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。     

金川矿低成本早强充填胶凝材料充填体强度试验研究

为了充分利用金川矿山工业固体废弃物,进一步降低矿山充填成本,采用开发的固结粉新型胶凝材料替代部分(50%、70%)矿用水泥进行胶结充填体强度试验。根据金川矿山龙首矿工业充填骨料配方和充填参数,采用棒磨砂∶废石∶戈壁粗砂=0.63∶0.23∶0.14的混合骨料,充填料浆质量分数为80%,胶砂比为1∶5进行胶结体强度试验;胶凝材料为水泥熟料、脱硫石膏和石灰石粉,按照正交设计与矿渣微粉、矿用水泥混合而成;通过探索性试验、优化配方和验证试验,获得了满足金川矿山下向分层进路胶结充填采矿要求的充填体强度(R_(3d)1.5 MPa,R_(7d)2.5MPa,R_(28d)5 MPa)的胶凝材料配方:水泥熟料2%,脱硫石膏2%,石灰石粉2%,渣粉94%。     

自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合材料的制备及基本性能研究

以自燃煤矸石、矿渣和粉煤灰为原料,以水玻璃和氢氧化钾为激发剂,制备自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合材料.采用三因素、四水平的正交试验对地质聚合材料胶砂强度进行研究,探讨自燃煤矸石、水玻璃和矿渣掺量对胶砂强度的影响规律.并对最优配合比进行细度、凝结时间和体积安定性检测.结果表明,在水胶比为0.46、试件脱模后在65℃环境下蒸养6h再标准养护的条件下,自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合材料胶砂强度最佳配合比是:自燃煤矸石∶矿渣∶粉煤灰=2∶1∶1,水玻璃∶氢氧化钾=7∶3,该胶凝材料各项性能皆满足硅酸盐水泥的技术标准,强度等级达到42.5R.研究结果为以大宗固体废弃物为原料制备地质聚合材料提供了参考.     

轻骨料和防水剂对发泡保温材料性能的影响

试验以普通硅酸盐水泥(P.O42.5)为主要胶凝材料,采用膨胀珍珠岩和聚苯颗粒为轻质保温骨料,同时掺加适量玻璃纤维和防水剂;发泡剂采用植物改性泡沫剂,运用物理发泡工艺制备了水泥基轻质发泡保温材料.分别研究了膨胀珍珠岩、聚苯颗粒和防水剂掺量对水泥基轻质发泡保温材料性能的影响,确定了水泥基轻质发泡保温材料的最佳配合比.试验结果表明:玻璃纤维掺量占水泥质量1.5％,轻骨料总掺量为7％,膨胀珍珠岩与聚苯颗粒混合比例为1∶2,有机硅防水剂掺量为4％时,水泥基轻质发泡保温材料的各项性能指标良好,干密度较低、抗压强度较高且防水性能较好,其28 d干密度和抗压强度分别为298 kg/m3和1.43 MPa,体积吸水率为17.32％.     

铁路下伏采空区注浆材料配比试验研究

铁路沿线下伏采空区严重威胁铁路运输安全,可采用注浆充填法进行处置.对于注浆法充填采空区,注浆材料选择至关重要,需根据采空区特征合理确定注浆材料和浆液配比.本文通过不同注浆材料配比试验研究,确定了合理的注浆材料和浆液配比.研究结果表明,冒落采空区选择水泥粉煤灰浆液作为注浆材料,配合比以水固比1∶1.2、固相比2∶8,水玻璃掺量3％最佳;空化区选择水泥、粉煤灰、砂和细石混合浆液作为注浆材料,建议选取水胶比0.5,砂率0.38～0.42方案配置;当采空区形式介于有冒落采空区和空化区之间时,可根据实际情况,在水泥粉煤灰浆液中加少量中粗砂,形成水泥粉煤灰砂浆,其配合比以水胶比0.98、胶砂比0.5、水玻璃掺量3％最佳.     

