大掺量煤矸石在于混砂浆中的应用研究

利用废弃的煤矸石研制节能、实用的建筑材料,是工业废渣资源化的一项重要途径.针对煅烧煤矸石具有火山灰活性的特性,研制了一种加工方便、和易性好、粘结强度高、抗折和抗压强度较好的大掺量煤矸石干混砂浆,并考察了不同煅烧温度、不同煤矸石掺量以及不同辅助成分(生石灰、石膏、塑化剂等)对砂浆性能的影响.结果表明,当煤矸石掺量为70%、水泥为16%、生石灰为10%、石膏为4%、塑化剂为0.01%时,所配制干混砂浆能很好满足建筑砂浆要求,还可以大大降低砂浆成本.     

煤矸石增钙活化处理研究

采用X射线衍射分析方法系统研究了高温活性区不同氧化钙掺量时煤矸石增钙活化处理过程的影响,结果表明:当煅烧温度在1100～1150℃时,且CaO掺入量较低的情况下(生石灰的掺量≤25%),能生成相对较多的硅酸盐活性矿物:当煅烧温度高至1200℃以上时,不适宜煤矸石进行增钙煅烧处理,其中,当CaO的掺入量较高时(生石灰的掺量≥30%),即能生成较多的C2AS矿物,该种矿物对煤矸石活性的表现极为不利.扫描电镜分析结果表明,增钙活化后煤矸石的微观结构呈疏松状态.力学强度试验结果表明,经过增钙活化处理的煤矸石胶凝性能明显提高.     

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。     

疏水改性煤矸石砂浆性能的试验研究

煤矸石物理化学特性复杂、强度低、疏松多孔的特点,限制了其在建筑材料中的大量使用。本文采用疏水溶液浸泡的方式,在非煅烧、非预湿的条件下对煤矸石进行了改性。在系统研究改性前后煤矸石基本性质的基础上,设置0%、30%、50%、70%和100%共5种疏水改性后煤矸石质量替代率,以接触角、抗折强度、抗压强度、氯离子电通量为表征参数,分析了不同疏水改性煤矸石替代率对砂浆性能的影响。研究结果表明:采用本文的制备方法,当改性煤矸石替代率低于50%时,可实现煤矸石砂浆表面的疏水状态;抗压强度随改性煤矸石替代率的增大呈现降低的趋势,最大降低率为不掺加改性煤矸石时的15.7%;替代率为30%时,28 d抗压强度为58.5 MPa。不同改性煤矸石替代率下砂浆电通量均小于250 C,表现出优秀的抗氯离子渗透性。替代率为30%时电通量最小,为130 C。采用本研究提出的疏水改性的方法,可以使煤矸石在非煅烧、非预湿的条件下,保证砂浆良好的力学强度和抗氯离子渗透性能,实现煤矸石的充分利用。     

高温改性磷石膏基水泥砂浆强度性能研究

采用高温改性磷石膏(HPG)部分取代水泥,通过单因素试验,研究HPG掺量、细度、矿粉掺量、生石灰掺量、硅灰掺量等因素对砂浆抗压强度的影响.结果表明,HPG水泥砂浆抗压强度与HPG掺量呈负相关;HPG细度对砂浆后期强度影响明显,细度越小,抗压强度越高,HPG较优细度为0.15 mm;掺入矿粉降低了HPG基水泥砂浆早期强度...     

自燃煤矸石在水泥基材料中的应用

检测和分析了自燃煤矸石的火山灰活性 ,考察了水泥熟料、石膏和激发剂不同掺入量对自燃煤矸石水泥石力学性能的影响 ,并对其水化产物进行了分析。试验结果表明 :当石膏和激发剂掺入量均为 7%时 ,可制得自燃煤矸石掺量达 4 6 %的自燃煤矸石—外加剂—水泥基材料 ,其抗压强度达 5 0MPa左右     

碳纤维增强脱硫灰基保温干混砂浆的性能试验研究

利用流化床脱硫灰作为部分胶凝材料,外掺轻质骨料漂珠,制备出了脱硫灰基轻质保温型干混砂浆,本论文研究了脱硫灰、漂珠掺量等与砂浆性能之间的关系。并优化体系较佳配比。结果表明,水灰比为0.53、内掺30%脱硫灰、外掺15%生石灰、轻质骨料漂珠替代河砂24%、胶砂比为1:1.7后的干混砂浆保温性能优良,容重轻质,28 d抗压强度为23.1 MPa,且砂浆保水率、2 h稠度损失率与凝结时间分别为98.7%、7.6%和5.7 h,各项性能均满足GB/T 25181-2010中的标准要求。     

