高强度等级粉煤灰水泥的试验研究

通过机械粉磨、化学药剂复合激发粉煤灰的活性,制得了粉煤灰掺量达50%的高掺量粉煤灰水泥。试验结果表明:最佳粉磨时间为30 min,激发剂选用Na OH。在粉煤灰、熟料、石膏与激发剂配比为50∶44∶5∶1下,制得的高掺量粉煤灰水泥强度达到52.5R等级,且各项性能均满足普通硅酸盐水泥的技术标准。     

掺合料对干粉砂浆性能的影响研究

研究了粉煤灰、矿粉和石膏3种掺合料取代水泥用量对干粉砂浆性能的影响.结果表明,粉煤灰、矿粉和石膏复合掺加取代水泥,可使砂浆中矿粉的活性得到较好激发;增稠保湿剂(RX1与HPMC按9∶1质量比复配)掺量0.6％时,砂浆的稠度和保水性较好;当矿粉掺量为30％、粉煤灰、石膏掺量均为10％时,加入增稠保湿剂,砂浆强度等级能够满足M10要求.     

浮石粉对水泥复合土改性效果的试验研究

将天然浮石粉作为外掺剂应用于水泥土改性研究,以粉质黏土为原料,首先对水泥质量分数16％、土体原始含水量为击实试验最佳含水量时的试件进行了不同龄期(7d、28d、60d)、不同浮石粉掺量(4％、8％、12％、16％)的无侧限抗压强度试验,结果表明,随着龄期增长,浮石粉水泥土强度增大,随浮石粉掺量增加,强度先增大后减小,浮石粉最佳掺量为8％.其次对水泥质量分数为16％、浮石粉质量分数为8％、土料原始含水量分别为14％、19％、24％、29％的试块进行无侧限抗压强度试验,结果表明,浮石粉可明显改善原始含水量较高土体的强度,当原始土料含水量高于最优含水量达到19％时,浮石粉水泥复合土强度平均提高了18.3％.     

碱激发矿渣/粉煤灰体系流动性及力学性能试验研究

针对某金矿水泥胶结充填体强度低、经济效益差的问题,以当地固体废弃物矿渣、粉煤灰等为主要原料,通过添加水玻璃作为激发剂制备新型矿山充填碱激发胶凝材料。借助正交设计的试验方法,考察激发剂掺量、激发剂模数、粉煤灰掺量、水胶比对矿渣/粉煤灰复合胶凝体系流动性及力学性能的影响。试验结果表明：激发剂掺量与浆体流动度和抗压强度呈正相关;激发剂模数从1.0增加至1.5的过程中,浆体流动度和抗压强度均呈先上升后降低的趋势;在无粉煤灰的胶凝体系中,浆体流动度较差,随着粉煤灰掺量的增加,浆体流动度不断增加,抗压强度逐渐降低;水胶比与浆体流动度呈正比关系,随着水胶比的不断增大,抗压强度快速降低,波动幅度较大。当水胶比为0.30、激发剂掺量为6%、激发剂模数为1.2、粉煤灰掺量为20%时,浆体流动度为164 mm,养护龄期3 d、7 d、28 d的抗压强度分别为2.15, 3.66, 4.83 MPa,均满足矿山生产要求。     

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。     

矿渣-脱硫灰基固结剂的尾砂固结效果

为开发利用矿渣和脱硫渣,以矿渣和脱硫灰为主要原料,掺入少量石灰石和活性激发剂后,粉磨制得矿渣脱硫渣基固结剂（矿渣、脱硫灰、石灰石、激发剂的配合比为81∶13∶2.5∶3.5）,并以该固结剂为胶凝材料,以2种不同性质的尾矿为固结对象,对比了固结剂料浆和32.5#水泥料浆的流动度、保水性以及不同养护龄期固结体的无侧限抗压强度。结果表明：固结剂的基本性能指标达到,甚至优于32.5#水泥;固结剂料浆的流动度、保水性均略高于相同条件下的32.5#水泥料浆;提高固结剂的掺量、延长养护时间,其固结体的无侧限抗压强度越高;相同条件下,固结剂固结尾矿的能力明显优于水泥,固结剂掺量为5%时固结体的无侧限抗压强度和水泥掺量为10%的固结体的强度相当。因此,矿渣-脱硫渣基固结剂可以替代32.5#水泥用于尾矿的固结。微观分析表明,随着养护龄期的延长,胶凝材料的水化反应越来越充分,凝胶逐渐充填尾矿颗粒间隙,固结体越来越密实,抗压强度越来越高。     