不同品种自燃煤矸石水泥混凝土性能比较

通过三种自燃煤矸石材料在易磨性、比重、容重及自燃煤矸石水泥标准稠度需水比等方面的性能测定,及分别用作水泥混合材和混凝土骨料时所表现出来的性能参数的比较,得出了不同品种自燃煤矸石的合理应用途径。     

钢渣与自燃煤矸石复掺对水泥性能的影响

运用正交试验研究了钢渣与自燃煤矸石的复掺比例、比表面积及石膏的种类等对复合水泥性能的影响。结果表明,钢渣与自燃煤矸石的复配比例是影响其强度的关键因素,其次分别为钢渣、自燃煤矸石的比表面积,而石膏的种类对其影响最小。试验优化的配比为：钢渣和自燃煤矸石的配合比为25%∶5%,钢渣比表面积为448m2/kg,自燃煤矸石比表面积为640m2/kg,石膏为3份天然二水石膏混合2份脱硫石膏,以及配比为钢渣和自燃煤矸石的配合比为25%∶5%,钢渣比表面积为516m2/kg,自燃煤矸石比表面积为470m2/kg,石膏种类为3份天然二水石膏混合2份改性磷石膏。     

煤矸石混凝土巷旁支护充填材料的试验研究

为了降低矿山充填成本,必须解决煤矸石、钢渣大量堆积而危害坏境的问题。本试验以水泥、矿渣为主要胶凝组分,钢渣为充填细集料、煤矸石为充填粗集料制备充填材料;同时借助扫描电镜（SEM）对其水化产物组成和微观结构进行观察。结果表明：该充填料具有良好的流动性,保水性好、不泌水,早期强度高,后期强度稳定,28d抗压强度达到15.3MPa,满足矿山充填要求。     

环氧砂浆压缩强度影响因素研究

以环氧树脂E51及改性芳胺固化剂制备了环氧砂浆,通过适用期、流动度及强度测试研究了改性芳胺固化剂、混合稀释剂、偶联剂、消泡剂、水泥及细砂用量对E-51环氧砂浆压缩强度的影响。结果表明:当环氧树脂、稀释剂501、稀释剂692、固化剂、偶联剂、消泡剂、水泥及细砂的质量比为100∶10∶10∶65∶6∶1.5∶125∶400时,制备的环氧砂浆的压缩强度最高,达120 MPa,且其他性能指标也满足工程应用需求。     

建筑垃圾骨料制备膏体充填材料的正交试验研究

为利用建筑垃圾制备矿山膏体充填材料,以建筑垃圾、天然砂、水泥和粉煤灰为组成材料,采用正交试验手段设计了一个4因素3水平的试验方案,对9种不同配合比的膏体充填材料进行坍落度试验和单轴压缩试验,并对试验结果进行了极差分析,探索了质量浓度、水灰比、砂率和粉煤灰用量4种因素对膏体充填材料的坍落度、单轴抗压强度和弹性模量的影响.试验结果表明:采用建筑垃圾骨料制备膏体充填材料可以在满足坍落度要求的前提下选取较大的质量浓度,对坍落度和压力泌水率影响最为显著的因素是质量浓度,对3d强度和弹性模量影响显著的因素是水灰比和质量浓度,对28 d强度和弹性模量影响显著的因素是水灰比和粉煤灰用量;当质量浓度为83％,水灰比为2.5,砂率为65％,粉煤灰用量为250 kg/m3时为最优配合比.     

活化煤矸石与粉煤灰制备复合水泥的正交实验研究

利用正交实验分析了活化煤矸石与粉煤灰制备复合水泥的力学性能,对双掺活化煤矸石与粉煤灰超叠复合效应进行了探讨。结果表明,对28天抗折抗压强度影响显著的因素依次为活化煤矸石与粉煤灰的总掺量、碱激发剂、活化煤矸石与粉煤灰的配合比、石膏掺量,其中总掺量为30％,活化煤矸石：粉煤灰=7：3,石膏掺量为7％时,其功效系数最高,当活化煤矸石与粉煤灰的总掺量为30％时。对3d、28d抗折抗压强度活化煤矸石与粉煤灰有一个最佳的配合比。     

硫酸钠对生土基粘结材料力学性能影响研究

研究了水泥-矿渣-硫酸钠复合改性生土基粘结材料时,硫酸钠对生土基粘结材料力学性能的影响,并对配合比参数进行了优化.结果表明:硫酸钠在水泥-矿渣-硫酸钠复合改性生土基粘结材料中的增强作用要优于在水泥-硫酸钠复合改性生土基粘结材料中的增强作用;考察强度增长率时,最优配合比为水泥掺量=0.050～0.075,水泥/矿渣=1.0～3.0,硫酸钠/(水泥+矿渣)=0.12 ～0.25;考察抗压强度时,最优配合比为水泥掺量=0.075,水泥/矿渣=1.0～1.5,硫酸钠/(水泥+矿渣)=0.12～0.20.     

