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。     

镍石膏-钛矿渣复合胶凝材料的试验研究

以未经改性的镍石膏、钛矿渣和P·O42.5水泥为主要原料制备镍石膏-钛矿渣复合胶凝材料,通过物理力学性能及微观性能测试,分别研究了生石灰、矿物掺合料、硫铝酸盐水泥掺量和养护制度对镍石膏-钛矿渣复合胶凝材料物理力学性能的影响。结果表明,以生石灰作为碱性激发剂,掺量在6%时效果最好;加入4%偏高岭土和2%硫铝酸盐水泥后,基体的凝结时间大大缩短,早期强度显著增加,后期强度也有所增长;养护制度对基体3d和7d强度影响较大,28 d强度保持一致。     

磷石膏基胶凝材料的试验研究

以未经处理的原状磷石膏为主要原料制备磷石膏基胶凝材料,通过微观分析及测试其力学性能,考察石灰掺量,水泥、粉煤灰比例及养护制度对磷石膏基胶凝材料力学性能的影响。结果表明:(1)该体系最优配比为磷石膏60%,水泥与粉煤灰比例为1∶4,生石灰4%,水料比0.25,减水剂0.2%;(2)该胶凝体系中磷石膏掺量超过60%后,抗压、抗折强度急剧下降;(3)蒸养制度对磷石膏基胶凝材料性能影响较大,在75℃下蒸汽养护10 h,基体强度增长较快且耐水性较高,28 d抗压强度为30.1 MPa,吸水率为8.5%,软化系数达到0.82。     

氟石膏基材料胶凝性能和浸出毒性

利用矿渣和少量熟料对氟石膏进行改性,制备出一种高氟石膏掺量的氟石膏基水硬性胶凝材料,研究了氟石膏基水硬性胶凝材料胶凝性能和胶砂块浸出液毒性,并通过XRD、FT-IR和SEM对净浆试件进行微观分析。结果表明:氟石膏含量60%~70%、矿渣含量25%~35%和熟料含量5%并外掺1%K_2SO_4混合而成胶凝材料,性能好并具有低浸出毒性,其3 d和28 d胶砂抗折抗压强度均达到GB 175-2007中复合硅酸盐水泥32.5级水泥强度指标,软化系数始终保持在0.80以上,胶砂块浸出液氟离子浓度和pH值均较低,密实的微观结构体是胶砂块浸出毒性低主要原因。     

充填开采复合胶结材料理化与力学性能试验研究

根据水泥复合化原理,采用试验配比的方法,选取常用的复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和二水石膏进行配比试验,研究复合胶结材料的水化机理、水化产物特征和主要指标性能,得到复合胶结材料的最优配比。研究结果表明,复合胶结材料水化早期生成钙矾石,起到早强快凝作用,中期及后期产物以水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙凝胶为主,且与钙矾石交织成致密结构,增加材料抗压性能;复合胶结材料的标准稠度用水量随硫铝酸盐水泥和石膏掺量的增加而增加,凝结时间随硫铝酸盐水泥掺量的增加而缩短,其抗压强度均高于基础组分复合硅酸盐水泥的强度;复合胶结材料最优配比为硫铝酸盐水泥掺量不宜超过15%,二水石膏掺量不宜超过10%。采用复合胶结材料制成的膏体材料各项指标满足工程的需要。     

钛石膏-脱硫石膏复合胶凝材料力学性能研究

将钛石膏和脱硫石膏两种工业固体废弃物综合利用,制备钛石膏-脱硫石膏(简称:TG-FGD)复合胶凝材料。利用Origin软件对TG-FGD复合胶凝材料抗折强度与抗压强度数据进行非线性拟合,得到相关度较高的拟合曲线与强度关系式。结合XRD、SEM等测试方法分析TG-FGD复合胶凝材料反应物相和微观形貌。结果表明:随着脱硫石膏掺量的增加,TG-FGD复合胶凝材料2 h抗折与抗压强度均增大;钛石膏与脱硫石膏按质量3∶2制作TG-FGD复合胶凝材料,石膏增强剂(主成分为聚羧酸醚)的适宜掺量为0.05%,达到GB/T 9776-2008《建筑石膏》1.6等级,复合胶凝材料的强度提高10%左右;掺加石膏增强剂降低了水膏比,且水化产生的二水石膏晶体排列较为紧凑,有利于TG-FGD复合胶凝材料形成较高强度。     

磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度和水化特性研究

为实现磷石膏、磷渣固废材料的再生利用,提高工业固废的利用率,以磷石膏、磷渣作为主要原料,采用水玻璃、水泥熟料和磷石膏共同激发磷渣活性制备磷石膏—磷渣基复合胶凝材料。分别探讨磷石膏掺量、水玻璃掺量和磷渣粉磨制度对磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度的影响;并运用SEM、XRD分析磷石膏—磷渣基胶凝材料硬化体的微观结构及组成形貌。结果表明:磷石膏掺量低于50%时,复合胶凝材料各龄期强度与磷石膏掺量成反比;当m(磷石膏)∶m(磷渣)∶m(熟料)=20∶72∶8,水玻璃掺量为1.5%时,胶凝材料28 d抗压、抗折强度均达到最大值,分别为43、6.3 MPa;较单独粉磨磷渣与水泥熟料而言,混合粉磨制度会产生“微介质效应”,有利于提高复合胶凝材料强度;复合胶凝材料主要水化产物为C—S—H凝胶与钙矾石,钙矾石与未溶解的磷石膏作为骨架被生成的C—S—H凝胶包裹、充填、交织在一起,形成致密结构;复合胶凝材料用于替代水泥作为矿区充填材料时推荐磷石膏掺量为20%～40%。     

石人沟铁矿全尾砂充填胶凝材料配比优化试验

河北钢铁集团石人沟铁矿三期工程采用全尾砂胶结充填采矿法开采,以水泥为胶凝材料时充填成本高。为考察采用固体废弃物开发低成本和高性能的新型充填材料的可行性,以水淬渣为胶凝材料,进行了不同原料配比对充填体强度的影响试验。结果表明：石灰掺量对充填体强度的影响大于石膏掺量;料浆浓度为68%、胶砂比为1∶5条件下,石灰掺量为3%、石膏掺量为16.0%时,得到的充填体强度最高,7 d强度为2.42 MPa,28 d强度为5.87 MPa,可以满足石人沟铁矿充填采矿对充填体强度的要求。试验结果可以为石人沟铁矿实现低成本全尾砂胶结充填开采提供技术依据。     

鞍钢矿山全尾砂新型充填胶凝材料配方正交试验与优化

基于目前以水泥作为充填胶凝材料的铁矿充填法采矿面临严峻的经济效益问题,利用水淬渣和脱硫石膏等废弃物开发全尾砂充填胶凝材料,是降低充填采矿成本提高采矿经济效益的有效途径。以鞍钢水淬渣为主要原料,以水泥熟料、脱硫石膏和工业芒硝为复合激发剂开展充填胶凝材料配方的正交试验。试验结果表明,对充填体28d强度影响程度从大到小的顺序是:脱硫石膏工业芒硝水泥熟料。通过调整激发剂掺量进行胶凝材料配比优化试验,从而得到全尾砂充填胶凝材料的最优配比是:水泥熟料4%、脱硫石膏11%、工业芒硝0%和矿渣粉85%,其胶结充填体28d强度为3.79 MPa。是相同条件下水泥胶结充填体强度的2.7倍,但材料成本仅是水泥的45%~50%。     

无机胶凝材料复合改性磷建筑石膏的研究

研究了石灰、水泥掺量对循环流化床(CFB)粉煤灰-磷建筑石膏胶凝材料强度与耐水性能的影响,通过正交试验优化了CFB粉煤灰-水泥-石灰复合改性磷建筑石膏胶凝材料配合比,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试了改性石膏的水化产物和微观结构.结果表明,CFB粉煤灰掺量为10％时,较低掺量(1％～5％)的石灰能够明...     

