掺热活化煤矸石水泥胶砂试验研究

借助于X射线衍射分析、激光粒度分析、宏观力学性能测试等手段,对陕西铜川煤矸石进行了系统的热力活化研究.研究结果表明:掺700℃煅烧后的煤矸石的水泥胶砂试块强度值最高,说明这个温度是本试验所采用煤矸石的最佳煅烧温度.通过XRD分析表明:采用热力活化,煤矸石中活性来源矿物高岭石转变为偏高岭石的温度明显低于纯商岭石的转变温度.水泥胶砂强度随活化煤矸石掺量的增加在早期呈下降趋势,但随水化时间的增加,强度有大的提高,甚至超过纯硅酸盐水泥砂浆强度,其中综合效果以掺量30%为最佳.当掺量超过35%后,强度大幅度下降.     

煤矸石掺量对混凝土耐久性影响研究

主要研究煤矸石掺量对混凝土性能的影响。试验选用煤矸石按照20%、40%、60%、80%、100%的掺量取代碎石制备C30、C40的混凝土,探索研究煤矸石掺量对混凝土强度、抗冻性、抗渗性和碳化性能的影响,并对煤矸石的碱活性进行验证。试验结果证明,煤矸石的掺量大小对C30混凝土和煤矸石掺量在60%以下时的C40混凝土强度影响不大;但是当煤矸石掺量在60%以上时,C40混凝土强度明显降低;混凝土碳化试验结果表明,7 d龄期碳化深度无明显变化,而随着煤矸石掺量的增加28 d龄期混凝土碳化深度增大了11~17 mm;混凝土抗渗性能随着煤矸石掺量的增加渗水高度最大增加35 mm,电通量增大到普通混凝土的1.5~1.7倍。煤矸石混凝土的碱活性测试结果显示,华龙集团的煤矸石不具备碱活性。     

矿物掺合料对水泥胶砂力学性能的影响

本试验采用普通硅酸盐水泥和标准砂,通过单掺粉煤灰、花岗岩石粉、磨细砂和S95矿粉替代部分水泥制备水泥胶砂,在蒸压养护和常温养护条件下,系统研究矿物掺合料种类和掺量对水泥胶砂力学性能的影响。研究结果表明,采用矿物掺合料替代部分水泥制备水泥胶砂可以显著降低水泥的用量,其中在蒸压养护条件下使用掺量30%的粉煤灰制备的水泥胶砂力学性能最好,抗折强度为6.75 MPa,抗压强度为30.70MPa;在常温养护条件下S95矿粉的最优掺量为40%,28d抗折强度和抗压强度分别达到8.10 MPa和29.28 MPa。     

利用金川水淬镍渣尾砂开发新型充填胶凝剂试验研究

金川镍矿到2012年堆存镍铜炉渣3.3×10⁷ t,每年还产出镍铜渣2.5×10⁶ t。水淬镍渣提铁后每年排出1.25×10⁶ t镍渣尾砂废弃物。利用冶金废弃物开发矿山充填胶凝剂,不仅可以实现废物资源化利用,而且还能够降低充填采矿成本,提高采矿经济社会效益。针对金川水淬镍渣尾砂所潜在的活性,采用机械活化和化学活化两种方式,进行了镍渣尾砂新型充填胶凝剂试验研究。研究结果表明,镍渣尾砂、脱硫石膏、电石渣、水泥熟料的最佳比表面积分别为620,200,200,300 m²/kg。化学活化采用脱硫石膏和电石渣为主激发剂,以硫酸钠和水泥熟料为辅激发剂,由此确定了镍渣尾砂掺量为85%,脱硫石膏、电石渣、硫酸钠和水泥熟料的复合激发最佳掺量分别为5%,5%,3%和2%。外加0.156%的PC高效减水剂,配制成胶砂比1∶4,料浆浓度为79%的充填料浆,7 d和28 d充填体强度分别达到2.9,6.3 MPa,满足金川矿山安全采矿对充填体强度要求。由此可见,开发的新型充填胶凝材料可以替代水泥应用于金川矿山胶结充填采矿。     

免烧电石渣-粉煤灰砖的制备及性能研究

利用自制的无机催化激活剂有效激发电石渣和粉煤灰的活性,研制电石渣掺量高且性能优良的免烧电石渣-粉煤灰砖.对制得的砖块进行了强度、密度、吸水率、抗冻性和泛霜等各项性能测试.试验结果表明,掺入催化活化剂后砖的孔隙率降低,各项性能得到明显改善,当电石渣掺量为40%、激活剂C掺量为10%时,砖块的28d抗压强度可达23.3 MPa.并通过XRD对砖的水化产物进行了分析.     

