高硅型铁尾矿砂蒸压加气轻质混凝土的制备及其性能研究

为寻找高成本硅质骨料的替代品并提高高硅型铁尾矿砂利用率,以高硅型铁尾矿砂与粉煤灰复掺替代硅砂制备蒸压加气轻质混凝土（ALC）试件,分析了铁尾矿砂/粉煤灰混合比例及水胶比对蒸压加气轻质混凝土性能的影响规律,并采用XRD及SEM等手段对水化产物和微观结构进行分析。结果表明:随着铁尾矿砂占比的增大,试件的干体积密度逐渐增大,抗压强度先增大后降低;随着水胶比的增大,试件的干体积密度和抗压强度逐渐降低。当铁尾矿砂、粉煤灰、水泥、石灰及脱硫石膏质量比为62.8∶9.0∶16.9∶8.9∶2.4时,控制水胶比为1.40,所制备的试件抗压强度为4.15 MPa、干体积密度为576 kg/m³,满足《蒸压加气混凝土砌块》（GB/T 11968—2020）规定的强度等级A3.5、干体积密度等级B06的要求。XRD结果显示主要水化产物为石英、托贝莫来石、硅钙水合物及沸石,SEM分析进一步说明水化形成大量板状的托贝莫来石及少量C—S—H凝胶,良好的网状结构使得承压时不易引起应力集中。     

羟丙基甲基纤维素改善铁尾矿砂砂浆的性能

以铁尾矿砂、硅酸盐水泥为原料,羟丙基甲基纤维素(HPMC)为黏度改性剂制备水泥砂浆,优化大掺量铁尾矿砂对新拌砂浆黏聚性的不良影响,进一步研究HPMC对硬化砂浆性能的影响。结果表明,HPMC会降低铁尾矿砂砂浆的流动性,HPMC与减水剂复合使用可改善新拌砂浆在相近流动度下的泌水率;适宜掺量的HPMC会延缓水泥的水化进程,但可以改善硬化砂浆的匀质性,使抗压强度略微增高;HPMC可以改善硬化砂浆的孔隙结构,降低孔隙率,降低砂浆干燥收缩,对长期耐久性有利。     

用石英尾砂制备蒸压加气混凝土

利用秦皇岛鑫华玻璃厂的石英尾砂制备石英尾砂-水泥-石灰体系蒸压加气混凝土,在石英尾砂粉磨至比表面积为321.57 m²/kg,4种原料石英尾砂、石灰、水泥、脱硫石膏的质量比为65∶20∶10∶5,铝粉膏加入量为原料总量的0.06%,水料比为0.57,拌和水温为55 ℃,静停养护温度和时间分别为50±2 ℃和4 h,蒸养压力、温度、时间分别为1.25 MPa、185 ℃、12 h的条件下,制品的强度达到A3.5级,干密度达到B06级。X射线衍射分析和场发射扫描电镜分析结果显示,制品中主要水化产物为托贝莫来石和C-S-H凝胶。     

铁尾矿砂多元化替代方式对混凝土抗压强度影响研究

为了提高铁尾矿砂在混凝土中的掺量,选取4种不同替代方式,研究铁尾矿砂替代天然河砂对混凝土抗压强度的影响.试验结果表明:在铁尾矿砂低于30％掺量时,不同替代方式制备的铁尾矿砂混凝土的抗压强度均大于标准组混凝土的抗压强度.采用相近细度模数等质量替代、对应粒径等质量替代、等质量替代粒径≥1.18 mm的河砂及等质量替代粒径＜...     

铁尾矿砂改进的混凝土动静力学特性研究

为了解决铁尾矿对环境的污染同时增加道路工程建设的原材料,提高混凝土的力学性质,本文采用无机结合料对铁尾矿进行改性,使尾矿砂具有良好的亲水性、结构稳定性、内部颗粒黏结性及压实性;进而将尾矿砂作为骨料掺入到混凝土材料中,制备可以作为路基材料的混凝土,并对该铁尾矿砂混凝土的动应力-应变、动弹性模量以及动剪切模量的变化规律进行分析。结果表明：随着水泥掺量的增加,改良尾矿砂的黏聚力和内摩擦角的变化规律都呈现出增大趋势,且水泥掺量在9%向掺量12%提升后改良尾矿砂的黏聚力上升了约0.016 MPa,故在考虑经济因素的条件下选取水泥掺量为9%作为最佳掺量。随着动应变的增大,改良尾矿砂的动弹性模量和动剪切模量变化规律都是先快速减小后缓慢变化趋于稳定值,且随着固结围压的不断增大,改良尾矿砂的动弹性模量和动剪切模量也不断增大。     