硅粉对沙漠风积沙水泥基材料性能的影响

为研究硅粉掺量对沙漠风积沙水泥基材料性能的改善效果,设计不同硅粉掺量的单因素试验进行稠度测试和抗折抗压强度测试,分析了硅粉掺量对材料稠度和力学性能的影响。结果表明:沙胶比为3,硅粉掺量为6%时,材料3 d、7 d抗压强度较基准组分别提高了61.9%、47.1%,28 d抗压强度较基准组提高了38.2%,此时折压比较大,为0.33,沙漠风积沙水泥基材料的抗压性能显著提高,且脆性较小。前期水泥基材料抗压强度增长率随硅粉掺量的增加先增大后减小,后期抗压强度增长率随硅粉掺量的增加而增大;水泥基材料抗折强度增长率随硅粉掺量的增加先增大后减小,当硅粉掺量大于10%时,材料抗折强度增长率为负,掺入过量硅粉会降低沙漠风积沙水泥基材料的抗折强度。     

过硫钛石膏矿渣水泥的制备与性能表征

分别采用原状钛石膏渣和其与42.5号普硅水泥复合作为矿渣的单一激发剂和复合激发剂,制备出系列过硫钛石膏矿渣水泥,并对其性能进行了系统表征。结果表明：(1)原状钛石膏渣单独激发矿渣所制备水泥的早期抗压强度较低,28 d抗压强度随着钛石膏渣量的增加而降低,钛石膏渣量高于35%后,试样软化系数趋于降低;(2)原状钛石膏渣和42.5号普硅水泥复合作为矿渣的激发剂,所制备水泥的早期抗压强度（3 d）显著提高,其中加入5%42.5号普硅水泥量试样的28 d抗压强度最高,之后抗压强度随其增加而降低,42.5号普硅水泥量超过10%后试样的抗压强度降幅趋缓;(3)原状钛石膏渣和42.5号普硅水泥复合激发矿渣水泥的水化硬化产物,主要由CSH（水化硅酸钙）凝胶、钙矾石及过剩的钛石膏共同构成。     

脱硫石膏无熟料钢渣水泥物理力学性能研究

以钢渣、脱硫石膏为主要原料,掺入适量矿渣和复掺少量激发剂,配制了无熟料钢渣水泥。试验结果表明所配制的无熟料钢渣水泥达到了42.5标号水泥的技术要求。探讨了矿渣掺量、激发剂复掺比例和脱硫石膏掺量对无熟料钢渣水泥强度和安定性的影响,以及配料的不同粉磨方式对无熟料钢渣水泥力学性能影响,通过微观分析进一步探究水化产物的结构和组成。     

再生微粉无熟料钢渣固化土工程特性研究

以再生微粉、钢渣、矿渣和脱硫石膏为主要原材料,外掺少量复合激发剂,配制出无熟料固化剂。该无熟料固化剂的物理力学性能满足32.5复合水泥的技术要求。分别对无熟料固化剂和32.5复合水泥的固化土进行不同掺量和不同龄期的抗拉强度、无侧限抗压强度、压缩性能和抗剪性能等的工程特性研究。结果表明,再生微粉无熟料钢渣固化剂掺入比为25%的固化土的工程特性相当于水泥固化土中32.5复合水泥掺入比为17%。     

掺和料对磷石膏复合胶凝材料性能影响研究

研究主要掺和料矿粉及水泥单掺和复掺对磷石膏复合胶凝材料力学性能及耐水性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)、压汞法(MIP)探究影响机理。结果表明,水泥掺量为0~20%、矿粉掺量为0~40%时,水泥和矿粉的单掺对磷石膏抗压强度有负面影响,但可有效提升软化系数。水泥及矿粉复掺时,可显著提高磷石膏软化系数,使软化系数达到0.65以上;当水泥掺量为5.58%,矿粉掺量为20.00%时,磷石膏复合胶凝材料抗压强度达到最大值16.50 MPa;水胶比由0.6降低至0.3,可制备抗压强度为32.50 MPa,软化系数为0.87的高强耐水磷石膏复合胶凝材料。由SEM结果可知,水泥及矿粉的水化产物包覆在石膏晶体表面,可显著提升其耐水性;由MIP结果可知,矿粉与水泥复掺可增加小孔(3~50 nm)比例及孔弯曲度,大幅降低平均孔径,改善孔径分布,增加基体致密度,进而提升抗压强度。     

