基于逐步回归分析法的炉渣-水泥-全尾砂胶结充填体强度影响分析

为降低某铜矿充填成本,探究单因素或多因素交互作用对充填体强度的影响。实验设计24组不同配比,分析了炉渣掺量、质量浓度、灰砂比耦合作用下对充填试件单轴抗压强度的影响;将炉渣掺量、质量浓度、灰砂比分别设定为解释变量X₁、X₂、X₃,单轴抗压强度设定为Y,利用软件SPSS对实验数据进行逐步回归分析,并用响应曲面法验证回归的准确性。结果表明:炉渣掺量与试件单轴抗压强度呈正相关,灰砂比越高,强度增长幅值越大;28 d强度最大增长率达138.2%;单一元素对单轴抗压强度的影响权重依次是质量浓度、灰砂比,炉渣掺量影响不显著;两种及以上影响因素交互作用下仅炉渣掺量与灰砂比交互对强度影响非常显著;两种方法回归的方程表达式基本一致,印证了回归方程的可靠性;回归拟合度达97.76%,拟合值与实验值非常接近,可将回归方程运用于该矿山充填现场。     

铁路下伏采空区注浆材料配比试验研究

铁路沿线下伏采空区严重威胁铁路运输安全,可采用注浆充填法进行处置.对于注浆法充填采空区,注浆材料选择至关重要,需根据采空区特征合理确定注浆材料和浆液配比.本文通过不同注浆材料配比试验研究,确定了合理的注浆材料和浆液配比.研究结果表明,冒落采空区选择水泥粉煤灰浆液作为注浆材料,配合比以水固比1∶1.2、固相比2∶8,水玻璃掺量3％最佳;空化区选择水泥、粉煤灰、砂和细石混合浆液作为注浆材料,建议选取水胶比0.5,砂率0.38～0.42方案配置;当采空区形式介于有冒落采空区和空化区之间时,可根据实际情况,在水泥粉煤灰浆液中加少量中粗砂,形成水泥粉煤灰砂浆,其配合比以水胶比0.98、胶砂比0.5、水玻璃掺量3％最佳.     

基于湿陷性黄土地区水泥基浆液优化及耐腐蚀性研究

为解决湿陷性黄土注浆过程中注浆材料的优选问题,设计了五因素四水平的正交试验方案,系统地研究了水灰比、无水硫酸钠、膨润土、粉煤灰和熟石灰等几种因素对注浆材料性能的影响.并对四种不同配比的浆液结石体进行了耐腐蚀性及微观试验.结果表明:水灰比对浆液初始黏度、析水率,结石体抗压强度的影响最为显著,对浆液性能起决定性作用,进而给出了适宜于黄土地区注浆的最优配比;通过耐腐蚀试验得出,优化浆液结石体比纯水泥浆液结石体的密实度更高,耐腐蚀性更好.     

高海拔地区矿山全尾砂胶结充填配比研究

为了获得安全、经济、合理的充填配比,通过开展采场内充填体强度试验,运用极差、方差和回归分析法对充填体强度影响因素的敏感性进行分析,并结合Design Expert软件应用响应面法对各因素的交互作用进行分析,结果表明:充填体强度的影响因素排序为灰砂比养护龄期料浆质量分数;灰砂比、料浆质量分数与灰砂比、养护龄期之间交互作用影响显著,灰砂比对充填体强度的影响最大,料浆质量分数对充填体强度的影响不明显,在充填过程中应以料浆流动性为主要考查指标。因此,矿山在充填过程中应严格控制灰砂比,同时要保证充填体的养护龄期。     

新型采空区填充注浆材料的研制与性能试验研究

为探索碱渣利用新途径,研制开发了针对于采空区填充的碱渣-粉煤灰体系注浆材料.通过正交试验研究了粉煤灰与碱渣质量比(A)、液固比(B)与硅酸钠溶液浓度(C)对浆液主要性能的影响;并优选基础配比,利用石膏部分替代硅酸钠进行优化试验.结果表明:初凝时间受因素A影响最大,因素C对终凝时间及抗压强度影响最显著,流动度主要由因素B与因素C控制,析水率与结石率主要受因素A和因素B的影响;石膏替代量的变化对凝结时间、流动度和强度有显著影响.碱渣、粉煤灰、硅酸钠、石膏与水质量之比为1:1:1.04:0.26:1.65时,浆液综合性能最佳,满足采空区填充技术要求.     

