粉煤灰水化机理浅析

粉煤灰为一种工业废料,其自身仅轩潜在活性,必须用激化剂激化才能使其活性表现出来。粉煤灰中活性成分为ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３,其水化产物为水化硅酸钙及水化铝酸钙,可将粉煤灰作为矿山胶结充填的水泥代用品,从而可降低充填成本。     

粉煤灰少熟料水泥的制备和水化机理研究

以粉煤灰为原料,添加少量水泥熟料,并以电厂脱硫石膏和NaOH为激发剂研制出一种少熟料水泥,物理性能实验和XRD分析表明,粉煤灰在硫酸盐和强碱叠加等多重激发手段下活性大大提高,充分参与了水化反应,其主要水化产物为无定形三维网状聚合铝硅酸盐凝胶、钙矾石以及水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,该水泥中粉煤灰掺量为65％,28 d抗压强度可达到53.9 MPa,凝结时间和安定性均符合通用硅酸盐水泥现行规范,为粉煤灰的高效利用找到了新途径.     

粉煤灰膏体充填材料水化放热特性的微量热测试与分析

采用TAM Air等温微量热仪对8种配比的粉煤灰膏体充填材料的水化放热速率和水化热进行了微量热测试与分析。结果表明：粉煤灰膏体充填材料水化放热速率明显表现出起始、诱导、加速、快速降速、缓慢降速和稳定等6个阶段;随粉煤灰和煤矸石掺量的增加,水化诱导和加速阶段时间延长、但放热速率和水化热降低;在所测材料配比范围内,水胶比对水化放热速率无明显影响,而添加剂仅加速了水化诱导阶段的水化放热速率。基于测试结果,在不考虑与外界热交换的理想条件下,计算出纯水泥、水泥∶粉煤灰=1∶3+添加剂和水泥∶粉煤灰∶煤矸石=1∶3∶5+添加剂等3种材料充填体7 d温度升高的理论预测值分别为69,22.9和10 ℃。     

粉煤灰活性骨料在砂浆中的水化特性研究

通过粉煤灰水化试验量化其水化程度,研究粉煤灰细骨料砂浆在不同养护温度、粉煤灰替代率、养护龄期下的力学性能、非蒸发水含量和粉煤灰水化程度.结果表明,20℃养护下,粉煤灰水化程度随替代率增加而降低;50℃养护下,试样在1 d时粉煤灰临界替代率为35％,小于35％以灰效应为主,大于35％以微集料效应为主;80℃养护明显提高试...     

粉煤灰对混凝土工作性能的影响

通过对粉煤灰的分析，论述了掺粉煤灰对混凝土和易性、需水量、坍落度、泌水、凝结时间、水化热的影响。     

高钙粉煤灰水泥的制备及其水化程度研究

研究了机械粉磨对高钙粉煤灰水泥安定性的影响,以及J2激发剂掺量对胶砂强度的影响。结果表明,在粉煤灰粉磨35 min,J2激发剂掺量为1%时,可以制得粉煤灰掺量为50%,42.5R强度等级的高钙粉煤灰水泥,实现大掺量高钙粉煤灰的利用。同时还通过化学结合水与粉煤灰反应程度的测量,研究了机械粉磨与J2激发剂对高钙粉煤灰水泥水化反应程度的影响。     

混凝土水化热对白垩系地层冻结壁温度场影响的实测分析

为了了解外井壁混凝土水化热对白垩系地层冻结壁温度场的影响规律,通过对新庄煤矿回风立井冻结壁的两个地层进行温度的现场监测,分析监测数据得到:外井壁混凝土浇筑后,两个地层的冻结壁内侧温度迅速升高,监测点处的温度最高点达到15.8℃;随着深度的增加,混凝土水化热对冻结壁的影响范围增大,但冻结壁维持正温的时间减少;在混凝土水化热的作用下,冻结壁的融化深度介于250~600mm之间;水化热的减少及融化区的水热在温度梯度的作用下大量向冻结区迁移,致使冻结壁内侧高温部分的温度迅速下降。     

热活化锂渣-水泥胶砂力学强度及水化性能研究

研究了热活化锂渣-水泥复合胶凝体系力学强度及水化性能。结果表明,对锂渣进行热活化处理可提高锂渣水化活性,其中煅烧温度为800℃,锂渣水化活性最大,复合胶凝体系水化放热量及放热速率最大,其二次水化反应消耗较多氢氧化钙(CH)量,生成更多水化硅酸钙(C-S-H)及水化铝酸钙(C-A-H)凝胶,硬化浆体28 d龄期孔隙率相较纯硅酸水泥浆体下降0.83%,使得复合胶凝体系微观结构更加密实,相对原始锂渣复合水泥胶砂28 d抗压强度提高17.2%。     

