煅烧煤矸石细骨料特性及其对砂浆性能的提升作用

煤矸石是采煤和洗煤过程产生的工业固体废弃物,其长期堆积造成的环境问题日益严重。将其制备成砂石骨料具有重要的环境和经济效益。以煤矸石为原料制备了煅烧煤矸石细骨料,通过XRD,FTIR和MAS NMR等测试方法系统探究了煅烧对煤矸石细骨料理化特性及其微结构的影响;对比研究了煤矸石细骨料砂浆和天然河砂砂浆的工作性能、力学性能、水吸附性能和干燥收缩性能;基于骨料特性分析了煅烧煤矸石细骨料改善砂浆性能的作用机制。结果表明:煤矸石细骨料(CGFA_raw)煤粉等杂质含量和棱角较多、强度低,以其制备的水泥砂浆28 d抗压强度仅有27.1 MPa,砂浆吸水能力强、干燥收缩大。煅烧后煤矸石细骨料的吸水率和强度增加,600℃以上温度煅烧后煤矸石中的O—H和Al—OH振动峰消失,Si, Al结构转变,煤矸石产生活性。煅烧煤矸石细骨料吸收拌和水,降低了砂浆流动性。但活化煅烧煤矸石细骨料(600～900℃)显著提升了砂浆力学性能,且呈现早强特性,其中750℃煅烧煤矸石细骨料(CGFA₇₅₀)砂浆的3,28 d抗压强度分别较CGFA_raw砂浆提高了6...     

疏水改性煤矸石砂浆性能的试验研究

煤矸石物理化学特性复杂、强度低、疏松多孔的特点,限制了其在建筑材料中的大量使用。本文采用疏水溶液浸泡的方式,在非煅烧、非预湿的条件下对煤矸石进行了改性。在系统研究改性前后煤矸石基本性质的基础上,设置0%、30%、50%、70%和100%共5种疏水改性后煤矸石质量替代率,以接触角、抗折强度、抗压强度、氯离子电通量为表征参数,分析了不同疏水改性煤矸石替代率对砂浆性能的影响。研究结果表明:采用本文的制备方法,当改性煤矸石替代率低于50%时,可实现煤矸石砂浆表面的疏水状态;抗压强度随改性煤矸石替代率的增大呈现降低的趋势,最大降低率为不掺加改性煤矸石时的15.7%;替代率为30%时,28 d抗压强度为58.5 MPa。不同改性煤矸石替代率下砂浆电通量均小于250 C,表现出优秀的抗氯离子渗透性。替代率为30%时电通量最小,为130 C。采用本研究提出的疏水改性的方法,可以使煤矸石在非煅烧、非预湿的条件下,保证砂浆良好的力学强度和抗氯离子渗透性能,实现煤矸石的充分利用。     

煤矸石掺合料的制备及对高强混凝土性能影响

通过研究未燃煤矸石的煅烧温度、恒温时间以及细度对煤矸石-水泥胶砂强度的影响,制备煅烧煤矸石矿物掺合料,并检验胶砂流动度。在此基础上,研究热活化煤矸石掺合料(包括煅烧和自燃煤矸石两种)与其他掺合料复掺的品种、比例以及减水剂掺量对高强混凝土工作性和强度的影响。结果表明:热活化煤矸石粉与硅灰复掺,在高效减水剂共同作用下,配制预拌高强混凝土可行。热活化煤矸石与硅灰复掺,混凝土7 d、28 d抗压强度都明显高于粉煤灰和硅灰复掺。其中掺合料复掺品种及掺量对高强混凝土7 d抗压强度影响非常显著,随着热活化煤矸石粉掺量的递增,混凝土强度明显递增。复掺品种对混凝土28 d劈拉强度影响显著。热活化煤矸石与硅灰复掺对新拌混凝土坍落度的改善不及粉煤灰与硅灰复掺,但能满足预拌混凝土大流动性的施工要求。     

煅烧温度对煤矸石活性的影响及机理研究

通过煅烧活化煤矸石,考察煅烧温度对煤矸石活性的影响,分析煅烧温度影响煤矸石活性的内在机理。结果表明:煅烧能够活化煤矸石,煅烧到750℃并保温2 h的煤矸石活性最好,其水泥胶砂28 d抗压强度比为76.6%。煅烧温度升高,煤矸石颗粒尺寸减小,1 050℃煅烧煤矸石颗粒尺寸最小,其分级颗粒分布峰值位于30μm附近。煤矸石脱除羟基转变为偏高岭石的相变温度为529.1℃,偏高岭石重新结晶转变为莫来石的相变温度为1 015.2℃,热失重为15.55%。750℃煅烧煤矸石的红外光谱振动最强。煅烧改变煤矸石的~(27)Al-O、~(29)Si-O配位数,750℃煅烧煤矸石活性最好。     