钨尾矿粉对水泥基材料性能和微观结构的影响

以钨尾矿粉等质量取代0～40％水泥,研究其对复合水泥浆体标准稠度用水量和凝结时间的影响,采用X射线衍射(XRD)仪和扫描电镜(SEM)等表征硬化浆体的水化产物、微观形貌,并测量抗压强度.结果表明,钨尾矿粉作为混合材能增大复合水泥浆体的标准稠度用水量,延长复合水泥浆体的凝结时间,钨尾矿粉掺量在40％范围内,复合水泥浆体凝...     

矿物掺合料对水泥孔溶液碱度和强度影响及机理研究

对比研究了粉煤灰、矿粉等矿物掺合料种类、掺量,对不同养护龄期复合水泥浆体孔溶液碱度和强度的影响规律,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重(TG)等技术手段对不同养护龄期硬化水泥浆体水化产物成分及微观形貌进行了表征并揭示其作用机理。结果表明:矿物掺合料的掺入降低了复合水泥浆体的碱度系数,随着掺量的增加其碱度持续降低,28d碱度系数在12.2左右,比纯水泥降低了0.8左右,且强度未出现明显降低。相同掺量时,粉煤灰水泥复合体系孔溶液碱度低于矿粉水泥复合体系。原因在于粉煤灰和矿粉的掺入降低了复合水泥浆体Ca(OH)2的生成量,养护28d分别降低54%和32%,并且生成了部分低钙硅比的C—S—H凝胶水化产物。     

钢渣——矿渣复合胶凝材料的制备及胶凝活性激发试验研究

为了提高钢渣和矿渣的高附加值利用率以及钢渣在胶凝材料中的掺量,研究了钢渣与矿渣掺量、质量比和胶凝活性激发方式对复合胶凝材料抗折、抗压强度的影响,并采用X射线衍射、扫描电镜和热重分析等检测手段探究了钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化机理。结果表明:钢渣矿渣掺量为80%、钢渣矿渣质量比为5∶5、钢渣粉磨时间为80 min(比表面积为509 m²/kg)时,钢渣—矿渣复合胶凝材料的28 d抗折强度为7.3 MPa、抗压强度为31.3MPa;选取Na OH、Na₂CO₃、Na₂SO₄和水玻璃为激发剂对胶凝材料活性进行激发,只有水玻璃提高了复合胶凝材料的活性,且当水玻璃模数为2、Na₂O当量为4%时,其28 d抗折强度为8.4 MPa、抗压强度为43.0 MPa。分析水玻璃激发胶凝材料的水化产物发现:其微观形貌紧实致密,生成的C—S—H凝胶、Ca(OH)₂和Aft相互交织,提高了胶凝材料的强度。     

铁尾矿粉-硅粉矿物掺合料对混凝土性能的影响

将研磨后的铁尾矿粉末和硅粉分别按照3∶2和4∶1的比例制备了两种复合矿物掺合料替代水泥进行浆体和混凝土试样的制备。通过微观结构分析、强度和耐久性分析对铁尾矿-硅粉复合矿物掺合料浆体和混凝土的基本性能进行了研究,结果表明：随着复合矿物掺合料掺量的增加,试样的水化反应放热量、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性均逐渐降低;且加入铁尾矿粉可使的硬化浆体试块孔隙结构变大,导致混凝土的抗压强度和冻融耐久性降低;但增加硅粉的掺量可以提高试样的水化反应强度,降低Ca(OH)₂的含量,且硅粉水化反应生产的C-S-H凝胶也可以细化孔结构,从而改善混凝土的微观特性、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性;弥补铁尾矿粉对混凝土性能的负面影响。整体上,改性混凝土的抗压强度在普通混凝土抗压强的85%以上,能满足工程要求。     

