焙烧铁尾矿制备透水砖试验研究

为了改善尾矿制砖的力学性质,解决尾矿堆积问题,采用焙烧铁尾矿、水泥和粉煤灰为胶凝材料,2.36~4.75 mm粒级铁尾矿为粗骨料,通过搅拌、成型和养护工艺制备透水砖,探究了焙烧铁尾矿用量、水胶比、目标孔隙率和振动时间对透水砖性能的影响,对比未焙烧尾矿制备透水砖的性能。结果表明：① 焙烧尾矿制备透水砖最佳试验条件为：焙烧尾矿掺量60%,振动时间40 s、水胶比0.3,目标孔隙率20%;此时,透水砖抗折强度为3.34 MPa,符合国家标准Rf3.0,抗压强度为15.44 MPa,符合国家标准MU15,透水系数为2.58×10-2 cm/s,符合国家标准A级标准,实测孔隙率为23.41%。② 焙烧尾矿掺量为60%时效果最佳;未焙烧尾矿掺量为50%时效果最佳,抗折、抗压强度分别为3.38 MPa和14.54 MPa,透水系数符合国家A级标准;焙烧尾矿比未焙烧尾矿多替代水泥10%的情况下,力学性能焙烧尾矿透水砖较好,而透水性能则未焙烧尾矿透水砖较好。     

利用焙烧铁尾矿制备透水砖的水化特征研究

利用铁尾矿制备透水砖是尾矿资源二次利用的重要途径之一，与普通铁尾矿相比，经焙 烧后的铁尾矿 可有效提高透水砖的强度。为查明焙烧铁尾矿提高透水砖性能指标的原因，在透水砖抗折强度 和抗压强度分析的基 础上，借助 X射线衍射分析和扫描电子显微镜分析技术，系统研究了铁尾矿用量和养护时间对 水化产物物相组成和 微观结构的影响。结果表明：增加尾矿用量使透水砖强度降低，延长养护时间则使透水砖强度 增加，焙烧铁尾矿用量 60%、养护 28 d时，透水砖的抗折强度和抗压强度分别为 3.34 MPa和 15.44 MPa。过量添加 焙烧铁尾矿不利于水化反 应的进行，导致水化产物的生成量减少，焙烧铁尾矿用量超过 60% 时尤为明显，而延长养护 时间可促进水化反应的 发生。水化产物呈现出 3种微观形貌，即簇状结构、网状结构和针状结构，此 3种形貌水化产 物的形成使砖体结构变 得密实，从而提高了透水砖的强度。研究结果对采用焙烧铁尾矿制备高性能透水砖有一定的指 导意义。     

矿石颗粒堆积体三维孔隙的CT扫描与量化表征研究

为考察矿石颗粒堆积体的三维孔隙结构特征,对由1～3、3～5、5～7、7～9、9～10 mm的矿石颗粒构成的单粒径堆积体进行了CT扫描,基于图像分割算法研究了孔隙结构三维图像特点,利用图像分析软件计算并分析颗粒体孔隙率、孔隙等效半径的频率分布,中值孔径(d50)以及孔隙连通度等量化表征参数。结果表明,矿粒堆积体的孔隙率、等效孔隙半径和中值孔径(d50)随着粒径增大而增加;基于簇标记法得到的不同粒级矿石堆积体试样的孔隙连通度均超过了80%,且孔隙连通度随颗粒粒径的增大呈先快后慢的速率增长。研究结果为深入了解由堆浸工艺形成的尾矿矿堆的孔隙特点和体系渗透性提供了参考。     

多元固废制备高强烧结透水砖及其性能研究

为充分利用尾矿资源,以多元固废（钒钛铁尾矿、金尾矿、页岩和水库底泥）为原料制备高强烧结透水砖,采用XRF、XRD及SEM研究了原料的物化特性,通过钒钛铁尾矿烧结产品的指标分析了其烧结特性,讨论了钒钛铁尾矿级配及粘结剂配比对透水砖性能的影响,确定了适宜的透水砖制备工艺参数。结果表明：①钒钛铁尾矿主要化学组成为SiO2、CaO、MgO,有利于形成辉石体系,促进结构的致密性,应用于烧结材料较为理想。颗粒表面粗糙,用作透水砖骨料时能够形成骨架结构,并在颗粒间形成一定孔隙,有利于砖体的透水性。②钒钛铁尾矿在不同烧结温度下颜色变化较大,随着烧结温度的升高,颜色由黄色逐渐转变为褐色,线膨胀率持续降低,质量损失率逐渐升高,堆积密度不断增大。③试验确定钒钛铁尾矿的适宜级配为1.18~4.75 mm占20%、0.60~1.18 mm占50%、0.15~0.60 mm占30%,适宜掺量78%;粘结剂的适宜配比为w（金尾矿）∶w（页岩）∶w（水库底泥）=2∶1∶1。④以钒钛铁尾矿为骨料制备透水砖,适宜的成型压力为25 MPa、烧结温度为1 080 °C、保温时间为90 min,此时透水砖抗压强度达到64 MPa,透水系数为0.062 cm/s,保水性为0.62 g/cm2,满足《透水路面砖和透水路面板》（GB/T 25993—2010）和《透水砖》（JCT 945—2005）的要求。     

