废石-石粉混合骨料固结粉胶凝材料充填体强度试验研究

为了降低金川镍矿下向分层胶结充填的采矿成本,应用固结粉新型胶凝材料和废石粗骨料进行充填法采矿。针对废石粗骨料充填料浆存在的分层离析问题,以石粉作为细骨料,开展废石-石粉混合骨料的胶结充填体强度试验。首先,开展废石-石粉不同配比混合骨料的粒径级配分析;然后,针对不同石粉掺量,开展了混合骨料固结粉胶结充填体强度正交试验。通过对试验结果进行极差分析和二次多项式逐步回归分析,获得的充填料浆优化配比为:石粉质量分数30%、固结粉体积质量3 100kg/m~3、料浆质量分数80%;最后,对充填料浆优化配比进行验证试验。试验结果表明,废石-石粉混合骨料固结粉胶结充填体3d、7d、28d强度分别达到1.68MPa、3.06MPa、7.80MPa,满足该矿下向分层进路胶结充填强度要求,已在该矿山成功应用,获得了显著的经济、社会与环保效益。     

金川矿山废石-铜渣尾砂混合骨料充填特性试验研究

针对金川龙首矿实施-12mm破碎废石粗骨料充填存在料浆分层离析的问题,开展了掺铜渣尾砂细骨料试验并对混合骨料的级配进行优化,通过对不同铜渣尾砂掺量的混合骨料级配特征分析、管输特性正交试验和充填体强度正交试验,结果发现:铜渣尾砂掺量为10%、15%、20%时混合骨料级配和密实度较好,细骨料掺量从10%增长到30%时,充填料浆的平均泌水率从13.71%逐渐降低到9.92%,泌水率降低效果明显。试验确定混合骨料中铜渣尾砂掺量为20%,胶凝材料添加量为290kg/m3,料浆质量分数78%,坍落度27cm,泌水率仅为6.1%,有效解决了粗骨料充填中的离析问题。     

金川矿低成本早强充填胶凝材料充填体强度试验研究

为了充分利用金川矿山工业固体废弃物,进一步降低矿山充填成本,采用开发的固结粉新型胶凝材料替代部分(50%、70%)矿用水泥进行胶结充填体强度试验。根据金川矿山龙首矿工业充填骨料配方和充填参数,采用棒磨砂∶废石∶戈壁粗砂=0.63∶0.23∶0.14的混合骨料,充填料浆质量分数为80%,胶砂比为1∶5进行胶结体强度试验;胶凝材料为水泥熟料、脱硫石膏和石灰石粉,按照正交设计与矿渣微粉、矿用水泥混合而成;通过探索性试验、优化配方和验证试验,获得了满足金川矿山下向分层进路胶结充填采矿要求的充填体强度(R_(3d)1.5 MPa,R_(7d)2.5MPa,R_(28d)5 MPa)的胶凝材料配方:水泥熟料2%,脱硫石膏2%,石灰石粉2%,渣粉94%。     

磷石膏基胶凝材料充填体强度正交-BP神经网络模型研究

为了利用甘肃瓮福化工公司磷石膏废弃物,开展了磷石膏、电石渣、水淬矿渣、铁选尾渣全固废充填胶凝材料开发及废石粗骨料充填体强度试验。基于灰色关联度理论对正交试验结果进行分析以及充填体强度影响因素研究。结果表明:影响胶结充填体强度的主要因素是铁选尾渣掺量,其次是矿渣微粉、磷石膏。采用Levenberg-Marquardt训练函数,以正交试验4因素作为网络模型输入因素,胶结体7d与28d强度作为输出因素,建立了正交-充填体强度BP神经网络预测模型,预测磷石膏基胶凝材料废石粗骨料胶结充填体抗压强度。结果显示,所建立的正交-BP神经网络模型收敛速度快,预测精度高。预测得到胶结体7d与28d强度最大误差仅为3.8%,满足矿山充填工程的精度要求。     