电石渣固化软土的强度特性研究

本文采用电石渣、矿渣、粉煤灰为主要固化剂组分,测试电石渣单独固化土以及电石渣与矿渣、粉煤灰共同固化土的强度特性,检测电石渣固化土的效果。结果表明:采用电石渣单独固化土,固化土强度随电石渣掺量增加呈现先增大后减小的趋势,电石渣掺量为20%时,固化土强度最高。适量增加土样的含水率有利于增加电石渣固化土的强度。当电石渣掺量为15%时,土样含水率增加5%,固化土强度最佳;当电石渣掺量为20%和25%时,土样含水率增加3%,固化土强度最佳。电石渣激发矿渣和粉煤灰共同固化土效果显著,电石渣与矿渣、粉煤灰之间都存在一个最佳配合比,矿渣:电石渣=9:1,粉煤灰:电石渣=8:2是最佳配合比。     

建筑垃圾掺量变化对制备自流平地坪砂浆性能的影响

将建筑垃圾各部位(板、柱和砖)按质量比1∶1∶1混合后成建筑垃圾砂,按照不同比例10%、20%、30%、40%和50%的掺量替代天然砂,并测试混合后再生垃圾砂的表观密度和空隙率;随后与胶凝材料和添加剂混合制备自流平地坪砂浆,按JCT 985—2005《地面用水泥基自流平砂浆》要求测试流动度、抗压强度、抗折强度、吸水率。试验表明:混合后再生垃圾砂表观密度基本在1 500 gL,空隙率随建筑垃圾砂掺量增加而增大,掺量50%时,达到最大35%;砂浆流动度随建筑垃圾砂掺量增加先增大后减小,掺量为30%时,达到最大110 mm;建筑垃圾砂掺量为50%时,砂浆90 d抗压与抗折强度达到最大分别是48.1、6.5 MPa;砂浆吸水率随建筑垃圾砂掺量增加先增大后减小,掺量为40%时,达到最大10.8%。     

催化胶凝剂对大掺量电石渣砖强度的影响

利用自制的催化胶凝剂有效激发电石渣和粉煤灰的活性,从而增加电石渣的掺量,研制出大掺量的电石渣砖。试验结果表明,当掺入50%电石渣,另掺入4%Na2SiO3和1%NaAlO2时,所制得的电石渣砖28 d抗压强度达20.23 MPa,并通过XRD图谱对水化产物和水化机理进行了研究。     

粉煤灰对商品混凝土性能影响研究

粉煤灰作为混凝土胶凝材料中最主要的矿物掺合料,对商混凝土配合比设计优化有很大影响。本文通过使用两组水泥进行了粉煤灰掺量为0%、10%、20%、30%、40%及50%胶砂抗压强度、胶砂抗折强度与C30混凝土试件抗压强度的试验。得出结论:随着粉煤灰掺量的增加,商品混凝土的早期抗压强度发展缓慢;对于商品混凝土而言,当粉煤灰掺量为30%时,其各项性能达到最优。     

清水混凝土力学性能及配合比优化试验研究

通过采用大掺量矿物掺合料制备清水混凝土,系统研究了胶凝材料与矿物掺合料对力学性能的影响,并根据不同矿物掺合料掺量条件下胶凝材料用量与28 d抗压强度关系线性回归得到不同强度等级混凝土的推荐配合比。试验结果表明:当矿物掺合料种类相同时,矿物掺合料掺量越大,清水混凝土后期强度增长幅度越大;在矿物掺合料占胶凝材料总量的40%,其中硅灰掺量为3%时,清水混凝土抗压强度值最大,最大值达到了72.7 MPa。     

矿物掺和料对水泥胶砂流动性和蒸压强度影响

采用硅灰、矿粉、粉煤灰等矿物掺和料等量替代水泥制备水泥砂浆,研究其对流动性和蒸压强度的影响。随着掺量的增加,水泥胶砂流动度分别表现为单调下降、先增加后降低和单调上升等不同的变化规律,过多矿粉对流动性的提高作用不利,但仍高于纯水泥的流动性;水泥胶砂强度分别表现为升高—大幅度降低—再回升、显著升高—适量降低、略有升高—逐步降低等不同的变化规律;其中强度最高的硅灰、矿粉和粉煤灰掺量分别为3%、15%和3%;硅灰掺量增至4%就会因流动性严重降低导致振实困难并且强度降至纯水泥强度以下,矿粉掺量增至40%的抗压强度仍高于纯水泥砂浆强度约10%;当粉煤灰掺量增至12%时,抗压强度已降至纯水泥砂浆强度以下;采用适当掺量的硅灰、矿粉、粉煤灰等矿物掺和料,可以增加蒸压预制混凝土桩的强度。     