煤矸石混凝土抗氯离子渗透实验研究

为了解煤矸石混凝土抗氯离子渗透性能,以自燃煤矸石为粗、细集料,42.5普通硅酸盐水泥为胶凝材料并掺入粉煤灰,制备煤矸石混凝土试件,进行抗氯离子渗透实验,研究了水胶比、粉煤灰掺量以及抗压强度对煤矸石混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明：非稳态条件下煤矸石混凝土氯离子渗透深度随水胶比增加而加深,呈正相关,氯离子渗透深度增长速度在水胶比0.42~0.48时较快,在水胶比0.48~0.56时缓慢;氯离子迁移系数与水胶比呈正相关,与粉煤灰掺量呈负相关;氯离子迁移系数随抗压强度增大而减小,呈负相关,负相关显著性强弱表现为粉煤灰掺量0%<粉煤灰掺量20%<粉煤灰掺量40%。掺入粉煤灰可以改善煤矸石混凝土耐久性能。     

复合硅酸盐水泥改善石膏材料耐水性能研究

以改善石膏耐水性为目的,采用复合硅酸盐水泥作为无机改性剂,研究复合硅酸盐水泥及其掺量对石膏表观密度、强度、吸水率、软化系数的影响。结果表明,适量复合硅酸盐水泥的掺入可以改善石膏的强度、软化系数及吸水率;水泥的最佳掺量应为20%,此时石膏干抗压强度、干抗折强度、湿抗压强度、湿抗折强度、抗压软化系数、抗折软化系数分别为22.82 MPa、6.95 MPa、10.73 MPa、4.22 MPa、0.47、0.61,相较于未掺入分别提高18.85%、14.12%、46.79%、31.06%、23.68%、15.09%。     

某新型矿用胶结剂对尾砂胶结充填体强度的影响研究

某铁矿采用空场嗣后胶结充填采矿法开采厚大矿体,为控制充填水泥用量以降低充填成本,选用了一种原料来源广、成本低的新型矿用胶凝材料。为对比分析该矿用胶凝材料与原用水泥对充填体强度影响,首先测试了充填尾砂、充填用水的基本物理化学性质,对比了该新型胶凝材料、原矿用水泥PC 32.5标准水泥的物理力学性质,并利用该新型胶凝材料和原矿用水泥与充填尾砂进行了配比试验,测试了不同砂灰比(4、6、8、10、12)、充填料浆浓度(66%、68%、70%、72%、75%)和养护龄期(7、28、60 d)条件下胶结充填体的单轴抗压强度,确定了该低成本的胶凝材料可完全替代原矿用水泥获得同等的充填体强度。此外,利用扫描电镜(SEM)分析了不同配比参数胶结充填体的微观结构,从水化产物的微观组成方面解释了该新型矿用胶凝材料的适用性。     

基于正交设计的类铀矿岩相似材料配合比试验研究

为了深入研究深部铀矿岩氡析出机理, 依据相似模型试验原理, 设计了水灰比、砂胶比、微硅粉含量和精铁粉含量的4因素3水平正交设计方案, 共设计了9组材料配比方案, 得到了27个试样的相关物理力学参数, 其中饱和密度均值为2.34 g/cm³, 单轴抗压强度均值为54.12 MPa, 弹性模量均值为2.00×10⁴ MPa, 泊松比均值为0.19, 镭含量均值为1.70 Bq/g; 并采用极差分析方法分析了各因素对相似材料物理力学参数影响的敏感性; 最后通过MATLAB对试验数据进行多元回归分析。研究结果表明, 各项物理力学参数基本满足花岗岩型铀矿岩相似材料模型试验的要求, 最终得到优化配合比为：水灰比0.3、砂胶比1.18、微硅粉占水泥质量0.14%、精铁粉占水泥质量0.24%, 并采用该优化配合比进行了试验验证。该分析结果可为研究深部铀矿岩氡析出机理提供理论依据。     