棒磨砂-河砂-粉煤灰混合充填料配比试验研究

充填料浆配比对充填体强度和砂浆输送特性产生显著影响。针对金川矿山棒磨砂供应严重不足,开展了棒磨砂、棒磨砂+河砂和棒磨砂+河砂+粉煤灰三种充填材料添加相同水泥的充填体强度、砂浆流动度、泌水率和沉缩损失率的试验研究。结果显示,2:8的河砂+棒磨砂混合充填料与单一棒磨砂充填体强度相当,砂浆流动度、泌水率和沉缩损失率稍差,但满足金川矿山充填采矿要求。当添加水泥重量的30%粉煤灰后,不仅显著提高充填体强度,而且还可改善砂浆流动度、泌水率和沉缩损失率;同时还降低棒磨砂浆充填料浆的分层度,有利于提高充填体质量和充填接顶率。研究成果已经应用于金川矿山充填料浆制备和工业化生产。     

级配对胶结充填体强度的影响分析及胶结强度模型

利用分形方程对金川公司二矿区废石-风砂、废石-河砂的充填料级配进行定量描述,开展了级配对胶结强度的影响规律的试验研究,结果表明:充填骨料级配的分形维数与胶结强度呈二次函数关系,存在胶结强度的最优极值;通过回归分析可以定量计算最优胶结强度值,结合前人的研究成果提出了新的胶结强度模型,经验证该模型充分考虑了级配对胶结强度的作用,考虑因素更为全面,具有较高的精度和更大的适用性。     

萘系减水剂对不同种类尾砂充填材料性能的影响

根据焦家金矿现有充填工艺,采用全尾砂替代分级尾砂作为充填集料,对比两种尾砂配制成的尾砂充填材料性能的优异,并且研究不同掺量下萘系高效减水剂对尾砂胶结充填料浆沉降速率、泌水率、流动性及充填体强度的影响.结果表明,与粗尾砂相比,全尾砂作为充填集料制成的全尾砂充填料浆具有更优的流动性能和悬浮性能,不易在管道内发生堵塞,且形成的充填体强度较高.萘系减水剂的加入可以降低尾砂充填料浆的沉降速率,改善浆体悬浮性,明显的增加料浆的流动性能,并且提高硬化后充填体的强度.在萘系减水剂掺量为0.3％时,全尾砂充填材料的各项性能均达到最优值.     

超细全尾砂胶结充填体的强度特征分析

以中关铁矿全尾砂为充填骨料、水泥为胶凝材料制作胶结充填体,采用单因素四水平试验设计,分析了全尾砂的物理化学性质,探讨了全尾砂胶结充填体强度与灰砂比、料浆质量浓度和养护龄期之间的定量关系,并对其敏感程度进行了研究。研究结果表明：中关铁矿全尾砂中值粒径仅为14.2μm,碱度系数为2.31,活性系数为2.12,属于碱性超细全尾砂,级配良好、活性较高;全尾砂胶结充填体的强度随灰砂比的增加和料浆质量浓度的增加呈指数函数增长,随养护龄期的增加呈线性增长,拟合相关系数平均值分别为0.97、0.96和0.92;充填体强度对养护龄期的敏感程度最高,灰砂比次之,料浆质量浓度最小。     

粉煤灰制备轻质高强混凝土的试验研究

以烧结粉煤灰陶粒作为粗骨料,复掺超细粉煤灰与一级粉煤灰部分替代水泥作为胶凝材料,制备轻质高强混凝土.主要研究了两种粉煤灰的掺配比例与总掺量对轻骨料混凝土力学性能、干表观密度及微观形貌的影响.试验结果表明:掺超细粉煤灰能够细化水泥水化产物的晶体尺寸,打乱氢氧化钙的生长取向,减少混凝土内部结构缺陷,使胶凝材料浆体更均匀;当超细粉煤灰与一级粉煤灰的比例为1:1,粉煤灰的总掺量为40%时,可以配制出28 d抗压强度为58.6 MPa,干表观密度为1900 kg/m3的LC50轻质高强轻骨料混凝土.     