掺CFB粉煤灰超微粉水泥性能研究

采用煤矸石电厂CFB粉煤灰超微粉等量替代水泥制备水泥胶砂试样,研究了所制备胶砂试样的抗压强度和抗冻性、耐弱酸腐蚀性能,并考察了不同减水剂对掺CFB粉煤灰超微粉水泥胶砂试样的适应性。试验结果表明,随着CFB粉煤灰超微粉掺量的增加,水泥胶砂试样的28 d抗压强度呈现先增长后减少的趋势,其中掺量为20%CFB粉煤灰超微粉水泥胶砂试样的28 d抗压强度最高,达到了48.5 MPa。与无CFB粉煤灰超微粉掺和的水泥胶砂试样相比,掺20%CFB粉煤灰超微粉水泥胶砂试样的25次冻融循环试验强度损失率减少约76%;48 h耐弱酸腐蚀试验质量损失率减少约36%。不同减水剂对水泥胶砂试样的适应性试验发现,萘系减水剂对掺CFB粉煤灰超微粉水泥胶砂的减水效果好于聚羧酸系减水剂,加入1.5%萘系减水剂后,其减水率可以达到22%左右。     

多元复合掺合料对胶砂力学性能的影响

制备了铁尾矿-煤矸石二元复合掺合料和铁尾矿-粉煤灰-煤矸石三元复合掺合料，研究了复合掺合料的配比和替代率、活化剂的种类(NaOH、Ca(OH)₂、Na₂SiO₃)和掺量对胶砂力学性能的影响，采用SEM观察了胶砂的微观结构。结果表明：对于二元复合掺合料，当铁尾矿粉与煤矸石粉的质量比为1∶1时，胶砂的28 d抗压、抗折强度达到最大，抗裂性能较好；对于三元复合掺合料，当铁尾矿粉、粉煤灰、煤矸石粉的质量比为4∶3∶1时，胶砂的28 d抗压强度最大，28 d抗折强度较高，抗裂性能较好；随着三元复合掺合料替代率的增加，胶砂的抗压、抗折强度基本呈降低趋势；活化剂NaOH对胶砂力学性能的改善效果较Ca(OH)₂和Na₂SiO₃好，NaOH的最佳掺量为1.6%。     

黏土及石灰石粉对水泥浆体性能的影响

通过不同掺量的黏土及石灰石粉对水泥浆体性能的影响研究,探讨石灰石粉对掺入黏土的水泥浆体性能的改善效应。结果表明:随着黏土掺量的增加水泥净浆流动度明显降低,随着石灰石粉掺量的增加水泥净浆流动度明显增加。当黏土与石灰石粉复掺时,掺入石灰石粉能够改善黏土对水泥净浆流动性不利的影响,提高水泥净浆流动度。当黏土等质量替代机制砂时,黏土掺量小于4%时,水泥胶砂3、28d的抗折、抗压强度并没有降低,当黏土掺量大于4%时,水泥胶砂3、28d的抗折、抗压强度随着黏土掺量的增加明显降低。当石灰石粉等质量替代机制砂时,水泥胶砂各龄期的抗折、抗压强度随着石灰石粉掺量的增加而降低。当掺入2%黏土,石灰石粉的掺量对于水泥胶砂3、28d抗折强度影响较小,水泥胶砂3、28d抗压强度随着石灰石粉掺量的增加而降低。综合水泥净浆流动度和水泥胶砂强度的变化规律,当有黏土存在时,石灰石粉的掺量小于12%时水泥净浆流动度和胶砂强度综合效果较好。     

粉煤灰和矿粉对透水混凝土强度的影响

本文用粉煤灰和矿粉分别等量取代水泥,考察矿物掺合料取代水泥后对透水混凝土抗压强度的影响。结果表明:单掺20%粉煤灰和30%矿粉时,透水混凝土的28d抗压强度分别达到的最大值为28.1MPa和29.4MPa。两种掺合料复掺的情况下,当矿粉取代量在30%以内时,透水混凝土抗压强度随粉煤灰掺量增加先增加后下降;当矿粉取代量超过30%后,透水混凝土抗压强度随粉煤灰掺量增加而逐渐下降。因此,若单掺粉煤灰或矿粉时,其掺量应控在制胶材总量的30%以内,复掺两种矿物掺合料时,最大掺量应小于胶材总量的50%。     