用首钢大石河铁尾矿制备蒸压加气混凝土

利用首钢大石河铁尾矿进行制备蒸压加气混凝土的试验研究,为该铁尾矿的资源化利用提供技术依据。结果表明,在铁尾矿磨矿细度为-0.08 mm占97.2%,4种原料铁尾矿、石灰、水泥、石膏的配比为60∶25∶10∶5,铝粉膏加入量为原料总量的0.06%,液固比为0.6,稳泡剂用量为总水量的8%,料浆浇注温度为50 ℃,静停养护温度和时间分别为60 ℃和4 h,蒸养压力、温度、时间分别为1.25 MPa、180 ℃、8 h的条件下,可制得强度等级为A3.5、密度等级为B06的蒸压加气混凝土。X射线衍射分析结果显示,制品中的主要物相是0.9、1.1、1.4 nm托贝莫来石及铁尾矿中的残留矿物。     

铁尾矿砂用于混凝土细集料的试验研究

为探索铁尾矿砂用作混凝土细集料的可靠性,将不同比例的铁尾矿砂与天然砂混合制备铁尾矿砂混凝土,进行了铁尾矿砂颗粒级配调整、混凝土稠度和强度试验研究。结果表明：随着铁尾矿砂取代天然砂取代率的提高,其细度模数逐渐增大,过粗颗粒逐渐增多,级配曲线逐渐偏向右下角。选取一定比例的天然砂与铁尾矿砂混合后,颗粒级配得到明显改善;当铁尾矿砂的取代率为50%时,混凝土拌合物的工作性良好,达到了预拌混凝土大流动性的施工要求;掺入铁尾矿砂的混凝土28 d抗压强度高于普通混凝土,且随着尾矿砂取代率的递增,混凝土28 d抗压强度也递增,但劈拉强度表现出递减趋势。     

硅锰渣复合粉煤灰制备免蒸压加气混凝土

以不同取代率的硅锰渣复合粉煤灰作为硅质原料,采用免蒸压工艺制备加气混凝土,对比了不同掺量的硅锰渣对免蒸压加气混凝土干密度、含水率、吸水率、抗压强度等性能的变化规律;对性能指标进行无量纲处理,建立免蒸压加气混凝土的性能指标多因素影响回归模型,通过偏相关性分析,得到不同性能指标与自变量的相关性程度;并采用扫描电镜(SEM)对不同配合比加气混凝土的内部微观形貌及孔结构进行分析。 结果表明,随硅锰渣掺量的增加,加气混凝土干密度增大,而含水率、吸水率变化幅度相对较小,抗压强度则随硅锰渣及硅灰掺量增加及水胶比的变化而呈现不同的趋势;随硅锰渣掺量的增加,加气混凝土水化产物中托贝莫来石晶体数量减少,气孔多呈现连通状态或扁平状态;当粉煤灰与硅锰渣质量比为 3 ∶1 时,加气混凝土抗压强度最高;在硅锰渣掺量为 100%,水胶比为0. 35 时,试件仍能满足 A5. 0 级要求,从绿色环保及综合利用大宗固废的角度考虑,在制备加气混凝土过程中,尽量大程度掺加硅锰渣是可行的。     

钼尾矿免蒸压加气混凝土的试验研究

采用免蒸压工艺,研究了钼尾矿、水泥、石灰及矿渣对加气混凝土性能的影响。结果表明:随着水泥和石灰添加量的增大,加气混凝土的强度分别呈增大和先增大后减小的变化趋势,其干密度均呈现出先减小后增大的变化趋势,矿渣的掺入明显提高了混凝土制品的强度,但同时增大了制品的干密度。其最佳的原材料配比为(钼尾矿∶矿渣∶水泥∶石灰∶石膏)=(40∶25∶10∶22∶3),Al粉的质量分数为0.06%,水料比质量分数为0.6。此配比下所得加气混凝土制品抗压强度为3.12 MPa,干密度为660 kg/m3。     