高温作用下活性粉末混凝土(RPC)孔隙结构的分形特征

为能定量表征温度作用下RPC内部孔隙结构的变化特征,采用压汞测孔法对高温后活性粉末混凝土(RPC)内部的孔隙结构和孔隙的分形特征进行了实验研究。分析了孔隙体积、阈值孔径、最可几孔径等孔隙特征参数随温度变化的规律;计算分析了毛细孔和过渡孔等有效孔径区间内RPC的体积分形维数及其随温度的变化规律。研究表明：温度影响下,RPC内部孔隙结构表现出劣化特征,孔隙率、孔隙体积等特征参数明显增大;RPC内部的损伤过程可以采用分形方法去描述,150 ℃时,RPC初步呈现分形效应,在毛细孔和过渡孔的孔径范围内RPC的体积分形维数整体表现出增大趋势。     

冻融循环作用下尾矿砂孔隙率变化规律研究

冻融循环作用对砂土的孔隙率和孔隙体积变化具有重要影响。采用压汞法对冻融作用下尾矿砂孔隙率和孔隙体积变化规律进行研究,使用分形维数定量表征冻融循环作用下尾矿砂内部孔隙结构变化。研究结果表明,冻融循环作用通过破坏尾矿砂颗粒的大小和改变尾矿砂颗粒间骨架结构是导致尾矿砂孔隙体积和孔隙率变化的主要原因,随着冻融循环作用次数的增加,尾矿砂孔隙体积呈现出非线性增大趋势,孔隙率呈先增大后减小再缓慢增大的趋势,孔隙分形维数先急速下降后缓慢升高最终趋于稳定;尾矿砂内部结构微结构调整出现在冻融循环前期。     

基于低场核磁共振技术的酸化煤样孔隙特征研究

为研究酸化作用后煤体的孔隙结构特征,采用低场核磁共振技术和X射线衍射实验方法,测试了高阶煤自然煤样和酸化煤样的孔隙结构和矿物含量,并根据分形理论对比研究了2种煤样孔隙的分形维数,探讨了酸化作用原理.研究结果表明:自然煤样和酸化煤样中微孔和过渡孔都占较大的比例;煤样酸化后,其孔隙率增大,最小孔径和最大孔径都变大;酸化作用...     

铁尾矿骨料制备透水混凝土的试验研究

基于铁尾矿骨料性质研究了铁尾矿骨料单粒级配和双粒级配(4.75～9.5 mm与9.5～16 mm)对透水混凝土力学性能的影响以及铁尾矿透水混凝土的微细观特性。试验采用28∶100的水灰比制备孔隙率为20%的透水混凝土试件,对透水混凝土试件的抗压强度和连通孔隙率进行了测试,并通过光学显微镜和扫描电镜观察了其宏观胶结面和界面过渡区。结果表明：单粒级铁尾矿透水混凝土有其最佳粒径范围,与石灰岩骨料相比,当铁尾矿骨料粒径大于9.5 mm时,透水混凝土抗压强度较高;双粒级铁尾矿透水混凝土粒径之比为3∶7时性能最佳,抗压强度为18.1 MPa,孔隙率为22.2%;与对照组相比,铁尾矿透水混凝土界面过渡区密实度较差、微细裂缝较多,但与硬化水泥浆体机械咬合作用较好。     

基于显微CT巷道围岩孔隙结构试验研究

矿井巷道围岩的孔隙结构是影响巷道围岩稳定性的一个重要地质因素,在对山西煤炭运销集团所属矿井巷道围岩稳定性控制调研的基础上,以常见的炭质泥岩、砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩、中砂岩、K2石灰岩作为研究对象,对其进行了显微CT无损伤探测,采用Matlab软件对岩样的显微CT图像进行了数字图像处理和三维重构,并对其孔隙孔径和孔隙率等孔隙结构参数进行了研究.结果表明:显微CT为研究巷道围岩的孔隙结构提供了一种新方法,孔隙孔径在1.47～11.76μm时,巷道围岩的孔隙率随着孔隙孔径的增加呈负指数规律减少.     

低透气性煤孔隙结构连通率对煤层渗透性的影响规律研究

为研究低透气性煤的孔隙结构特征及孔隙连通程度,对原煤煤样进行试验,分析饱和水和残余水状态下煤样的T2曲线,得到煤样的自由流体值、束缚流体值、有效孔隙率、孔径分布及渗透率等参数,建立了孔隙连通率定量计算模型。结果表明:煤样孔隙率为6.30%～11.02%,孔径分布呈3段式,孔隙主要集中分布在0～100 nm段,微小孔发育、中大孔及裂隙不发育;吸附孔与孔隙率成反比,渗流孔与孔隙率成正比;煤样孔隙连通率为31.50%～62.05%,孔隙连通率受孔隙尺度的影响,煤样孔径在100 nm以下的孔隙连通率最高为58.45%,孔径为100 nm以上的孔隙连通率在94%以上;孔隙连通率与孔隙率、有效孔隙度、渗透率表现出了较好的正相关关系。