表面活化煤矸石集料水泥砂浆性能试验研究

将煤矸石颗粒分别置于500℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、900℃、1000℃的温度中煅烧活化,然后按一定级配制作砂浆试件,测定其抗压、抗折强度,评定最佳的集料活化温度;根据基准砂浆流动度,研究不同活化煤矸石集料比例下减水剂的掺入量;测试不同养护龄期、不同活化煤矸石集料比例的水泥砂浆试块的立方体抗压强度与抗氯离子渗透性能,并分析了水灰比与砂浆强度的关系。研究表明,煤矸石集料的最佳活化煅烧温度为750℃左右;水泥砂浆流动度相同时,活化煤矸石集料比例的增大会增加减水剂的加入量;水泥砂浆试件的抗氯离子渗透性能随表面活化煤矸石集料的增加先增强后减弱,活化煤矸石集料比例为35%、水灰比为0.86~1.01时水泥砂浆的后期抗压强度与抗氯离子渗透性能均达到最佳状态。     

利用BP神经网络优化石膏基复合胶凝材料强度的影响条件

为掌握不同掺量对石膏胶凝材料强度的影响规律,以建筑脱硫石膏等为原料,采用正交试验的方法制备石膏基复合胶凝材料,并建立影响其7 d抗压强度主要因素的BP神经网络模型,在此基础上对晶须掺量等不同影响因素的条件进行了优化。结果表明,各因素对石膏砌块7 d抗压强度的影响由小到大依次为水泥：矿渣掺量、减水剂掺量、缓凝剂掺量、中和渣掺量和晶须掺量;而利用BP神经网络模型优化后的工艺参数：晶须掺量为6.40%、聚羧酸减水剂掺量为1.28%、水泥：矿渣掺量为1：3、煅烧中和渣掺量为2.00%及柠檬酸缓凝剂掺量为0.114%。在此条件下,所得石膏胶凝材料的7 d抗压强度为14.62 MPa,与正交试验结果相比提高了2.024%;同时利用BP神经网络模型进行优化可在一定程度上降低外加剂的用量,其中聚羧酸减水剂、晶须和柠檬酸缓凝剂的掺量分别减少了0.12%、0.60%和0.006%。研究对石膏类废弃物的回收及其在矿山充填中的应用有一定的参考意义。     

外掺料对石膏基复合材料力学性能的影响

固体废弃物石膏的再利用和高强高性能石膏材料的开发一直是国内外学者研究的热点。以脱硫建筑石膏、水泥和矿渣为主要原料,掺加化学外加剂、化工废石膏和硫酸钙晶须,制备出石膏-水泥-矿渣复合材料。研究聚羧酸高效减水剂和柠檬酸缓凝剂、化工废石膏和硫酸钙晶须的掺量对该复合材料力学性能的影响。研究结果表明:聚羧酸高效减水剂和柠檬酸缓凝剂在石膏基复合材料中的最佳掺量分别为1.0%和0.08%。当煅烧化工废石膏掺量为12%时,石膏基复合材料的7 d抗折和抗压强度分别为3.7 MPa和12.0 MPa,其中抗压强度比空白样还高了0.1 MPa。当硫酸钙晶须的掺量增加到3%时,掺有煅烧化工废石膏的石膏基复合材料的28 d抗折强度为8.2 MPa,28 d抗压强度为31.5 MPa,其值和未掺化工废石膏和硫酸钙晶须试样的力学性能相当。      

活化煤矸石在水泥砂浆中的应用研究

同时采用煅烧、机械细磨和添加化学激发剂三种手段加工处理煤矸石,采用力学性能测试研究了水泥砂浆的强度,通过XRD分析了煤矸石的成分和结构.试验结果表明,经复合加工处理后,煤矸石活化效果明显,得到的活化煤矸石掺混水泥胶砂强度较高.水玻璃的加入可进一步提高煤矸石的活性.经700℃煅烧,水玻璃加入量为1%样品的砂浆强度最高.     

用活化煤矸石制备新型胶凝材料

采用脱硫石膏和分析纯CaO作为活性激发剂,通过3种方式活化北京房山煤矸石,并检测、分析用不同方式活化的煤矸石制成的胶凝材料的强度,进而研究了活性激发剂和混磨方式对试验材料热蚀变活化的影响。运用X射线衍射分析表征了煤矸石活化前后的微观特性;运用胶砂试块强度分析和扫描电镜（SEM）分析表征了煤矸石质胶凝材料的胶凝活性。结果表明：该煤矸石的主要活性来源是粘土类矿物,700 ℃煅烧时煤矸石中的高岭石和绿泥石脱水、分解,生成无定形SiO₂和Al₂O₃,与CaO发生固相反应,湿混工艺下固相反应完全,生成C₁₂A₇和C₂S两种水硬性活性物质,活化物料具有较高的胶凝活性。     