胶结剂性质对全尾砂胶结充填材料抗压强度的影响

针对胶凝材料性质对全尾砂胶结充填材料抗压强度的影响进行了试验研究,采用压汞测孔仪（Autopore Ⅳ9500）测定了固化体的总孔隙率和孔径分布。试验结果表明：当料浆固体浓度分别为70%、78%和86%并且胶凝材料掺量10%（以总固体质量计）时,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体抗压强度分别提高了151%、127%和90%;当料浆固体浓度为86%并且胶凝材料掺量5%、养护龄期分别为7、14和28 d时,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体抗压强度分别提高了68%、97%和141%;当料浆固体浓度为86%并且胶凝材料掺量分别为5%、10%、20%、30%和40%时,掺矿渣水泥比掺水泥的28 d固化体抗压强度分别提高了127%、89%、10%、-12%和-21%。结合压汞测孔数据和固化体抗压强度结果,得出结论：在高水胶比材料（即水胶比大于065）中,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体中孔径更细（即水化产物更多或更分散）,导致固化体中骨料（包括填料）的黏结面积增加而增加固化体抗压强度;在低水胶比材料中,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体中总孔隙率大幅度增加,导致固化体中骨料的黏结强度降低而降低固化体抗压强度。     

激发剂对金川水淬二次镍渣胶结料强度的影响

以脱硫石膏和电石渣为主激发剂、硫酸钠和水泥熟料为辅助激发剂,与金川公司镍冶炼渣熔态还原提铁后产生的水淬二次镍渣制成胶凝材料,再按胶砂比为1∶4与棒磨砂制成质量分数为79%的胶结料,着重考察激发剂用量对胶结料强度的影响。结果表明,当胶凝材料中二次镍渣、脱硫石膏、电石渣、硫酸钠、水泥熟料的质量分数分别为85%、5%、5%、3%、2%时,胶结料的28 d抗压和抗折强度分别达到3.42 MPa和1.96 MPa,满足井下充填用胶结料的强度要求。XRD、SEM分析结果显示,在激发剂作用下,二次镍渣胶凝材料中的玻璃相和结晶态物质均可发生水化反应,水化产物主要为钙矾石和含Ca²⁺、Mg²⁺的硅（铝）酸盐凝胶。     

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。     

普通硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥浆液流变特性试验

普通硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥浆液在地质灾害快速治理工程中具有广阔的应用前景,但复合浆液的流变特性直接影响到应用效果。采用理论分析与试验相结合的方法对不同配合比的普通硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥浆液的流变特性进行了研究。根据试验结果绘制了复合水泥浆液的剪切应力-剪切速率变化曲线;通过测定浆液的表观粘度随时间的变化情况分析了水泥浆液粘度的时变特性。试验结果表明,水灰比对复合水泥浆液的流型有较明显的影响,减水剂对浆液的流型无明显影响,但对浆液的流变参数的数值影响较大,研究结果对于工程应用具有一定的指导意义。     

生石灰对粉煤灰-石膏复合材料的改性研究

生石灰作为粉煤灰活性激发剂掺入粉煤灰-石膏混合体系中,探究其对粉煤灰-石膏复合材料表观密度、强度、吸水率以及软化系数等指标的影响,达到改善石膏不耐水的缺陷和降低生产成本的目的。结果表明：生石灰最优掺量为24%,此时石膏表观密度增加4.3%,吸水率降低15.84%,干抗压强度增加21.78%,湿抗压强度增加34.32%,湿抗折强度增加12.37%,抗压软化系数增加10.50%,抗折软化系数增加62.36%。     

尾砂胶结材的配合比设计及其对铅锌尾砂的固化效果

通过水泥净浆强度试验,选出具有较高早强发展速度和稳定后期强度的尾砂胶结材的适宜配合比(简记为ASGL),同时通过水泥-尾砂固化体强度试验检验了尾砂胶结材对铅锌尾砂的固化效果。试验结果表明,当胶结材配合比为硫铝酸盐水泥∶矿渣粉∶无水石膏∶生石灰=30∶45∶20∶5时,净浆1d,3d,7d和28d抗压强度分别可达23.9,26.6,38.7和47.3MPa。当浆体固含量相同的情况下,ASGL-尾砂固化体强度发展高于PC32.5R水泥-尾砂固化体,早期强度尤其明显,特别适用于回填速度要求较高的尾砂回填作业场合。