减水剂-粉煤灰复合掺料膏体力学性能及水化机理研究

煤矿井下胶结充填技术可有效解决固废地表堆存和煤炭开采引发系列地质灾害等问题,针对粉煤灰基复合掺料井下充填中料浆流动性和力学性能系统研究的不足,开展坍落度为220 mm时掺减水剂、水泥及粉煤灰复合掺料膏体状态下含水率、抗压强度、凝结时间、SEM和压汞实验研究,从宏观和微观分析并探讨复合材料膏体强度演化规律与水化机理。结果表明,掺减水剂可保障低水灰比下充填料浆的坍落度,选择合适类型与剂量的减水剂可提高复合掺料膏体强度达33%;掺减水剂可降低充填料浆含水率,与未掺减水剂充填料浆相比,减水率达3%～7%;掺减水剂和增加减水剂掺量可减少粉煤灰复合掺料充填料浆凝结时间,掺B型减水剂与掺A型减水剂、未掺减水剂相比,无论从短期强度还是长期强度均高于后者;掺减水剂粉煤灰膏体C-S-H凝胶中主要元素为Si和Al,未掺减水剂膏体凝胶中主要元素为Ca和O,已完全发育的C-S-H凝胶以晶体的形式填充于充填体孔隙和裂缝中,有助于提升充填体强度和耐久性;掺减水剂和增加减水剂掺量均可降低充填体孔隙率,使得充填体结构更为致密,更有利于充填体强度的提高。研究成果可丰富我国煤矿井下粉煤灰基胶结充填技术和固废处置等领域理论研...     

搅拌站废浆对水泥水化的影响

本文将搅拌站废浆固液分离,研究了滤液和滤渣不同掺量下对水泥净浆3 d和28 d龄期抗压强度的影响,并对比了不同龄期浆体孔溶液的pH值,同时采用XRD和TG分析了其水化产物的变化。结果表明:滤液和滤渣都可以提高早期强度,但不利于抗压强度的继续增长;3 d龄期时试件孔溶液pH值基本上随滤液替代量增大而增大,但随滤渣掺量增加呈现减小趋势。XRD图谱表明随滤液替代自来水量的增加,C2S衍射峰强度有所减弱,说明滤液替代量增大加快了水化速率。热重分析结果显示滤液促进水泥水化并增快了C-S-H凝胶、钙矾石的形成,而滤渣主要是活性SiO2,消耗Ca(OH)2,反应生成C-S-H凝胶。     

热改性粉煤灰对水中铜的动态吸附研究

以热改性粉煤灰作为吸附剂,采用固定床吸附装置,探究了床层高度、流量、初始浓度等因素对Cu2+动态吸附曲线的影响。在此基础上进行了动态吸附模型的研究,分别研究了Thomas、Yoon-Nelson和Adams-Bohart三种吸附模型。同时也探讨了双组分污染物体系中MFA对Cu2+的动态吸附效果。结果表明,Cu2+的穿透时间随初始离子浓度和流量的增加而缩短,随床层高度的增加而延长。MFA吸附Cu2+的动态行为符合Thomas和Yoon-Nelson模型。降低床层高度、增加初始浓度和流量可以提高Cu2+的吸附速率。根据MFA吸附Cu2+前后的表征,吸附主要机理包括含氧官能团与Cu2+的络合和Na+等阳离子与Cu2+的离子交换。在双组分污染物体系中,溶液中的Zn2+、Pb2+对MFA的Cu2+吸附均产生抑制作用,其影响大小为Pb2+>Zn2+。      

高铝粉煤灰中铝元素赋存规律研究

为确定山西山阴电厂高铝粉煤灰中主要有价元素铝的赋存规律,以高铝粉煤灰为研究对象,结合炉前煤中铝元素的赋存状态,对粉煤灰中的铝元素赋存规律进行分析。研究结果表明:炉前煤中含有较多的富铝矿物高岭石,粉煤灰中的铝元素以无定型氧化铝形式存在;粉煤灰中的氧化铝含量高达32.42%,但铝硅比较低,且不同粒级的铝元素分布规律基本相同,难以通过简单的"拜耳法"或物理选矿法实现铝元素的有效提取。要实现该粉煤灰中氧化铝的高效提取,需要根据铝、硅的反应性差异,研发新的工艺方法。     

乙二醇对粉磨Ⅲ级粉煤灰活性激发的影响研究

针对Ⅲ级粉煤灰在水化反应中活性难于激发的问题, 选择乙二醇作粉煤灰助磨剂, 并利用XRD、SEM及力学测试仪器对助磨后的粉煤灰水化产物进行了分析和研究。结果表明, 乙二醇作为助磨剂对等外粉煤灰有很好的助磨效果, 其28d标准抗压强度达30MPa以上; 助磨剂能有效改善粉煤灰玻璃态颗粒的表面特性, 使粉煤灰的潜在火山灰活性被激发, 生成了网状致密的2CaO·SiO₂·H₂O和3CaO·2SiO₂·3H₂O等水化凝胶产物。     