煅烧煤矸石粉掺合料制备及对混凝土性能影响

通过胶砂强度评价法,确定煅烧煤矸石粉掺合料最佳制备工艺条件为:煅烧温度750℃、恒温2 h、研磨3 min;在此基础上,研究煤矸石掺合料与其他掺合料复掺比例对混凝土工作性、抗压强度、抗冻性的影响。结果表明:煅烧煤矸石粉与矿粉或粉煤灰最佳复掺比例为3∶7,与粉煤灰复掺,混凝土塌落度值、7 d、28 d抗压强度高于与矿粉复掺。与粉煤灰复掺,冻融循环次数可达550次;与矿粉复掺,冻融循环次数达到500次。综合各项指标,煅烧煤矸石粉与粉煤灰的相容性优于与矿粉之间的相容性,二者复合使用,既能改善混凝土拌合物的工作性,又能保证混凝土强度。     

活化煤矸石在水泥砂浆中的应用研究

同时采用煅烧、机械细磨和添加化学激发剂三种手段加工处理煤矸石,采用力学性能测试研究了水泥砂浆的强度,通过XRD分析了煤矸石的成分和结构.试验结果表明,经复合加工处理后,煤矸石活化效果明显,得到的活化煤矸石掺混水泥胶砂强度较高.水玻璃的加入可进一步提高煤矸石的活性.经700℃煅烧,水玻璃加入量为1%样品的砂浆强度最高.     

煅烧改性硅藻土基干混砂浆的制备及性能研究

探讨了硅藻土替代部分水泥作为掺合料使用来制备干混砂浆的可行性。在用水量和砂不变的前提下,分别将原状硅藻土等质量(0、4%、8%、12%、16%、20%、24%、28%、32%、36%和40%)替代水泥,研究砂浆的流动度、抗折及抗压强度。基于此结果,将硅藻土分别按750℃、900℃及1 050℃3种焙烧制度进行煅烧,再将煅烧改性硅藻土等质量替代水泥。结果表明:750~1 050℃煅烧后,硅藻土逐渐失去多孔结构,黏土矿物在750℃失去羟基水,火山灰活性降低,1 050℃时,硅藻土基本失去多孔结构,火山灰活性最低,900℃煅烧时硅藻土的火山灰活性最高,此时改性后硅藻土替代12%水泥后的28 d砂浆抗压强度可达50.8 MPa,比纯水泥砂浆强度还高,且其他物理性能也较优良。     

煅烧煤矸石混凝土徐变性能正交试验研究

为研究不同煅烧温度、煤矸石质量取代、粉煤灰质量取代、水灰比的混凝土抗徐变性能,开展了4因素3水平的正交试验,对不同条件的混凝土试件开展为期120 d的干缩和徐变研究。结果表明:基础养护28 d抗压强度受水灰比和煤矸石质量取代影响较大;干缩变形从基础养护28 d后算起第70 d为分界线,分为快速干缩和稳定干缩两阶段,受煅烧温度和水灰比影响较大;适当的粉煤灰质量取代和煅烧温度可抑制干缩;持荷120 d,徐变变形整体增大,大致可分为快速、慢速、平缓3个阶段,受煤矸石质量取代和煅烧温度影响较大,徐变变形和时间有较高的相关性;适当的粉煤灰质量取代和煅烧温度可致密空隙,降低水化热反应,抑制干缩变形和徐变变形。     

大掺量煤矸石在干混砂浆中的应用研究

利用废弃的煤矸石研制节能、实用的建筑材料,是工业废渣资源化的一项重要途径。针对煅烧煤矸石具有火山灰活性的特性,研制了一种加工方便、和易性好、粘结强度高、抗折和抗压强度较好的大掺量煤矸石干混砂浆,并考察了不同煅烧温度、不同煤矸石掺量以及不同辅助成分(生石灰、石膏、塑化剂等)对砂浆性能的影响。结果表明,当煤矸石掺量为70%、水泥为16%、生石灰为10%、石膏为4%、塑化剂为0.01%时,所配制干混砂浆能很好满足建筑砂浆要求,还可以大大降低砂浆成本。     

大掺量煤矸石在于混砂浆中的应用研究

利用废弃的煤矸石研制节能、实用的建筑材料,是工业废渣资源化的一项重要途径.针对煅烧煤矸石具有火山灰活性的特性,研制了一种加工方便、和易性好、粘结强度高、抗折和抗压强度较好的大掺量煤矸石干混砂浆,并考察了不同煅烧温度、不同煤矸石掺量以及不同辅助成分(生石灰、石膏、塑化剂等)对砂浆性能的影响.结果表明,当煤矸石掺量为70%、水泥为16%、生石灰为10%、石膏为4%、塑化剂为0.01%时,所配制干混砂浆能很好满足建筑砂浆要求,还可以大大降低砂浆成本.     

