玄武岩石粉对水泥胶砂强度和干缩性能影响

用不同掺量玄武岩石粉和粉煤灰替代水泥做水泥胶砂试验,测试抗压强度、干缩率及动弹性模量。结果表明:玄武岩石粉替代10%水泥、粉煤灰替代15%水泥时,对胶砂抗压强度影响不大;玄武岩石粉对胶砂干缩量的影响前后期变化较大,在前期24 h中,粉煤灰与玄武岩石粉胶砂干缩量相近且低于纯水泥胶砂;在后期56 d龄期内,粉煤灰胶砂干缩量整体仍然小于水泥胶砂,但玄武岩石粉胶砂干缩量在14 d左右逐渐大于水泥胶砂,且自收缩增长率变大;利用动弹性模量变化趋势可以较好地反映胶砂强度的变化趋势,其变化趋势与实际强度相近。     

原料配比对煤矸石膏体工作性能和抗压强度的影响

针对充填材料成本过高、性能欠优的状况，结合煤矸石等大宗固废资源化再利用等问题，以煤矸石为骨料，粉煤灰、矿渣和水泥为胶凝材料，聚羧酸减水剂和水玻璃为外加剂，制备早强型煤矸石膏体充填材料。重点研究了胶凝材料用量及配比对煤矸石膏体工作性能和抗压强度的影响，结果表明，随着胶凝材料用量的减少，新鲜膏体坍落度先增大后减小，泌水率先减小后增大，胶凝材料最佳用量约为25%;随着胶凝材料中水泥掺比量的减少和矿渣用量的增加，膏体坍落度小幅增加，膏体试块3～28 d的抗压强度稳步上升，煤矸石膏体制备原料最优配比为煤矸石∶粉煤灰∶矿渣粉∶水泥=75∶13∶6∶6,而新鲜膏体坍落度为26.5 cm, 1 h后坍落度为25.1 cm,泌水率为6.21%,膏体无分层离析现象；膏体2 h后抗压强度可达0.06 MPa, 28 d抗压强度可达10.5 MPa。     

尾矿砂膏体充填材料工作与力学性能研究

采用流变性能与单轴抗压强度试验对5种配合比的膏体充填材料进行了测试,结果表明:以尾矿砂、粉煤灰、水泥为主要原料能够制备出满足采空区回填工作与力学性能要求的膏体充填材料;随粉煤灰掺量增加,膏体的屈服应力降低,塑性黏度无明显变化;随水泥用量增加,膏体的屈服应力与塑性黏度均降低,但在添加一定量水泥后,屈服应力有增长的趋势;随粉煤灰掺量增加,膏体早期强度降低,而随水泥用量增加,膏体的早期强度增大。     

固硫灰基磷尾矿充填体的性能及浸出液水质

采用水玻璃、无水硫酸钠和生石灰共同激发固硫灰活性,制备固硫灰基磷尾矿胶结充填材料。探讨了生石灰掺量对充填体的泌水率、坍落度、抗压强度、变形性能的影响;通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了充填材料28 d龄期硬化体的微观结构组成及形貌;采用改进的模糊综合评价法对充填体浸出液的水质进行分析评价。结果表明,质量分数为66%,胶砂比1∶1时,当生石灰掺量从5%增至15%时,料浆坍落度减小至160 mm,泌水率几乎全为零,充填材料强度随生石灰用量的增加而明显增大,28 d抗压强度增至5.87 MPa,在干燥环境下的干缩变形明显减小,各项性能指标均满足充填的性能要求;固硫灰在化学激发剂的作用下生成了水化硅酸钙凝胶和钙矾石晶体,充填体浸出液的水质良好,均为Ⅱ、Ⅲ级,对地下水质的影响较小。     

