固硫灰基磷尾矿充填体的性能及浸出液水质

采用水玻璃、无水硫酸钠和生石灰共同激发固硫灰活性,制备固硫灰基磷尾矿胶结充填材料。探讨了生石灰掺量对充填体的泌水率、坍落度、抗压强度、变形性能的影响;通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了充填材料28 d龄期硬化体的微观结构组成及形貌;采用改进的模糊综合评价法对充填体浸出液的水质进行分析评价。结果表明,质量分数为66%,胶砂比1∶1时,当生石灰掺量从5%增至15%时,料浆坍落度减小至160 mm,泌水率几乎全为零,充填材料强度随生石灰用量的增加而明显增大,28 d抗压强度增至5.87 MPa,在干燥环境下的干缩变形明显减小,各项性能指标均满足充填的性能要求;固硫灰在化学激发剂的作用下生成了水化硅酸钙凝胶和钙矾石晶体,充填体浸出液的水质良好,均为Ⅱ、Ⅲ级,对地下水质的影响较小。     

用高岭土制备混凝土膨胀剂的初步研究

通过对高岭土、石膏和氧化钙组成的净浆试体水化产物的SEM形貌观察,研究其膨胀组分的水化产物的形貌及其生成机理和影响因素.研究表明:早期水化产物以起膨胀作用的钙矾石为主,含少量C-S-H凝胶,两者生长速度快.水化1 d时即生成大量针状钙矾石和C-S-H凝胶;2 d时钙矾石呈棒状、条状或团簇结构,C-S-H凝胶出现少量网络状;3 d后条状、棒状钙矾石变粗、体积增大,C-S-H凝胶小网络之间互相交错形成大网络结构.     

广西平果拜耳法赤泥的水硬胶凝特性

借助XRD、FTIR、TG-DSC和SEM测试表征了广西平果拜耳法赤泥在电石渣和脱硫石膏复合激发作用下的水化产物及硬化浆体的微观结构,研究了该赤泥在复合激发下的水硬胶凝特性。结果表明：该赤泥在电石渣和脱硫石膏的复合激发下水化3、7、28 d的抗压强度均大于4 MPa,表现出一定的水硬胶凝特性;该体系水化反应生成了钙矾石、C-S-H凝胶、富钠钙柱石、无水芒硝和氢氧化铝等。钙矾石晶体相互搭接形成骨架结构,成为胶凝材料硬化浆体强度的主要来源,C-S-H凝胶等胶结或充填在钙矾石中间,加固并致密了凝结硬化体的结构。以上研究成果可为拜耳法赤泥用于地下采矿胶结充填胶凝材料提供理论参考。     

尾砂胶结充填体力学性能与微观结构研究

胶凝材料水化产物的种类、数量及其微观结构将直接影响尾砂胶结充填体的宏观力学性能。本文采用XRD、TG-DSC、SEM等研究方法,建立了尾砂胶结充填体宏观力学性能(单轴抗压强度)与胶凝材料水化产物种类和数量之间的关系。研究结果表明,随着灰砂比和养护龄期的增长,尾砂胶结充填体内钙矾石等水化产物的含量随之增多,尾砂胶结充填体的单轴抗压强度σc与胶结体中钙矾石的含量x呈一次直线正相关关系,即σc=2.0126x+0.5295,相关性系数为0.9610;增加充填体中AFt的含量有助于提高其单轴抗压强度。     

激发剂对复合胶凝材料微观结构和性能的影响

比较NaOH、NaOH+Na₂SiO₃溶液、NaOH+纳米二氧化硅溶液3种碱激发剂对碱活化磷渣基复合胶凝材料(AAPGF)性能的影响规律。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和红外光谱测试(FTIR)等手段,研究了AAPGF的流动性、凝结时间、力学性能、水化产物形貌等变化。结果表明,不同的激发剂对胶凝材料的性能产生不同的影响。NaOH溶液作为激发剂,胶凝材料凝结时间最长。NaOH+Na₂SO₃溶液作为激发剂时,胶凝材料能够获得较高的强度,28 d抗压强度达到72.7 MPa。NaOH+纳米二氧化硅溶液作激发剂时,抗折强度最高,28 d抗折强度可达12.11 MPa。在3种激发剂激发下的水化产物均以水化硅酸钙(C-S-H)、水化硅铝酸钙(C-A-S-H)为主。NaOH+纳米二氧化硅(NS)溶液中NS不仅能够提供活性物质,而且能够产生微填充效应。     

硫酸盐对石膏复合胶凝材料水化进程的激发作用研究

采用KAl(SO4)2·12H2O和Al2(SO4)3·18H2O为激发剂,研究硫酸盐激发剂对石膏复合胶凝材料(GCB)凝结时间、力学性能和耐水性的影响,用SEM和XRD分析硫酸盐在GCB中的作用及其影响机理。结果表明,GCB的主要水化产物是钙矾石和C-S-H凝胶,硫酸盐有利于钙矾石和C-S-H凝胶的生成。两种硫酸盐都能显著提高GCB的早期强度,改善其泌水和耐水性能;达到最佳掺量1%时,KAl(SO4)2·12H2O的激发效果更好,GCB试样7 d抗压强度为24.7 MPa,软化系数大于0.9。     