固废基盾构惰性同步注浆材料力学性能及抗水分散性研究

以典型固废矿渣微粉、粉煤灰、硅灰为原料制备固废基盾构惰性同步注浆材料,采用六因素五水平正交试验,开展了注浆材料力学性能及抗水分散性的试验研究。结果发现：增大碱激发剂模数,减小其掺量,则浆液抗压强度下降;水胶比、膨水比对浆液抗动水冲刷能力的影响较大;碱激发剂掺量和水胶比是影响浆液水陆强度比的主要因素。根据正交试验极差分析和综合性能平衡,确定了注浆材料的优选配合比：水胶比1.00,胶砂比0.45,膨水比0.35,减水剂掺量1.5%(质量分数),碱激发剂模数1.6,碱激发剂掺量20%(质量分数),此时注浆材料28 d抗压强度为13.02 MPa,水陆强度比为80.83%,3 h动水冲刷质量损失率为5.62%;并开展了稠度、凝结时间、泌水率和结石率等性能试验,测试指标均达到了活性浆液的要求。以上研究为工业固废在盾构注浆技术领域的应用提供了一定的研究基础和实验依据。     

胶凝剂对煤矸石多孔材料性能的影响

以周源山煤矿煤矸石作原料,硅溶胶作胶凝剂、十二烷基硫酸钠作发泡剂制备密度0.6 g/cm3的煤矸石多孔材料.研究了水固比对煤矸石料浆粘度和煤矸石多孔坯体干燥行为的影响,促凝剂对胶凝剂胶凝时间的影响,胶凝剂加入量对煤矸石多孔坯体与烧结体强度的影响,考察了样品断面的气孔形貌.结果表明,水固比为0.3时煤矸石料浆粘度为558.2 mPa·s、促凝剂占胶凝剂0.75wt％～1.0wt％,硅溶胶与煤矸石质量比为0.5时,泡沫浆料的胶凝时间满足操作要求,坯体干燥时不开裂;烧结体抗压强度为1.82 MPa,总气孔率72.6％,气孔分布均匀、孔径大小较为均一、约为100 μm.     

基于响应面法的机制砂混凝土抗压强度影响因素研究

通过采用响应面法,建立Box-Behnken试验模型,分析研究石粉、粉煤灰和硅灰掺量对机制砂混凝土抗压强度的影响。采用多元回归分析方法,以石粉、粉煤灰和硅灰含量为因素,抗压强度为响应值建立机制砂混凝土抗压强度的预测模型,并采用响应面和等高线进行交互作用分析。研究表明：对于单因素来说,粉煤灰对机制砂混凝土抗压强度影响最大,硅灰影响次之,石粉影响最小;此外,两两因素之间的交互作用均是显著的。     

超细水泥-硅灰二元低pH注浆材料特性研究

采用简化磨碎溶出法测试了硅灰(SF)掺量为30%～50%(质量分数，下同)、水胶比为1.4的超细水泥(SC)注浆材料结石体在不同龄期的pH值，探讨SF掺量、SiO₂含量和C-S-H凝胶理论钙硅摩尔比对注浆材料pH值的影响，并测试了60%SC+40%SF低pH注浆材料的流变性能和力学性能，同时利用SEM、XRD、TG表征手段分析了结石体的水化产物和微观结构。结果表明，当SF掺量大于40%、SiO₂含量大于50%、C-S-H凝胶钙硅摩尔比小于0.8时，结石体pH值小于11.00。萘系减水剂(SP)能显著降低浆液的马氏漏斗黏度，SP适宜掺量为1.6%。宾汉姆模型能够很好地描述浆液流变性能。水胶比的提高对结石体抗压强度有不利影响，因此水胶比不宜超过1.6。由于SF具有火山灰效应和稀释效应，养护180 d后结石体内不存在Ca(OH)₂,其主要水化产物为低钙硅比的C-S-H凝胶和钙矾石。     

基于响应面法的碱激发水泥砂浆配合比优化

采用响应面法对碱激发水泥砂浆的配合比进行优化,通过Box-Behnken试验构建二次多项式回归方程.结果 表明,影响碱激发水泥砂浆流动性的主要因素为水胶比和胶砂比,影响强度的主要因素是水胶比和碱当量.以碱激发水泥砂浆的流动度、28 d抗折、抗压强度的最大值作为目标优化值时,得到的碱激发水泥砂浆最优配比为:水胶比0.4,碱当量8.46,胶砂比1∶3,且预测值和实验验证值误差较小,证明响应面法用于碱激发水泥砂浆配合比优化的准确性与科学性.     