尾矿渣复合胶凝材料制备研究

以铁尾矿和铜矿渣为原料,成功制备了尾矿渣复合胶凝材料。通过分析球磨时间、胶砂比、料浆浓度、矿渣用量、碱激发剂、水泥熟料、养护条件与胶凝材料力学性能的关系,探讨矿渣胶凝体系制备过程影响因素,确定矿渣胶凝材料制备工艺条件。当矿渣胶凝体系配比为铜矿渣∶石灰∶石膏=80%∶4%∶16%、矿渣胶凝体系球磨时间25min,充填体中矿渣胶凝体系∶水泥熟料∶氢氧化钠∶铁尾矿=20%∶5%∶0.5%∶74.5%、料浆浓度为75%时为充填材料的最好配比,在此条件下,5%水泥填料,试块28d抗压强度为3.62MPa。试验中尾矿渣复合胶凝材料制备研究满足矿山充填胶凝材料的需求。     

硅藻土对水泥铜尾矿粉胶凝材料性能的影响

针对铜尾矿粉-硅酸盐水泥力学强度差的问题，本文拟将硅藻土加入到该胶凝体系中，硅藻土以0.5%，1.0%，1.5%和2.0%等质量替代铜尾矿粉-水泥，测试了复合胶凝材料的流动度、凝结时间、吸水率、孔隙率、体积密度、力学性能和微观性能。结果表明，随着硅藻土掺量的增加，净浆的流动度降低，凝结时间缩短，吸水率和孔隙率减小，体积密度增大，砂浆的抗压强度和抗折强度增加。净浆养护28 d后，硅藻土的加入使得净浆中的SiO₂和Ca(OH)₂晶体含量减少，C-S-H(水化硅酸钙)凝胶增多，整体比较致密。      

废石-尾砂胶结膏体料浆触变性试验研究与分析

为解决铜渣活性差、利用率低的问题,经过前期探索性实验研究,选择生石灰和活性矿物掺和料,在复合碱性激发剂作用下与铜渣制备一种无水泥熟料的新型改性铜渣胶凝材料,利用正交试验进行配比优化研究。结果表明：在水胶比为0.3,球磨时间为120 min（5.24 m2/g）、碱含量为8%、矿物掺和料(L)为30%、生石灰为8%时,无水泥熟料的改性铜渣胶凝材料3 d、28 d的最优配比的抗压强度分别为57.7、70.7 MPa。通过XRD、SEM的分析显示,铜渣在碱—矿物掺和料的协同作用后,产生大量的无定形凝胶C-S-H,并相互联接形成板状结构填充孔洞,提高了铜渣胶凝材料的力学性能,铜渣利用率得到显著提升。     

氧化石墨烯对水泥基材料力学性能的影响研究

采用改进Hummers法和超声波分散法制备氧化石墨烯(GO)片层分散液,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和热重分析(TGA)仪对GO-水泥砂浆复合材料进行表征,研究GO掺量与水泥砂浆复合材料抗压、抗拉强度的相关性,并从微观角度揭示GO掺量对水泥砂浆的调控机理。结果表明,GO最佳掺量为水泥质量0.1%,此掺量下复合材料的抗拉强度和抗压强度分别提高37.5%和77.2%。适量GO能促进水泥砂浆水化晶体生长,改变晶体尺寸和形状,实现对水泥砂浆微观结构的调控。     

矿渣微粉对细尾砂胶结充填体力学性能及微观结构影响

研究了不同矿渣微粉掺量对充填体早期、长龄期强度以及充填料浆流动性、泌水率的影响规律,通过采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等技术手段对特定龄期下充填体水化产物进行了微观表征并揭示其强度发展机制。结果表明：充填体养护早期（3d）,矿渣微粉的掺入不利于其强度的发展,且掺量越高充填体强度降低幅度越大;养护龄期超7d后,矿渣微粉对充填体强度提升作用开始显现,且充填体养护龄期越长,相同掺量下抗压强度提升效果越明显。充填浓度70%,灰砂比1:6,矿渣微粉掺量80%时,充填体养护28d、90d后抗压强度分别为5.02MPa和6.53MPa,相较养护7d充填体强度分别提高211.80%和305.59%。少量矿渣微粉的掺入在一定程度上会降低充填料浆流动性和泌水率,但当矿渣微粉掺量较高时,充填料浆流动性和泌水率均有一定程度的提高。矿渣微粉掺入后充填体内部水化硅酸钙（C-S-H）、钙矾石（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）等水化产物生成数量的增加,是导致其强度高于纯水泥充填体的重要原因。