半干法脱硫灰蒸压加气混凝土的制备及性能研究

利用半干法脱硫灰制备蒸压加气混凝土,研究不同脱硫灰掺量对蒸压加气混凝土抗压强度、干密度、吸水率等性能的影响。采用MATLAB和IMAGE J的图像分析方法,研究并揭示蒸压加气混凝土孔隙率及气孔直径分布的变化规律,通过X射线衍射(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)分析其水化产物。结果表明:随着脱硫灰掺量的增加,蒸压加气混凝土抗压强度和干密度呈现出先增大后减小的趋势,而孔隙率和吸水率呈现出先降低后增大的趋势。对于孔结构,随着脱硫灰掺量的增加,1.4～5.4μm的气孔分布先降低后增大,且大于6.7μm的气孔分布逐渐增加。XRD与SEM结果表明,适宜掺量的脱硫灰有利于托贝莫来石生成,增强托贝莫来石的结晶度,使得托贝莫来石的空间分布更加紧密,提高蒸压加气混凝土的力学性能。研究结果表明,10%～20%掺量的脱硫灰制备蒸压加气混凝土,可满足A3.5 B06级蒸压加气混凝土的性能指标要求。     

铁尾矿砂掺量对混凝土力学性能、耐久性及水化特性的影响研究

为探究铁尾矿砂掺量对铁尾矿砂混凝土力学性能及耐久性的影响,以唐山某铁尾矿砂为骨料,考察了不同铁尾矿掺量下混凝土的抗压抗折强度、抗冲击性能、抗渗性能以及水化特性。结果表明：①随着铁 尾矿砂掺量的增加,混凝土抗压强度与抗折强度均呈现先增大后减小的趋势,铁尾矿砂掺量为10%时抗压强度最大,铁尾矿砂掺量为20%时抗折强度最大;混凝土的冲击功及断裂吸收能量呈现先增大后减小的趋势,铁 尾矿砂掺量为20%时冲击功及断裂吸收能量取得最大值。②随着铁尾矿砂掺量的增加,混凝土的吸水率逐渐降低,而混凝土的碳化深度及渗透深度先减小后增大,当铁尾矿砂掺量为20%时混凝土的抗碳化性能及抗渗性 能最佳。③随着水化反应的持续进行,水化放热速率呈现增、减、增、减的变化趋势,但同一水化时间下混凝土的水化放热速率随着铁尾矿砂掺量的增大而减小;随着水化时间的延长,混凝土的水化放热量呈现不断 增大的趋势;铁尾矿砂掺量增加,同一水化时间下混凝土的水化放热量越小。     

蒸压养护制度对某铁尾矿加气混凝土力学性能的影响

为探讨山西灵丘南岐铁矿选矿厂铁尾矿高附加值综合利用的新途径,以该铁尾矿为硅质材料,水泥和石灰为钙质材料制备了尾矿加气混凝土。研究了升温时间、恒温时间、恒温温度和降温时间等蒸压养护制度对尾矿加气混凝土力学性能的影响。结果表明：在升温时间为2 h,恒温时间为8 h,恒温温度为195 ℃（恒温压力为1.46 MPa）,降温时间为3 h情况下,获得了抗压强度为5.28 MPa,干密度为597 kg/m3的尾矿加气混凝土制品,其力学性能符合GB/T11968-2006中A3.5、B06级加气混凝土合格品的要求。XRD分析结果显示,尾矿加气混凝土制品中的主要水化产物为托贝莫来石和羟基水化硅酸钙,原尾矿中的石英、斜长石等依然存在于制成品中,以骨料的形式对尾矿加气混凝土制品的强度起着积极作用。     

煤矸石与铁尾矿制备加气混凝土的试验研究

为综合利用固体废弃物煤矿石与铁尾矿,以煤矸石和铁尾矿为主要原料制备加气混凝土,用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X-射线能谱(EDX)分析制品的水化产物和微观形貌,研究了煤矸石的最佳热活化温度以及各原料组分对加气混凝土物理力学性能的影响。结果表明,煤矸石最佳煅烧温度为600℃,制备出绝干密度为608 kg/m3、抗压强度为3.64 MPa的制品,符号《蒸压加气混凝土砌块》(GB 11968—2006)规定的A3.5,B06级加气混凝土合格品的要求;蒸压前水化产物中出现钙矾石,蒸压后制品中主要的水化产物为托贝莫来石、C-S-H凝胶和葡萄状水钙铝榴石。     

高触变性尾矿砂充填材料的制备与性能研究

采用凹凸棒石作为改性剂制备高触变性尾矿砂充填材料,研究不同凹凸棒石掺量对充填材料流变性能、抗压强度与孔隙特征的影响。结果表明:随凹凸棒石掺量增加,浆料静态屈服应力增长速率增大,触变性增大,动态屈服应力与稠度系数也随之增加,流动性降低;3 d龄期时,充填材料抗压强度与凹凸棒石掺量间存在正相关关系;7 d与28 d龄期时,掺入1.5%凹凸棒石增大了抗压强度,随掺量增大抗压强度降低;随凹凸棒石掺量增加,平均孔径先降低后增大,孔均匀性逐渐降低。综合考虑充填材料可施工性与硬化后性能,凹凸棒石适宜掺量为水泥质量1.5%。     