可溶盐对建筑石膏性能及微观结构的影响研究

石膏基胶凝材料强度低、耐水性差是限制其制品应用的主要原因,通过内掺不同种类的可溶盐(Na_2CO_3、Na_3PO_4、BaCl_2、Na_2C_2O_4)对建筑石膏进行改性,分析盐溶液种类及浓度对半水石膏凝结硬化过程、二水石膏硬化体力学性能及耐水性能的影响。结果表明:Na_2CO_3、BaCl_2对半水石膏凝结时间基本无影响,但两者均导致二水石膏硬化体力学性能的下降;Na_3PO_4大幅延缓了半水石膏水化进程,使硬化体力学性能大幅下降;Na_2C_2O_4对半水石膏具有显著的促凝作用,二水石膏硬化体抗折、抗压强度及耐水性能大幅提高,吸水率略有下降,Na_2C_2O_4溶液优化质量分数为0.18%。SEM测试分析表明,可溶盐Na_2C_2O_4使二水石膏晶体细化、长径比增大、晶体搭接密实度增加。     

玲珑金矿胶结剂固结尾砂的微观实验

为探究玲珑金矿胶结剂在不同条件下对尾砂固结过程的影响,参照普通硅酸盐水泥,设 计了一系列不同灰砂比、料浆质量浓度和养护龄期的充填体试块,进行力学实验测定其单轴抗压 强度,并借助XRD、SEM对尾砂充填体物相组成和微观形貌进行分析。 结果表明:胶结剂水化反 应会产生钙矾石和C—S—H凝胶,促使尾砂充填体固结硬化;养护龄期、灰砂比会影响水化产物 中的钙矾石和C—S—H凝胶的含量及其形态的发展,养护龄期和灰砂比的增大,水化产物含量 增加,彼此搭接形成致密的网状结构,宏观上表现为强度的提高;料浆质量浓度则会影响试块的 孔隙结构,从而影响强度。     

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.     

矿渣石膏基胶凝材料强度影响因素试验研究

为了研发可以替代水泥的无熟料胶凝材料,通过试验探索矿渣比表面积、石膏及复合激发剂掺量3个因素对胶凝材料抗压强度、抗折强度的影响,并对胶凝材料浆体进行XRD图谱和SEM图片分析。结果表明,矿渣比表面积500 kg/m2,石膏掺量10%,激发剂掺量5%,可以获得强度较高的胶凝材料;胶凝材料浆块的主要生成物是钙矾石和水化硅酸钙。     

重质碳酸钙对新型高水充填材料的影响

为了研究重质碳酸钙对新型高水充填材料性能的影响,通过实验对比及电子显微镜(SEM)扫描等方法对充填材料的性能及水化物钙矾石的微观结构进行了分析。研究结果表明:重质碳酸钙能够明显降低新型高水充填材料的抗压强度,其主要原因为重质碳酸钙减缓了新型高水充填材料水化过程中钙矾石的形成,改变了钙矾石结构空间分布形态,增大了钙矾石结构间空隙;随着重质碳酸钙的增加,高水充填材料的抗压强度逐渐降低,其失去流动性时间及硬化时间均延长。     

用钨尾矿制备水泥混合材试验

采用正交试验对钨尾矿制备水泥混合材的工艺进行了设计,选择粉磨时间、TEA掺量、二甘醇掺量以及Na_2SiO_3掺量为考察因素,每因素4个水平的方法进行正交试验。正交试验结果和极差分析表明,各因素对胶砂试块后期抗压强度的影响大小为粉磨时间TEA掺量Na_2SiO_3掺量二甘醇掺量。对胶砂试块进行XRD、FT-IR分析表明,激活后钨尾矿中的SiO_2与Ca(OH)_2发生反应,生成具有水硬性的水化硅酸钙,水化产物的28 d强度明显提高。     

CFBC固硫灰水泥早期强度性能研究

以CFBC(循环流化床)固硫灰为水泥混合材,CFBC固硫灰掺量、固硫灰级配、水胶比、激发剂种类和激发剂掺量等为变量,系统研究了CFBC固硫灰水泥砂浆试块3 d/28 d强度性能.采用SEM对CFBC固硫灰水泥在有无激发剂情况下的水化过程机理进行了分析,并对CFBC固硫灰水泥应用上进行了改进和建议.     