高官营铁矿高强度新型胶凝材料研究

针对高官营铁矿超细全尾砂,以唐山周边地区的水泥、石灰、脱硫石膏和矿渣为原料,开展了替代水泥的高强度低成本新型充填胶凝材料研究。采用正交试验设计进行了水泥、石灰和脱硫石膏胶凝材料胶结体强度试验。极差分析显示,新型胶凝材料胶结充填体7 d强度影响因素重要程度排序为水泥、石灰、脱硫石膏。充填体7 d强度优化配方为水泥3.5%、石灰2.5%、脱硫石膏17.5%,强度为2.79 MPa,约为32.5R水泥的5.3倍。胶结充填体28 d强度影响权重与7 d强度影响权重相反,28 d强度优化配方为水泥4.5%、石灰2.5%、脱硫石膏17.5%,强度为5.04 MPa,约为32.5R水泥的4.5倍。通过SEM电镜分析得出,新型胶结材料的主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶,胶结充填体强度的提高是这两种水化产物不断形成与发育的结果。砂浆流变特性试验说明,砂浆浓度为68%的新型胶凝材料充填料浆达到了宾汉体流体状态,适合进行料浆管道输送。现场工业试验表明：胶砂比为1∶5、砂浆浓度为68%的新型胶凝材料充填体28 d强度为4.91 MPa,满足充填进路下部充填体28 d强度大于4 MPa的设计要求,与室内试验结果的误差为2.6%,说明室内试验得到的测试数据可靠度较高,并且在强度性能和接顶率方面较32.5R水泥效果更佳,为矿山进行安全高效充填作业提供了有力保障。     

高官营铁矿高强度新型胶凝材料研究

针对高官营铁矿超细全尾砂,以唐山周边地区的水泥、石灰、脱硫石膏和矿渣为原料,开展了替代水泥的高强度低成本新型充填胶凝材料研究。采用正交试验设计进行了水泥、石灰和脱硫石膏胶凝材料胶结体强度试验。极差分析显示,新型胶凝材料胶结充填体7 d强度影响因素重要程度排序为水泥、石灰、脱硫石膏。充填体7 d强度优化配方为水泥3.5%、石灰2.5%、脱硫石膏17.5%,强度为2.79 MPa,约为32.5R水泥的5.3倍。胶结充填体28 d强度影响权重与7 d强度影响权重相反,28 d强度优化配方为水泥4.5%、石灰2.5%、脱硫石膏17.5%,强度为5.04 MPa,约为32.5R水泥的4.5倍。通过SEM电镜分析得出,新型胶结材料的主导水化产物为钙矾石和C—S—H凝胶,胶结充填体强度的提高是这两种水化产物不断形成与发育的结果。砂浆流变特性试验说明,砂浆浓度为68%的新型胶凝材料充填料浆达到了宾汉体流体状态,适合进行料浆管道输送。现场工业试验表明：胶砂比为1∶5、砂浆浓度为68%的新型胶凝材料充填体28 d强度为4.91 MPa,满足充填进路下部充填体28 d强度大于4 MPa的设计要求,与室内试验结果的误差为2.6%,说明室内试验得到的测试数据可靠度较高,并且在强度性能和接顶率方面较32.5R水泥效果更佳,为矿山进行安全高效充填作业提供了有力保障。     

煤间接液化残渣制备免烧砖研究

论文以山西潞安煤基合成油示范项目煤间接液化过程中所产生的气化炉渣、热动力炉渣、除尘灰为制备免烧砖原材料,以生石灰、水泥为辅料,以石膏为激发剂,各原辅材料的重量比例为:气化炉渣35.6%,热动力炉渣32.4%,除尘灰14%,石灰8%,石膏4%,水泥6%,通过预搅拌、陈化、二次搅拌、成型、蒸汽养护、脱模出室分检等制备工序,在100℃蒸养下可制备出符合《非烧结砖垃圾尾矿砖》(JC/T 422-2007)标准和《蒸压灰砂砖》(GB11945-1999)标准要求的免烧砖。     

煤基固废制备充填材料配比优化试验研究

为制备低成本、高强度的煤矿充填材料,以煤矸石做骨料,以粉煤灰、脱硫石膏、硅钙渣为 胶凝材料制作试件,并对其进行单轴抗压强度、坍落度、扩展度指标测试,研究了充填材料配比优 化前后的力学性能、各组分影响情况。 结果表明,脱硫石膏、硅钙渣在一定掺量范围内具有较强 的胶凝作用;随着粉煤灰掺量增加,充填材料初期强度增长较慢,应控制其掺量不高于6.67%;粉 煤灰与硅钙渣联合使用能激发硅钙渣的胶凝性能;煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏、硅钙渣、水泥最优 质量比为70:6:3:12.5;8.5。 利用响应面法对结论进行了验证,试验结论与预测一致。     

利用活化煤矸石制备新型胶凝材料研究

采用脱硫石膏和CaO作为活性激发剂,利用700℃低温热活化法活化煤矸石,与矿渣、水泥熟料混合制备出煤矸石质胶凝材料,并研究了激发剂和混磨方式对北京房山煤矸石进行热蚀变活化的影响.运用X射线衍射(XRD)分析和化学全分析表征煤矸石活化前后的微观特性;运用胶砂试块强度分析和扫描电镜(SEM)分析表征煤矸石质胶凝材料的胶凝活性.结果表明:采用湿法热蚀变活化法,煤矸石中的高岭石在700℃可以完全脱水、分解成活性SiO2和Al2O3.采用该原料制备出的煤矸石质胶凝材料具有较高的早期强度,水化28d的硬化浆体结构密实.