山西灵丘低硅铁尾矿制备加气混凝土的试验研究

以低硅铁尾矿作为主要原料,铝粉作为发气剂,成功制备出了符合GB/T 11968-2006的A3.5,B06级加气混凝土制品。考虑最大限度使用铁尾矿的情况下,铁尾矿、硅砂、石灰、水泥和脱硫石膏的最优化配合比(质量比)为40∶20∶25∶10∶5,铝粉加入量为0.057%,水料比为0.57,静停养护温度为70 ℃,加气混凝土制品的抗压强度达到4.11 MPa,此时体积密度为590 kg/m 3 ,比强度为6.97 MPa。由X射线衍射测试分析可知,成品中主要的矿物成分为托贝莫来石,此外还有硬石膏和残留的石英等。扫描电镜和能谱分析结果显示,成品中形成了CSH和托贝莫来石相互交织的网状结构,有效的提高了加气混凝土的强度。     

加气混凝土应用中存在的问题与研究

加气混凝土是我国近年来在逐渐禁用烧结砖的基础上发展起来的一种新型墙体填充材料。对加气混凝土材料的性能及应用中出现的问题,加气混凝土墙身裂缝的问题进行了研究,分析了抹灰开裂的原因,提出了预防措施。     

高温作用下活性粉末混凝土(RPC)孔隙结构的分形特征

为能定量表征温度作用下RPC内部孔隙结构的变化特征,采用压汞测孔法对高温后活性粉末混凝土(RPC)内部的孔隙结构和孔隙的分形特征进行了实验研究。分析了孔隙体积、阈值孔径、最可几孔径等孔隙特征参数随温度变化的规律;计算分析了毛细孔和过渡孔等有效孔径区间内RPC的体积分形维数及其随温度的变化规律。研究表明：温度影响下,RPC内部孔隙结构表现出劣化特征,孔隙率、孔隙体积等特征参数明显增大;RPC内部的损伤过程可以采用分形方法去描述,150 ℃时,RPC初步呈现分形效应,在毛细孔和过渡孔的孔径范围内RPC的体积分形维数整体表现出增大趋势。     

基于相关系数法的煤孔隙结构与自燃着火温度关联研究

为了探究煤中孔隙结构参数与煤自燃着火温度之间的相关性,利用液氮吸附试验测试了4种不同变质程度煤样的孔隙结构与孔径分布,利用热重试验得到了煤的自燃着火温度和着火能力,利用Pearson相关系数法计算了煤的着火温度与孔隙结构关键参数之间的关联性。结果表明,随着煤变质程度的增加,煤孔隙的吸附能力、比表面积和孔体积均先降后增,介孔占比逐渐减小,大孔占比逐渐增加;随着煤变质程度的增加,煤的质量曲线和失重速率曲线向高温区移动,着火温度逐渐增长,自燃能力减弱。Pearson相关系数法的计算结果表明,比表面积、2～10 nm、10～20 nm和>50 nm孔径占比与着火温度的相关系数分别为-0.853、-0.895、-0.910和0.921。煤中的大孔含量越低、介孔含量越高,煤的比表面积越大,与氧气接触更加便捷,着火温度越低,煤自燃能力越强。基于相关系数法的结果,建立了煤孔隙结构与着火温度的多元线性回归模型,得到预测值与真实值的相关系数R²为0.853,拟合度较高,该模型可用于预测煤的着火温度。     

钢管混凝土结构永久防突风门的研究与应用

为了提高永久防突风门的强度和使用年限,降低风门的翻修率,避免因防突风门破坏而造成煤与瓦斯突出事故灾害破坏范围的扩大,对矿井传统防突风门的使用情况进行分析,找出存在的问题。根据钢管混凝土结构原理及不同材质结构件的抗压能力实验对比结果,得出采用钢管混凝土结构永久防突风门构筑技术的优点,提出了采用锚喷技术形成"承压环"、安设钢管混凝土结构件骨架、利用"顶升灌注法"对构筑件进行预注浆,最后制作模板浇灌混凝土的技术要点。现场应用结果表明:采用钢管混凝土结构构筑的风门控制围岩变形量,提高风门墙体的强度,降低了构筑成本,延长了使用寿命。