基于重复正交试验的风积砂膏体充填材料配比

为找到适合陕北沙沟岔煤矿充填开采需要的高质量、低价格的膏体充填材料,选用风积砂作为充填骨料,以(粉煤灰、水泥、风积砂)掺量及料浆质量浓度4种因素为对象,每个对象取3个水平,采用重复正交试验研究其对充填材料坍落度、泌水率以及7 d和28 d抗压强度的影响。结果表明:料浆质量浓度对坍落度和泌水率影响最为显著,其余因素影响较小,当选取74%和76%的料浆质量浓度时均符合坍落度和泌水率要求;通过极差和方差分析得出,对充填体7 d和28 d抗压强度影响最显著的因素是水泥掺量,其次是粉煤灰的掺量,再次是风积砂掺量,但当风积砂掺量大于45%,不同龄期抗压强度则逐渐降低,最后料浆质量浓度对抗压强度影响最小。综合分析得到最优配比:粉煤灰为440 kg/m~3,水泥为220 kg/m~3,风积砂为45%,质量浓度为76%。     

全尾砂膏体充填粉煤灰活性效应研究

为降低膏体充填成本,提高粉煤灰利用率,以粉煤灰替代部分水泥作为膏体胶凝剂。通过化学方法激发粉煤灰活性,设计了激发剂选型实验和优化配比实验,研究了化学激发下掺粉煤灰膏体强度的变化规律,旨在解决掺粉煤灰膏体早期强度低的问题。结果表明:三乙醇胺、NaOH、CaO能有效提高粉煤灰活性,而Ca(OH)2、Na_2SO_4、CaSO_4·2H_2O和CaCl_2对粉煤灰活性激发效果不明显。不同龄期三乙醇胺的最佳掺量一致,为粉煤灰质量的1.2%;Na OH激发时掺粉煤灰膏体不同龄期的强度随其掺量增加不断提高,掺量超过3%时,强度增长速度逐渐降低;不同龄期的CaO最佳掺量不一致,3 d最佳掺量为4%、7 d为2%、14 d和28 d为6%,CaO激发膏体后期强度不显著。     

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。      

硅酸钠对水泥-粉煤灰基煤矿膏体充填材料的影响研究

山东省某煤矿膏体凝结时间缓慢,影响矿山正常开采,为此,提出了掺入硅酸钠缩短膏体凝结时间的构想,并在室内进行了相关的试验。试验结果表明:随着硅酸钠掺量的增加,水泥-粉煤灰基胶凝体系的初终凝时间逐渐缩短,在掺量为3%时,促凝效果较为明显,当掺量继续增加时,促凝效果不显著。且加有硅酸钠的水泥-粉煤灰基建筑垃圾膏体材料的凝结规律与胶凝体系的凝结时间规律保持一致,当硅酸钠掺量为3%时,其早期强度提高明显,8h和1d的抗压强度分别达到了0.21 MPa和0.52 MPa,从而保证了矿山的正常高效开采。     

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。     

采空区粉煤灰泡沫混凝土充填体的试验研究

以普通硅酸盐水泥、发泡剂、粉煤灰和外加剂为原料,通过室内试验方法制备采空区膏体充填材料,并对其性能指标进行研究分析。结果表明,粉煤掺量为0~50%、绝干密度为200~500 kg/m3时,粉煤灰泡沫混凝土抗压强度在0.4~2.8 MPa变化,抗剪强度在0.05~0.35 MPa变化,采用不同配比获得充填体强度能够满足一般采空区充填要求;随着泡沫掺入量及粉煤灰替换率的增加,能够得到同质量下普通混凝土体积3~7倍以上的充填体,说明在满足充填体强度要求条件下,该充填体利用率较高。该充填体具有较好的变形能力和延性,适合采空区充填。     

粉煤灰掺量对煤矸石骨料混凝土性能影响研究

为探讨粉煤灰作为矿物掺合料对煤矸石骨料混凝土性能的影响,在制备煤矸石骨料混凝土试件时,掺入0%、15%、25%、35%、50%的粉煤灰来取代等量的水泥,进行抗压强度、碳化性能及干燥收缩性能试验研究。结果表明,煤矸石混凝土的抗压强度随粉煤灰掺量的增加而有所降低,且均低于未掺粉煤灰时的混凝土抗压强度,但当掺量为15%时,煤矸石混凝土的90 d抗压强度超过同龄期未掺粉煤灰时的混凝土强度;当粉煤灰掺量不超过35%时,对煤矸石混凝土的碳化性能影响不大,粉煤灰掺量达到50%时,煤矸石混凝土的抗碳化能力降低明显;随粉煤灰掺量的增加,煤矸石骨料混凝土的干燥收缩性能得到改善,50%粉煤灰掺量时干燥收缩率最小。试验表明,适量掺入粉煤灰能改善煤矸石骨料混凝土的后期强度及干燥收缩性能,且对碳化性能影响不大,这为煤矸石骨料混凝土掺粉煤灰的应用提供了试验依据。     