金川矿山矿渣-粉煤灰基早强充填胶凝材料试验

利用唐钢矿渣和粉煤灰火山灰质材料,以生石灰、芒硝和亚硫酸钠作为复合激发剂,开展满足金川镍矿下向分层进路胶结充填要求的矿渣-粉煤灰基胶凝材料研究。对比分析唐钢和酒钢矿渣的化学成分和质量评价结果发现,唐钢矿渣质量优于酒钢;河砂粗骨料级配分析结果表明,该骨料较粗,级配不良。利用酒钢矿渣替代唐钢矿渣进行矿渣-粉煤灰基胶凝材料试验,结果表明:利用酒钢矿渣开发的金川矿山充填胶凝材料的胶结充填体强度低于唐钢矿渣开发的充填胶凝材料,不能满足金川矿山要求。为此,进一步开展酒钢矿渣-粉煤灰基充填胶凝材料早强剂和水泥复配激发剂胶结充填体强度试验研究,基于3水平4因素正交试验和极差分析,得到影响充填体早期强度的激发剂因素排序为:脱硫灰渣生石灰粉煤灰水泥。最后通过建立神经网络预测模型,预测5水平正交试验充填体强度和激发剂配方优化方案,并进行验证试验。研究结果表明,激发剂最优配方为:生石灰5%、脱硫灰渣5%、粉煤灰15%和水泥15%,由此制备的胶凝材料能够满足金川矿山充填强度要求。     

废弃混凝土作为再生粗骨料对新拌混凝土性能的影响

废弃混凝土资源化再利用是绿色循环经济的重要方法,目前主要通过将其破碎制成再生粗骨料进行循环利用.主要研究了再生粗骨料的掺量、最大粒径、不同级配形式、间断级配再生粗骨料的掺量等因素对混凝土性能的影响.结果 表明:再生粗骨料的掺量越大,最大粒径越小,则混凝土的坍落度和抗压强度越小;掺入间断级配再生粗骨料的混凝土的坍落度和强度大于掺入连续级配再生粗骨料的混凝土;间断级配再生粗骨料的掺量对混凝土的性能影响与连续级配再生粗骨料的影响一致.与未掺加再生粗骨料的混凝土的强度增长率相比,掺加再生粗骨料的混凝土的强度增长较大.为了解释上述宏观性能变化,通过激光拉曼光谱法研究了废弃混凝土中未水化水泥的水化等对强度发展的影响.     

全尾砂胶结充填材料配合比及性能研究

以矿渣、水泥、半水石膏、脱硫石膏与生石灰作为胶凝材料,并且加入少量萘系高效减水剂,制备全尾砂胶结充填材料.采用正交试验,进行极差分析和方差分析,分析出影响3d抗压强度与膨胀性能的最主要因素为半水石膏与脱硫石膏的比例,影响流动性最主要因素为生石灰掺量,其次为半水石膏和二水石膏比例和石膏总掺量,确定出最佳配合比为A3B2C3.结果表明,采用最佳配合比,全尾砂胶结充填材料3d抗压强度可达到0.75 MPa,28 d抗压强度可达到2.92 MPa,料浆流动性为173 mm,充填体高度为64.47 mm.     

基于BP神经网络模型充填体粉煤灰基胶凝材料早强激发剂优化研究

为了降低充填采矿成本,金川矿利用生石灰、脱硫灰渣、粉煤灰、酒钢渣粉等废弃物,开发了适用于戈壁集料的低成本粉煤灰基胶凝材料。但该种胶凝材料不能满足下向分层胶结充填法采矿对胶结充填体早期强度要求,为此,本文开展胶凝材料早强复合激发剂研究。首先,选择促凝剂、芒硝、亚硫酸钠、萘系,开展复合激发剂配方正交试验;然后,利用正交试验结果作为训练样本,建立BP神经网络模型,进行不同配比复合激发剂的胶凝材料早期强度预测与迭代优化;最后,采用DPS和MATLAB建立优化模型进行求解,获得复合激发剂优化配比。研究结果表明,促凝剂和萘系掺量为0%,芒硝掺量为1.73%,亚硫酸钠掺量为1.1%时,早强复合激发剂成本为11.5元/m3,胶结充填体3d和7d强度分别达到0.51MPa和1.51MPa,这种强度满足金川龙首矿局部矿块下向分层胶结充填对早期强度的要求。     

膏体充填材料的工作特性及强度特性研究

针对我国“三下”压煤状况,结合阜新矿区煤矸石、粉煤灰等固体废弃物污染严重问题,运用SEM等对阜新粉煤灰、自燃煤矸石、325普通硅酸盐水泥进行原材料颗粒粒度和化学成分分析,通过对比实验分析粉煤灰、水泥、细矸率和质量浓度对膏体充填料浆的工作特性及强度特性的影响.结果表明:粉煤灰掺量360 kg·m-3,水泥掺量170 kg·m-3,细矸率40％,质量浓度82％为最优配比.膏体充填不仅可以解决阜新固体废弃物污染问题,而且充填了井下采空区,防止地表下沉,具有经济、环保和社会意义.     