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。     

碳纤维聚氨酯水泥复合材料力学性能试验研究

为进一步研究碳纤维聚氨酯水泥(CPUC)复合材料的力学性能,采用正交试验方法讨论了影响CPUC压缩、劈拉、抗折强度的主要因素,确定其最优配合比。试验结果表明:硅灰掺量是影响CPUC压缩强度的主要因素,碳纤维掺量是影响CPUC劈拉和抗折强度的主要因素。CPUC作为抗压加固材料时,最优组合为聚灰比1∶0. 7、8%硅灰替代水泥; CPUC作为抗拉加固材料时,最优配合比为聚灰比1∶0. 7、3%硅灰替代水泥并添加质量分数不大于2%的碳纤维。     

煤矸石制备环保建筑材料资源化再利用研究进展

煤矸石是煤炭开采过程中所产生的一种固体废渣，一直备受世界各国的关注和重视。煤矸石主要化学成分为氧化铝和二氧化硅，与天然铝硅系原材料组成非常接近，因此大部分煤矸石被用来制备新型建筑材料，已成为煤矸石资源化利用的主要途径。本文综述了利用煤矸石制备环保建筑材料，总结其制备建筑用砖、再生轻骨料、水泥、混凝土及陶瓷等建筑材料的最新研究进展，同时展望了煤矸石材料的应用前景。     

废弃输油管道充填用可控低强度材料性能研究

为充填原位弃置的输油管道,以粉煤灰为主并掺入少量水泥,加入聚羧酸系高性能减水剂、保坍剂和增稠剂等外加剂,研制一种可控低强度材料(CLSM).采取正交试验,进行极差分析、方差分析以及统计综合分析,优化充填材料的配合比.利用数学统计变异系数法赋予充填材料的流动性能、泌水率和强度等3个参数在配合比设计中的权重,采用功效函数方法将各参数统一为无量纲的指标,根据计算得到的指标值评价材料的工作性能.实验结果表明:在该优化配合比条件下,CLSM充填材料28 d抗压强度可达到2.60 MPa,4 h流动度达 250 mm,4 h泌水率4.2%,较好的满足废弃输油管道充填材料性能指标要求.统计综合分析能精确直观地评价充填材料的性能指标,可作为充填材料配合比优化的有利手段.研究成果对可控低强度材料在废弃输油管道充填工程中的应用具有重要意义.     

全尾砂胶结充填材料配合比及性能研究

以矿渣、水泥、半水石膏、脱硫石膏与生石灰作为胶凝材料,并且加入少量萘系高效减水剂,制备全尾砂胶结充填材料.采用正交试验,进行极差分析和方差分析,分析出影响3d抗压强度与膨胀性能的最主要因素为半水石膏与脱硫石膏的比例,影响流动性最主要因素为生石灰掺量,其次为半水石膏和二水石膏比例和石膏总掺量,确定出最佳配合比为A3B2C3.结果表明,采用最佳配合比,全尾砂胶结充填材料3d抗压强度可达到0.75 MPa,28 d抗压强度可达到2.92 MPa,料浆流动性为173 mm,充填体高度为64.47 mm.     

煤矸石/烟煤混燃特性及其动力学实验研究

为通过燃烧和热量回收实现煤矸石能量化和资源化利用,探究煤矸石配煤混烧的燃烧特性规律,采用该公司常用烟煤A及具备替代燃料性质的煤矸石B,按照1∶9～9∶1九种比例进行掺混,通过工业分析、热重实验、反应放热性能及燃烧动力学分析得出,当烟煤A与煤矸石B为7∶3时,其燃烧特性具有转折性提升。     

掺粉煤灰碾压混凝土的配合比技术研究

以某碾压混凝土坝为例,通过对碾压混凝土的原材料合配合比进行试验,其结果表明：水泥、粉煤灰、砂石骨料、外加剂等原材料均满足规范要求,各种强度等级碾压混凝土配合比的水量适中、胶凝材料合适、力学性能满足设计要求,且抗渗与抗冻等级较高、耐久性良好,其经验具有一定的推广价值。     

基于规划求解的水泥粉煤灰混合料配合比设计方法

为提高水泥粉煤灰混合料的设计质量，提出了基于规划求解的水泥粉煤灰混合料配合比设计方法。利用规划求解的方式，通过试验确定粉煤灰和水泥掺量对混合料无侧限抗压强度、干密度、含水量的影响，最终确定水泥与粉煤灰的配合比。试验结果表明：当粉煤灰的掺量为11%,水泥的掺量为5.5%时，水泥粉煤灰混合料的无侧限抗压强度达到了最高值，并且混合料的干密度和含水量也满足标准要求，水泥粉煤灰混合料设计配合比为5.5∶11,施工配合比为6∶11.5时混合料的性能表现最佳。