不同粒径组合对煤矸石基充填材料性能的影响

为解决胶结充填成本高、煤矸石和低品质粉煤灰等固废堆存占用大量土地及污染环境等问题,在充分利用煤矿固体废弃物、满足工程实际需求的前提下,制备了煤矸石基充填材料。根据不同胶凝材料的水化特性,研究了高活性辅助胶凝材料和低活性辅助胶凝材料的颗粒级配。通过组分筛选、配比优化、性能测试分析,获得了材料抗压强度、泌水率和流动度3项性能指标;利用XRD、SEM和压汞研究了不同粒径组合对充填材料性能的影响机理。研究表明:水泥熟料30%、煤矸石40%、粉煤灰20%、脱硫石膏10%为最优配比,此时早期强度发展较快,3 d强度达到0.83 MPa,后期强度最高,28 d强度达到9.92 MPa;煤矸石粒径变化对材料性能起主要作用,粉煤灰和脱硫石膏粒径变化起次要作用,并且存在最优的粒径组合,即煤矸石粒径0.075~0.106 mm、粉煤灰和脱硫石膏粒径0.053~0.075 mm的组合性能最优,材料的3 d抗压强度为0.78 MPa,28 d抗压强度达到12.1 MPa,流动度大于320mm,泌水率低。     

矸石粉替代粉煤灰膏体充填材料性能研究

针对传统煤矿膏体充填材料对粉煤灰的需求量较大、成本较高的问题，研究矸石粉替代粉煤灰作为辅料时的膏体充填材料性能，采用正交试验方法以及MATLAB进行线性回归预测和3D可视化模型的建立，分析水掺量和水泥掺量对膏体充填材料流动性和力学性能的影响规律。试验结果表明：随着水泥掺量的增加，充填料浆流动性缓慢下降，同龄期抗压强度也持续缓慢增加，且1～3d变化较明显，3～28d变化较小|水掺量是影响流动性的主要因素，尤其是对充填料浆的扩展度的影响最为明显，随着水掺量的增加，同龄期抗压强度在显著减少，且龄期越长，结果越为明显。综合分析得出最优配比为15%水泥掺量，23%水掺量的充填材料，既满足充填强度要求也满足膏体的流动性要求。     

含氨粉煤灰对充填膏体性能影响试验研究

针对含氨粉煤灰对煤矿充填环境和充填膏体性能的影响,以岱庄煤矿粉煤灰为研究对象,分析测定了其含氨来源和含氨量,并对含氨粉煤灰对充填体的性能影响进行实验研究和机理分析。结果表明：粉煤灰氨含量为0.16%,超过正常标准,导致在充填过程中有刺激性气体释放,影响采空区的施工环境|粉煤灰含氨会导致充填膏体凝结时间延长、强度降低,且随着含氨量的增加,对膏体性能影响更加严重。     

水泥-粉煤灰胶结矸石充填材料的流变特性与固结机理

将粉煤灰、水泥、煤矸石和水作为充填材料进行制备矿山充填,既能实现固体废弃物的资源化利用,还能有效控制矿山采空区塌陷。本研究针对胶结矸石充填材料进行了流变测试、力学性能测试以及水化特性试验,分别研究了矸石充填材料的流变特性、抗压强度、水化产物以及微观结构。结果表明,当325普通硅酸盐水泥含量为15%、低钙粉煤灰掺量超20%、料浆质量浓度保持在77%以上时,所制备的矸石充填试样28d龄期的最小抗压强度超4.229MPa,这可以为井下充填开采提供良好的顶板支撑。其次,通过流变试验探究了粉煤灰掺量和料浆质量浓度变化对矸石充填料浆流变性能的影响,并得到了充填料浆所对应的流变参数以及流变方程拟合。此外,对矸石胶结充填材料的矿物成分、水化产物以及微观结构进行了研究。因此,该研究可以为大宗固体废弃物在矿山充填领域应用提供一定的理论指导。     