玄武岩纤维对高强灌浆料耐高温性能的影响

本文研究了不同掺量、不同长度短切玄武岩纤维对高强灌浆料耐高温性能的影响,主要对玄武岩纤维对高强灌浆料在不同受火温度及300℃热震处理后的强度损失、体积变化和质量变化等的影响进行了评价。结果表明:玄武岩纤维能够提高灌浆料不同温度受火处理后的强度比,特别是抗折强度比,并且能够减小受火后灌浆料的收缩和质量损失。在300℃热震处理的条件下,玄武岩纤维能够提高灌浆料的抗压强度比,并且大幅度减少因热震造成的膨胀。     

基于多重响应的钢渣超高性能混凝土组成优化设计研究

为实现生态型超高性能混凝土(UHPC)的组成优化和钢渣利用率的提高,将钢渣粉作为辅助胶凝材料,利用D-最优化设计方法制备生态型UHPC,并建立了UHPC的工作性能与抗压强度预测模型,以进行多重响应分析。最后借助预测模型,以低水泥用量、高钢渣粉利用率设计出了符合要求的生态型UHPC。结果表明:预测模型构建合理且准确度高,在预测模型中减水剂和硅灰对于工作性能影响程度较大,水泥、减水剂以及钢渣的交互作用对工作性能影响明显,钢渣粉的加入可增强工作性能;硅灰和钢渣粉对抗压强度影响显著,水泥和钢渣粉的交互作用对抗压强度的影响较小,随钢渣粉掺量的增加抗压强度存在最优值;优化的生态型UHPC的配比可以实现钢渣粉替代30%(质量分数)水泥,同时保证抗压强度130 MPa以上,工作性能260 mm以上。     

辅助胶凝材料对预应力高强混凝土管桩强度及工艺的影响

为优化混凝土管桩生产工艺,以硅灰(SF)和偏高岭土(MK)作为辅助胶凝材料,研究硅灰和偏高岭土对不同蒸养时间下混凝土抗压强度的影响,并使用X射线衍射(XRD)和扫描式电子显微镜结合能量色散谱(SEM-EDS)分析其水化产物及微观结构。通过Design-Expert8.0软件设计Box-Behnken试验,以硅灰掺量、偏高岭土掺量和蒸养时间三个因素为自变量,蒸养混凝土抗压强度为响应值,构建多因素回归方程模型。结果表明:硅灰掺量为胶凝材料质量分数8%时,对抗压强度略有提高,提高幅度为6.2%,达到83.6 MPa;5%、8%和10%(质量分数)掺量的偏高岭土均可提高蒸养混凝土的抗压强度,蒸养4 h、8 h、12 h时,10%掺量的偏高岭土对混凝土抗压强度的提升幅度依次为15.6%、13.2%和13.6%,蒸养4 h、8 h和12 h对混凝土抗压强度影响不大。XRD和SEM-EDS结果表明,硅灰和偏高岭土均消耗了Ca(OH)₂,提升了水泥早期水化程度,可以改善内部孔结构。通过响应面法建立模型可以预测,当硅灰质量分数为6.6%、偏高岭土质量分数为10%、蒸养时间为8.6 h时,混凝土抗压强度最高,达到104.8 MPa,且具有较高置信度。     

基于NSGA-Ⅱ与熵权TOPSIS法的混杂纤维再生混凝土配合比多目标优化

制备以钢纤维(SF)、塑钢纤维(MPPF)为骨料的高性能道面混杂纤维再生混凝土(HFRAC),研究改善再生混凝土(RAC)强度及耐磨性能,采用响应面法(RSM)中Box-Behnken试验设计方法,以SF体积掺量、MPPF体积掺量和砂率为因素,以HFRAC抗折强度、抗压强度和磨损量为评价指标,建立各评价指标的预测模型,分析各因素对评价指标的影响,并构建基于NSGA-Ⅱ耦合熵权TOPSIS法的HFRAC配合比优选模型,确定综合性能最优时的配合比方案。结果表明:在试验范围内各评价指标的响应面模型拟合效果良好,预测精度高;各评价指标不仅受单因素影响,而且受因素间交互作用影响,SF体积掺量与MPPF体积掺量交互作用对抗折强度、抗压强度影响极显著,对磨损量影响显著,MPPF体积掺量与砂率交互作用对抗折强度影响显著;当SF体积掺量为1.39%、MPPF体积掺量为0.97%、砂率为36.10%时,HFRAC综合性能最优。该方法能够实现HFRAC性能的综合改善,可为HFRAC在道路工程中的推广应用提供一定理论依据和技术支撑。     