大掺量粉煤灰再生混凝土配合比试验研究

试验研究了水胶比、粉煤灰掺量和再生粗骨料取代率对大掺量粉煤灰再生混凝土抗压强度的影响。正交试验结果表明,大掺量粉煤灰再生混凝土7d、14d、28d、56d、90d抗压强度的最主要影响因素为粉煤灰掺量,其次为水胶比及再生粗骨料取代率,通过正交设计可以得出大掺量粉煤灰再生混凝土的配合比设计方法。     

磨细粉煤灰对水泥基复合胶凝材料流变性能及硬化性能的影响

本文主要研究磨细粉煤灰对水泥基复合胶凝材料的流变性能及硬化性能的影响.研究结果表明:磨细粉煤灰较小的颗粒能够弥补水泥粉体颗粒中8μm以下较小颗粒的缺乏,使磨细粉煤灰-水泥复合胶凝颗粒形成良好的级配,在掺量适宜的情况下对复合水泥浆体的流动度会略有改善,但掺量过大,会显著降低复合水泥浆体的流动度;与Ⅰ级粉煤灰相比,磨细粉煤灰的颗粒粒径更小,火山灰活性更大,火山灰活性对强度的贡献在3d时开始显现,且随着龄期增长越来越大,能显著提高硬化浆体中后期抗压强度;与抗压强度相比,磨细粉煤灰更利于提高抗折强度,且掺量越大,中后期抗折强度越高.     

尾砂粒级组成对充填体强度特性影响的试验研究

分析了5种尾砂的粒级组成和级配关系,对包含尾砂粒级组成在内的3种强度影响因素进行正交试验。研究表明:对充填体强度影响的敏感性顺序为:灰砂比料浆质量分数尾砂粒级组成,但是在灰砂比相同的情况下,质量分数较低的B尾砂试块强度反而较大,因为B尾砂的级配关系最优;适量的细粒级尾砂有助于增加充填体强度,这是由于细粒级尾砂被水泥包裹后填充在大颗粒之间的空隙,促进了颗粒间的胶结,增加了试块的强度;但是当细粒级尾砂过多时导致胶结外膜的含水增多,阻碍了各种颗粒之间的胶结,降低了试块的强度,因此尾砂的粒级组成对充填体强度有明显的影响。     

砂基透水混凝土路面砖胶结料试验研究

研究自主研制的胶结料不同掺量、水灰比、集料级配及灰集比对砂基透水混凝土路面砖强度、透水性的影响,并通过室内试验测试试件保水性、抗冻性、耐磨耗性、抗硫酸盐-干湿循环侵蚀.先将自主研制的胶结料Ⅰ与3种同类型胶结料通过胶砂试验比选.结果表明:胶结料Ⅰ(28 d)抗压强度59.2 MPa、抗折强度9.3 MPa,优于同类型胶结料;胶结料Ⅰ掺砂基透水混凝土路面砖最优掺量为水泥质量的5%,其强度为35.6 MPa,透水系数为3.5×10 -2 cm/s,并具有良好的保水性、抗冻性、耐磨耗性和抗硫酸盐-干湿循环侵蚀性能.     

C80高性能混凝土配合比设计与废浆对C80混凝土强度的影响研究

配制C80混凝土使用质量稳定、颗粒级配较好、强度富裕系数大的52.5普通硅酸盐水泥;粗骨料选用最大粒径不大于20mm的碎石;细骨料为细度模数2.6左右的中粗砂;矿物掺合料选用一级粉煤灰与S95精细硅粉、矿渣粉复掺;外加剂选用聚羧酸减水剂与BTC功能型外加剂复掺;水胶比0.26左右;研究不同比例搅拌站废浆作为拌和用水对A、B组矿物掺合料C80混凝土强度的影响。     

大掺量粉煤灰自密实混凝土配合比设计

经研究大掺量粉煤灰白密实混凝土（HVFASCC）的配合比设计方法,建立了HVFASCC浆体含量计算模型,试配了HVFASCC,测定了其坍落扩展度和强度。试验结果表明,浆体含量计算模型适用于HVFASCC配合比设计;HVFASCC中应优先掺用聚羧酸盐减水剂,可不掺用细粉料。