粉煤灰-脱硫石膏充填材料性能及微观结构研究

为了有效处理电厂两大工业废渣粉煤灰和脱硫石膏,实现火电厂固废资源化利用。将粉煤灰和脱硫石膏与生石灰、水泥以适当比例混合,通过开展泌水率、流动度、单轴抗压试验、X射线衍射、扫描电镜等实验,综合考虑流动性能和力学性能,得到适宜煤矿充填的粉煤灰-脱硫石膏充填材料配比方案。结果表明：粉煤灰、脱硫石膏、生石灰、水泥以3:1:1:1配比时,该矿物掺和料料浆流动度可达300mm以上、泌水率为4.71%。充填体7d抗压强度大于3MPa,28d抗压强度高于4MPa;随着粉煤灰与脱硫石膏比例的增加,7d强度逐渐增大,28d强度呈现先增大后减小的规律。粉煤灰-脱硫石膏充填材料水化产物主要包括钙矾石、水化硅酸钙、水合碳酸铝钙、石膏。水化产物会填充充填体内部的孔隙结构,宏观表现为提高了充填体强度。     

脱硫灰渣的改性及其对矿渣基充填料性能的影响研究

为解决脱硫灰渣堆放所带来的环境污染问题,并以其和其他固废为主要原料生产矿山井下充填所需的低成本充填料,在对脱硫灰渣进行改性的基础上,以改性脱硫灰渣、增强剂、石膏、矿渣、尾砂为原料进行了充填料性能试验,并对充填料试件的水化产物进行了SEM分析。结果表明:(1)改性剂CHJ-1可在掺量为2%、改性温度为120℃、改性时间为12 h情况下使脱硫灰渣中CaSO_3的含量降低48.30%。(2)改性脱硫灰渣掺量的变化对充填料浆流动性影响不大。改性脱硫灰渣掺量从10%提高至15%,充填料浆的沉缩率明显减小,各龄期试件的抗压强度均明显增大;改性脱硫灰渣掺量继续提高至20%,充填料浆的沉缩率显著增大,各龄期试件的抗压强度均明显减小。改性脱硫灰渣掺量为15%时充填料浆扩展度为152 mm、沉缩率为1.41%,充填料试件7 d、28 d的抗压强度分别为1.28 MPa和2.86 MPa,满足矿山井下充填要求。(3)改性脱硫灰渣能成功激发矿渣发生水化反应,水化产物主要是棒状的钙矾石、团簇状的水化硅酸钙凝胶,它们之间相互穿插形成的空间网络结构使充填料试件具有结构强度,且随着养护龄期的延长,水化产物数量增多,充填料试件的抗压强度提高。     

建筑垃圾再生骨料膏体充填环管试验

在煤矿膏体泵送充填开采理论技术基础上,为分析以建筑垃圾为骨料、粉煤灰和添加剂为细集料的膏体充填材料的基本性能变化和流变特性,利用室内膏体充填模拟系统进行了膏体充填材料的配比试验和管道输送试验。膏体充填材料配比为添加剂∶粉煤灰∶建筑垃圾=1∶4∶6,试验采用质量浓度自高到低加水调制方案,操作包括3个步骤：试验准备、膏体充填材料制备、泵送试验和数据采集。试验结果表明：该种膏体充填材料的塌落度和分层度随泵送时间的增长而减小,质量浓度则稍有增加,经4 h管道输送后,质量浓度为76%的膏体充填材料塌落度、分层度分别达到18.5 cm、0.9 cm;膏体质量浓度、流速和充填管径是充填管道阻力损失的主要影响因素,质量浓度为76%,流速在0.8~1.1 m/s之间较为理想。