复合活化对废弃混凝土再生微粉活性的影响及机理研究

再生微粉具有潜在活性,可作为辅助性胶凝材料取代水泥,但活性低限制了其应用。采用物理-化学复合活化方法激发再生微粉的活性,研究了活化再生微粉的活性指数、力学性能和微观形貌。结果表明：随着研磨时间的延长,胶砂的抗压、抗折强度先提高后降低;当研磨时间为4 h时胶砂试块的28 d抗压强度为28.6 MPa,28 d活性指数为64.3%。采用物理-化学复合活化时,当研磨4 h且掺加1%Na2SO4+1%Ca(OH)2激发剂时,胶砂28 d抗压强度为35.2 MPa,28 d活性指数达到79.1%,再生微粉的活性显著提高。     

不锈钢AOD渣胶凝性能的研究

为了研究不锈钢AOD渣胶凝性能,采用不锈钢AOD渣代替部分水泥,研究其对水泥胶砂的工作性能、力学性能影响。结果表明:用不锈钢AOD渣从0～50%代替水泥,随着不锈钢AOD渣掺量的增加,水泥的标准稠度用水量先减小后增加,当掺量为30%时,不锈钢AOD渣起到的减水效应最好;随着不锈钢AOD渣掺入量的增加,水泥胶砂强度依次降低,说明不锈钢AOD渣的胶凝活性较小。     

石灰石粉对高铝水泥性能的影响

研究了石灰石粉对高铝水泥胶砂试件强度及孔结构的影响,分析了石灰石粉在高铝水泥水化过程中的作用.结果表明:高铝水泥胶砂试件抗折强度和抗压强度均随石灰石粉掺量(质量分数,下同)的增加呈现先升高后降低的趋势,各龄期(1,3,7,28d)胶砂试件的抗折强度与抗压强度均在石灰石粉掺量为3%时达到最大值;适量石灰石粉掺入高铝水泥中可生成单碳型水化碳铝酸钙和氢氧化铝,提高胶砂试件的密实度和强度;高铝水泥胶砂试件28d总孔隙率、大孔孔隙率和小孔孔隙率均随石灰石粉掺量的增加呈现先减小后增大的趋势,当石灰石粉掺量为3%时,胶砂试件各孔隙率均最小.     

镁渣胶凝材料强度影响因素的研究

以镁渣、矿渣、水泥熟料配制镁渣胶凝材料,探讨了镁渣掺量、水泥熟料掺量、物料粉磨工艺、辅助激发剂复掺对镁渣胶凝材料强度(抗压和抗折强度)的影响,分析了镁渣胶凝材料水化产物的矿物组成.结果表明:当镁渣与矿渣掺量相等时,镁渣胶凝材料有较好的强度;镁渣胶凝材料水化较慢,28d后强度还有大幅度的增长;水泥熟料掺量越大,镁渣胶凝材料强度越高;相比先磨后混工艺,先混后磨工艺所制备的镁渣胶凝材料有更好的强度;复掺3种辅助激发剂(水玻璃、硫酸钠、石膏)后,镁渣胶凝材料强度性能达到32.5强度等级复合水泥标准要求.镁渣胶凝材料水化产物主要由C-S-H,Ca(OH)_2和AFt等组成.     

碳酸钙对水泥力学性能的影响

为探究碳酸钙对水泥力学性能的影响,采用一次碳化法制备块状、针状、棒状碳酸钙并加入至水泥中,测试水泥胶砂试件抗压强度,利用SEM观察微观形貌。结果表明,碳酸钙的形貌对水泥胶砂试件抗压强度的影响效果无明显差异;随着碳酸钙掺量的增加,水泥胶砂的早期抗压强度减少,中后期强度先增加后减少。块状碳酸钙掺量增加,3d、7d强度减小,28d强度先增大后减小,掺量为1.0%时28d强度最大;针状碳酸钙掺量增加,3d强度减小,7d、28d强度先增大后减小,掺量为1.5%时,7d、28d强度最大;棒状碳酸钙掺量增加,3d强度减小,7d、28d强度先增大后减小,掺量为1.5%时,7d强度最大,掺量为0.5%时,28d强度最大。