矸石基免烧砖制备工艺及力学性能研究

为了有效地提高煤矸石资源化利用水平,针对抚顺矿区的煤矸石资源,在分析其化学成分和矿物组成基础上,采用煤矸石作为主要原料,辅以水泥、天然砂、粉煤灰及添加剂研究制备免烧砖。通过调整原料配比和成型压力,研究不同制备条件下免烧砖的微观结构特征和物理性能差异,如密度、含水率、抗压强度和抗折强度。通过正交试验获得优化原料质量配比和工艺参数分别为:东舍场煤矸石40%,天然砂42%;西舍场煤矸石70%,天然砂12%;汪良舍场煤矸石50%,天然砂32%;其它相同参数分别为粉煤灰5.14%、水泥12.86%、减水剂0.05%、水10%,成型压力20 MPa,常温养护28 d。获得的煤矸石基免烧砖性能符合JC/T 422—2007《非烧结垃圾尾砖》MU25标准要求,其中最高抗压强度和抗折强度分别为52.70 MPa和4.93 MPa。      

高掺量粉煤灰注浆材料在采空区治理中的应用

为减少矿山在综合治理工作中的成本问题,进行“粉煤灰掺量水泥注浆材料配比”实验研究.设计正交实验进行粉煤灰-水泥注浆材料析水率、结实率、抗压强度研究,对各实验方案可行性进行研究,优选出最优方案并进行现场工业实验研究.研究表明:固相比为单轴抗压强度的主要影响因素,水固比为析水率、结实率的主要影响因素,水玻璃掺量对试件抗压强...     

燃煤电厂高盐脱硫废水固化基础实验

脱硫废水零排放背景下,常规的蒸发和结晶工艺无法有效避免二次污染,提出了一种脱硫废水烟气浓缩及水泥化固定的技术路线。在烟气浓缩塔中,利用部分电除尘器后的烟气对脱硫废水进行蒸发浓缩,浓缩后的脱硫废水与水泥、粉煤灰等材料拌合后制得固化体,从而实现污染物的水泥化固定。实验将模拟高盐水与水泥、粉煤灰和河砂拌合,制得固化体,养护至特定龄期后,对其抗压强度和结合氯离子能力进行检测。通过控制单变量的方法,实验探究了不同组分材料的配比对固化体的抗压强度和结合氯离子能力的影响,并利用XRD对固化体粉末进行了产物表征。结果表明:在水泥配比为1.08时固化体的抗压强度最高,粉煤灰配比大于0.25后固化体的抗压强度提升明显,模拟高盐水配比越大,固化体的抗压强度越低,河砂量对固化体的抗压强度影响小。实验中制得的固化体在养护28 d后,其抗压强度值在30 MPa以上,能达到《混凝土路缘石》标准中路缘石的最低抗压强度要求。随着水泥配比的增大,固化体的结合氯离子能力增大21.7%,且受水泥水化所需水量的限制,其增大趋势渐缓;由于粉煤灰在水化过程中的产物与氯离子生成的Friedel’s盐量较少,随着粉煤灰配比的增大,固化体的结合氯离子能力仅增大4.9%。XRD的结果验证了水泥固化过程中Friedel’s盐的存在。     

利用矿渣和粉煤灰制备地聚物胶凝材料的正交试验研究

为研究矿渣和粉煤灰在地聚物制备中的应用,将不同配比的矿渣和粉煤灰混合后作为硅铝原料,经机械粉磨和激发剂激活后制备地聚物胶凝材料。正交试验研究了矿渣和粉煤灰的配比、水灰比和水玻璃模数3个因素对地聚物抗压强度的影响,并采用XRD、SEM对地聚物的微观结构进行分析。结果表明：当矿渣和粉煤灰配比为1:1、水灰比为0.4、水玻璃模数为1.2时,所制得地聚物28d龄期的抗压强度最高,达到68.45MPa。XRD和SEM分析表明：随着试样养护龄期的增长,生成更多的硅铝酸盐凝胶体,并且原料中部分晶相逐渐转化为非晶相,非晶相凝胶将未反应完的原料颗粒紧紧黏结在一起,使试样结构更致密,从而有利于抗压强度的提高。     

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。     

粉煤灰对水泥土力学性能的影响

以粉煤灰掺量、比表面积、养护方式及硫酸盐质量分数为影响因素,研究掺入粉煤灰后水泥土抗压强度和抗硫酸侵蚀性的变化规律,利用扫描电镜观察粉煤灰水泥土的微观结构.结果表明,在水泥掺量20％的条件下,随粉煤灰掺量增加,水泥土各龄期抗压强度增大,但增大幅度逐渐减小.龄期7 d时,粉煤灰比表面积增大对水泥土抗压强度有显著影响,龄期...