水化煤风干热与自然发火特性实验研究

为明确水化煤饱和-风干过程中的自燃-热特性,采用TG-DSC相结合的实验方法,对水化煤风干过程中的不同含水率煤样的热力学参数、活化能、自然发火期的变化规律进行了实验研究。结果表明:水化煤风干过程中其氧化动力学参数一般在低温具有降低-增大-降低的趋势,达高温阶段后风干程度影响不显著;水化煤样粒径降低,吸氧量与放热量增加,特征温度、活化能降低,自然发火期缩短;疏水过程中,自然发火期先减小至较小值后再增大,自然发火期在含水率13.01%～14.87%范围内存在极小值,煤矿采空区安全疏水过程中应根据实际防火布置情况与开采情况合理确定疏水程度,确保遗煤不会因水分过度疏干而加速发展成自燃火灾。     

粉煤灰-水泥基胶结充填体早期强度及水化机理研究

针对粉煤灰降低胶结充填体早期强度的问题,对不同粉煤灰掺量的充填试块早期强度进行测试,并采用电镜扫描和进行能谱分析,从宏观、微观上研究粉煤灰胶结体早期强度及水化反应.结果表明:粉煤灰掺量会不同程度地降低胶凝充填体早期强度.粉煤灰掺量代替10％的水泥时,胶结体早期强度降幅最大达到48.5％.随着粉煤灰掺量比例提高,充填体试块内部紧密程度降低,针状钙矾石(AFt)不能错落相叉形成网状紧密结构,整体上充填体试块内部孔隙增多,不能组成致密结构,在物化角度说明了粉煤灰-水泥基胶凝充填试块早期强度低的原因,对提高粉煤灰胶结充填材料早期强度具有一定的理论意义.     

高压注浆环境下水泥水化产物对地下水pH值影响研究

某矿山在实施帷幕注浆过程中,水泥水化反应后形成碱性物质,导致地下水pH值升高.利用高压固结试验平台,研究高压注浆环境下水泥水化反应机理,得出了导致地下水pH值升高的主要因素为水泥水化反应生成的Ca(OH)2,而高压注浆环境为pH值升高的次要因素,并获得了OH?离子释放各阶段时间,为研究降低矿山地下水pH值提供了理论基础.     

粉煤灰碳热氯化机制的界面反应

采用碳热氯化工艺从粉煤灰中提取铝、铁和硅并制备高值氯化产品,研究了氯化温度、氯化时间、炭种类、焦炭量、原料粒度的变化对粉煤灰碳热氯化过程的影响,分析了粉煤灰碳热氯化机制可能发生的四种界面反应情况。结果表明：氯化温度对粉煤灰氯化过程的影响较大,温度越高,粉煤灰中铝、铁和硅的氯化效果越好;粉煤灰中铝、铁和硅的氯化速度前期较快,30 min后氯化率增长缓慢;不同类型的炭对粉煤灰中铝、铁和硅的氯化率影响也较大,活性炭的氯化效果最好;随着焦炭量的增大,铝、铁和硅的氯化率逐渐提高,焦炭量增加至30%后,氯化率变化不大;粉煤灰和焦炭的粒度越细,粉煤灰的氯化效果越好;粉煤灰碳热氯化可能发生四种界面反应情况,第一种需要炭表面有足够的反应活性位点,同时炭活性位点距氧化物的间距要小于催化产生的活性氯原子消失殆尽的距离;第二种需要氧化物与炭接触,且炭表面没有可产生气态氯原子的活性位点;第三种需要炭上没有活性位点,且氧化物与炭的间距小于某极限距离;第四种需要Al₂O₃、Fe₂O₃或SiO₂颗粒与炭的距离...     

采空区高掺量粉煤灰水泥注浆流场分布规律研究

以实验室相似模拟试验和理论分析为主要研究手段,对采空区的二次失稳致因与注浆流场分布规律进行了系统的分析与研究。研究结果表明:采用确定的配比制得的注浆浆液基本符合宾汉姆流体标准;垮落带破裂岩体的二次失稳特征是在外部荷载作用下的压密和位移;断裂带岩体的二次失稳特征主要是岩块结构失稳和离层空间的闭合;弯曲带岩体的二次失稳特征表现为在上覆压应力和外部荷载作用下的离层裂缝压密;垮落带和断裂带是导致覆岩二次移动、采空区结构二次失稳的主要根源;采空区垮落区范围内的注浆渗流迹线分布呈现脊椎式;堆积区范围内的注浆渗流迹线分布呈现絮网式;根据对浆液流动迹线的分析,提出了2种注浆引起的固相颗粒扩散的理论模型。     

偏高岭土对石灰石粉-水泥水化和强度的影响

将石灰石粉与偏高岭土分别以不同质量比复合取代水泥,研究复掺石灰石粉与偏高岭土对水泥强度的影响,采用量热仪、X射线衍射仪和热重分析仪分析复合水泥的水化性能。结果表明,相比单掺石灰石粉,复掺石灰石粉和偏高岭土可强化碳铝酸钙的形成效应,并与偏高岭土的火山灰效应复合,从而有效促进复合水泥的水化和后期强度的发展,复合水泥的水化程度和后期强度随着偏高岭土所占比例的增加而增加。