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。     

化学激发酸性矿渣粉胶砂性能试验研究

以28天最优配方激发酸性矿渣粉为胶凝材料进行试验,分析了质量浓度、灰砂比、减水剂掺量、搅拌时间4个因素对砂浆流动度、失水率、干缩率、抗压强度的影响规律,并且针对灰砂比这一因素将水泥与矿渣粉胶凝材料浆液性能进行了对比。最后选取了合适的比例进行正交试验来优化各因素组合,使砂浆综合性能达到最优。     

酸碱干湿环境煤矸石混凝土抗压强度试验研究

为了探究干湿循环环境p H值不同时,掺入不同比例煤矸石骨料的混凝土强度弱化规律,制作混凝土棱柱体试件进行单轴抗压强度试验研究。结果表明:破坏面中断裂煤矸石骨料比例随干湿循坏次数增加而增加,掺入比例为δ=20%~50%时,煤矸石骨料及其周围混凝土成为试件承压的薄弱部位;混凝土试件单轴抗压强度随干湿循环次数与煤矸石骨料掺入量的增大而减小,且减小速度在中、碱性环境中逐渐减慢,而在酸性环境中逐渐加快;碱性环境对于干湿循环造成的煤矸石骨料混凝土强度降低现象起到了一定的缓解作用;干湿循环环境p H值不同时,掺入不同比例煤矸石骨料的混凝土随干湿循环次数的增加弹性模量减小。研究为防治煤矸石混凝土在建筑物服役期中受到酸碱干湿环境影响而逐渐弱化现象提供了一定的科学依据。     

加气煤矸石混凝土抗压和导热性能试验研究

针对加气煤矸石混凝土抗压强度和导热系数问题,制作加气煤矸石混凝土薄板试件,研究了水灰比、铝粉含量对加气煤矸石混凝土抗压强度和导热性能影响。结果表明：抗压强度随水灰比增加而逐渐降低,呈负相关,负相关显著性强弱表现为铝粉含量2 kg>铝粉含量3 kg>铝粉含量4 kg;导热系数随水灰比增加而逐渐降低,呈负相关;水灰比一定条件下,导热系数随抗压强度增长而增大,呈正相关,正相关显著性强弱表现为水灰比0.54>水灰比0.46>水灰比0.38。加气煤矸石混凝土抗压强度和导热系数能满足一般建筑物要求,这为加气煤矸石混凝土应用提供了试验依据。     

利用煤矸石粉煤灰制成农田排水混凝土材料的研制实验

为了解决高潜水位采煤塌陷区的排水问题,同时提高矿山固体废弃物煤矸石粉煤灰的利用率,本文开展了新型透水性煤矸石粉煤灰混凝土排水沟试验研究。本研究设计了两个试验,一是煤矸石粉煤灰混凝土透水系数和抗压强度测定试验:共设置了五个试验处理,分别以煤矸石代替25%和15%的碎石,粉煤灰替代10%和15%的水泥,同时包括一个空白对照组;二是室内模拟排水沟透水率测定试验:选取试验一中透水系数最大,且满足抗压强度标准的处理5的混凝土配合比(煤矸石替代碎石量为30%,粉煤灰替代水泥量为15%),进行室内排水沟模拟试验。结果表明:煤矸石粉煤灰混凝土具有较好的透水性,试验一处理5的混凝土块透水系数最大,其抗压强度为12.03MPa,满足抗压强度标准;室内模拟农田排水沟的透水率为0.072cm/h,在田间应用排渍模数可达0.01m3/(s.km2),该混凝土在排渍模数不大于该值的地区可以应用,具有广阔的应用前景。     

粉煤灰掺量对煤矸石骨料混凝土性能影响研究

为探讨粉煤灰作为矿物掺合料对煤矸石骨料混凝土性能的影响,在制备煤矸石骨料混凝土试件时,掺入0%、15%、25%、35%、50%的粉煤灰来取代等量的水泥,进行抗压强度、碳化性能及干燥收缩性能试验研究。结果表明,煤矸石混凝土的抗压强度随粉煤灰掺量的增加而有所降低,且均低于未掺粉煤灰时的混凝土抗压强度,但当掺量为15%时,煤矸石混凝土的90 d抗压强度超过同龄期未掺粉煤灰时的混凝土强度;当粉煤灰掺量不超过35%时,对煤矸石混凝土的碳化性能影响不大,粉煤灰掺量达到50%时,煤矸石混凝土的抗碳化能力降低明显;随粉煤灰掺量的增加,煤矸石骨料混凝土的干燥收缩性能得到改善,50%粉煤灰掺量时干燥收缩率最小。试验表明,适量掺入粉煤灰能改善煤矸石骨料混凝土的后期强度及干燥收缩性能,且对碳化性能影响不大,这为煤矸石骨料混凝土掺粉煤灰的应用提供了试验依据。     

天然硬石膏自流平抗裂砂浆的研制

利用天然硬石膏为主要原料,通过掺加激发剂、减水剂、保水剂、掺合料、骨科、纤维和减缩剂等进行改性处理,研制成功了一种天然硬石膏自流平抗裂砂浆;流动度达到150mm以上,抗压、抗折强度分别达到28MPa和9MPa,粘结强度达1.2MPa,主要技术性能指标均达到或超过JC/T 985-2005地面用水泥基自流平砂浆标准要求,同时还进行的材料抗裂性能研究,极大地改善了材料的抗裂性能.试验表明,天然硬石膏自流平抗裂砂浆流动性好、平整度高、凝结快速、强度高、抗裂性好,是一种理想的石膏基自流平地面材料,值得推广应用.