基于响应曲面法的纳米颗粒增强水泥浆体制备研究

基于响应曲面法,考虑纳米颗粒掺量、减水剂掺量、水胶比三个关键影响因素,以水泥硬化浆体抗压强度为响应,利用中心复合设计法设计试验,建立纳米SiO₂、纳米CaCO₃、纳米Al₂O₃增强水泥浆体的强度模型,并以纳米CaCO₃增强水泥浆体强度模型为例,分析各因素对强度的影响规律,对强度模型进行验证。结果表明,当纳米颗粒与水泥质量比为0.027 0、减水剂与水泥质量比为0.017 5、水胶比为0.25时,三种纳米颗粒增强水泥浆体具有较高强度。纳米SiO₂、CaCO₃、Al₂O₃增强水泥浆体的强度模型具有较高的精度和可靠性。纳米CaCO₃增强水泥浆体的抗压强度响应值随着纳米颗粒掺量、减水剂掺量的增大先增大后减小,随着水胶比的增大逐渐减小。     

响应面法优化氟硅酸铵制备白炭黑和氟化铵

本文以氟硅酸铵和碳酸氢铵为原料制备白炭黑和氟化铵(NH₄F)。根据单因素实验并结合Box-Behnken响应面法建立二次回归模型进行方差分析和验证,考察了液固比、配料比、反应温度、反应时间四个因素对白炭黑收率和NH₄F浓度的影响,通过响应面法优化得到较优工艺条件:液固比8,配料比5.49,反应温度76.5 ℃,反应时间49.08 min。在该工艺条件下进行验证实验得到白炭黑收率为96.90%,NH₄F浓度为2.02 mol/L,预测值与实验值无显著差异,验证了二次回归模型的可靠性。对产品白炭黑进行XRD、IR、TG-DSC、SEM、BET表征,及粒度分析和性能测试,对于产品NH₄F,采用氟离子选择性电极法测定其浓度,并对其性能进行检测。证实了白炭黑产品粒度为微米级,且是一种比表面积达316.83 m²/g的介孔材料,其中SiO₂的质量分数高达97.77%,外观、加热减量、灼烧减量、pH值、重金属含量和吸油值均达到行业标准。NH₄F产品中氟化铵含量、游离酸含量和氟硅酸盐含量均达到国家标准。     

活性粉末混凝土(RPC180)的试验研究

影响活性粉末混凝土抗压强度的因素主要由四种:水胶比、硅灰掺量、砂胶比和钢纤维掺量.在国内外研究的基础上,通过试验分析了四种因素对活性粉末混凝土抗压强度和流动性的影响,再通过正交试验优化配合比,成功配制出RPC180级活性粉末混凝土.     

Preparation of high-strength lightweight alumina with plant-derived pore using corn stalk as pore-forming agent

To improve the mechanical and thermal insulation properties of lightweight alumina, which was prepared by using pore-forming agent from biological sources, the silica sol-infiltrated corn stalk was utilized. Spring back and hygroscopicity of corn stalk powder as well as cold compressive strength, thermal conductivity, microstructure, and pore size distribution of lightweight alumina were characterized. The results indicate that impregnation of silica sol leads to different degrees of decrease in spring back height due to achieving better mesh by silica gel between the corn stalk powders, and then improves the formability, although at the same time the large number of hydrophilic groups results in an increase in hygroscopicity. Furthermore, sol impregnated pore-forming agent optimizes the microstructure of the lightweight alumina pores. Lightweight alumina with a cold compressive strength up to 48.64 MPa was produced, and with the silica sol concentration of 3 wt%, lower thermal conductivity values at all test temperatures were obtained. Hence, the use of corn stalk impregnated with the appropriate concentration of silica sol as pore-forming agent could enhance the mechanical and thermal insulation properties of lightweight alumina for the spheroidization of pore shape, randomization of pore distribution as well as miniaturization of pore size.     

酸雨环境下粉煤灰混凝土抗压强度的灰关联分析

采用实验室模拟酸雨侵蚀试验,研究了酸雨环境下水胶比、粉煤灰掺量、pH值和SO2-4浓度这四个指标对粉煤灰混凝土抗压强度的影响,并用灰关联法分析了各因素对抗压强度的影响程度.结果表明:抗压强度随SO2-4浓度、粉煤灰掺量、水胶比的增大而下降,随pH值的减小而下降.酸雨环境下粉煤灰混凝土的抗压强度会显著降低,SO2-4浓度对其影响最大.