机械力活化对钼尾矿胶凝性能的影响研究

利用机械力对钼尾矿进行活化,并掺入矿渣、熟料和脱硫石膏制备胶凝材料,并通过XRD、SEM研究机械力活化对钼尾矿胶凝性能的影响。结果表明:机械力活化能够有效改变钼尾矿颗粒粒度分布,激发钼尾矿颗粒的水化反应活性。所制备净浆试块28 d的抗折强度和抗压强度分别可以达到10.1 MPa和63.21 MPa,具有良好的胶凝活性。钼尾矿胶凝材料的水化产物主要是水化硅酸钙凝胶和钙矾石。胶凝材料中钼尾矿的总掺量达到70%,固体废弃物掺量达到87.5%,为固体废弃物的二次利用开拓了新思路。      

高温干燥养护时间对铁尾矿基水泥胶砂力学性能的影响

为探究高温干燥养护时间对铁尾矿基水泥胶砂强度的影响,研究了不同铁尾矿粉磨时间下干燥养护时间对试件力学性能的影响,并结合XRD、SEM及EDS等微观手段分析水化产物种类、数量及结构特征。结果表明：①60 ℃干养可激发铁尾矿的火山灰活性,试件的力学性能与养护时间成正比。掺加粉磨时间1 h的铁尾矿,在60 ℃的温度下干养16 h可得到抗折、抗压强度达9.29 MPa、40.46 MPa的铁尾矿基水泥胶砂。②高温干养时长不影响铁尾矿基水泥净浆的水化产物种类,但是对水化产物的结构与数量以及水化产物覆盖程度有影响。随着高温干养时间的延长,净浆内部C—S—H纤维长度增加、数量增多,钙硅摩尔比减小,Ca(OH)2消耗更剧烈,水化产物明显变密实,表面几乎不含有害孔。     

基于矿冶废渣制备充填专用胶凝材料研究

本文首先测定了矿冶废渣及原材料的基本化学性质,并根据测试结果研发了复合型强碱性激发剂,用于激发矿冶废渣活性,从而制备出适用于矿山充填专用胶凝材料;通过XRD测试了充填专用胶凝材料硬化体中的水化反应产物,结果表明支撑充填体强度的主要物质为钙矾石(AFt)和氢氧化钙(CH)、铝胶(AH_8-10)、水化硅酸钙(C-S-H)、水化硅铝酸钙(C-A-S-H)等。一个钙矾石(AFt)分子形成会结合和吸附32个H₂O分子,表明矿山充填专用胶凝材料更适合含水量较大的尾砂充填料浆。同时采用SEM分析了不同龄期充填硬化体内部结构,揭露了充填硬化体强度增长规律,并分析了各阶段硬化体产生强度的机理;通过强度试验测试了不同条件下两种胶凝材料充填体强度,结果表明充填专用胶凝材料(KS)制备的充填体强度指标高于水泥(SN)制备的充填体强度,强度值相差1倍。     

HCSA膨胀剂对喷射混凝土微观结构的影响

在喷射混凝土中适量加入HCSA膨胀剂配制成喷射补偿收缩混凝土,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和水泥稠凝测定仪等对喷射补偿收缩混凝土中主要胶凝材料的微观形貌、晶体结构及初凝时间等进行了测试。研究结果表明,8%HCSA膨胀剂与5%速凝剂、硅酸盐水泥形成的三元胶凝材料,具有初凝时间短、抗压强度高的特性;掺加适量HCSA膨胀剂明显促进了水化产物钙矾石和CaCO3晶体的生长,钙矾石晶体的生长填充了胶凝材料的微孔洞和缝隙,形成相互交错的网状结构,有利于提高混凝土的密实度和抗压强度。     

矿井支护喷射补偿收缩混凝土中外加剂水化作用机理的研究

为了探究HCSA膨胀剂和速凝剂在喷射补偿收缩混凝土中的水化作用机理,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析测试手段,对膨胀剂—速凝剂—硅酸盐水泥三元胶凝材料的水化反应及水化产物特征进行了研究。结果表明:三元胶凝材料水化初期,速凝剂和膨胀剂两种水化反应都消耗了CaSO4,CaO和H2O,抑制了钙矾石AFt,C-A-H和CaCO3的生长,但有大量Ca(OH)2和C-S-H凝胶生成,起到了促凝作用;随着水化龄期的增长,HCSA膨胀剂促使钙矾石晶体逐渐生长,填充了胶凝材料的微孔洞和裂缝,提高其密实度。     

钼尾矿粉对水泥基材料强度和微观结构影响研究

为减少钼尾矿堆积造成的土地占用、污染环境问题,提高其在建筑领域资源化利用的效率,制备了钼尾矿粉-水泥胶砂试样,从掺量、细度、养护时间、活性贡献率等方面分析了钼尾矿粉对水泥基材料抗压强度的影响,利用XRD和SEM分析了水泥基材料水化产物和微观结构。结果表明:标准养护下,钼尾矿粉掺量与强度呈线性递减关系,掺量不宜超过20%,此时90 d水化活性贡献率4.633%,掺量增加导致硬化浆体中存在大量孔隙,对强度增长不利;钼尾矿粉细度减小,能够提高试样抗压强度和早期活性贡献率,但对后期强度增长不利,适宜粉磨时间为20 min;水泥基材料前期强度增长速度较快,14 d抗压强度发展系数超过80%,后期强度增长逐渐趋于稳定;掺钼尾矿水泥基材料水化产物主要为Ca(OH)2、水化硅酸钙、钙矾石及未反应的尾矿颗粒。     

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。