搅拌站废浆对水泥水化的影响

本文将搅拌站废浆固液分离,研究了滤液和滤渣不同掺量下对水泥净浆3 d和28 d龄期抗压强度的影响,并对比了不同龄期浆体孔溶液的pH值,同时采用XRD和TG分析了其水化产物的变化。结果表明:滤液和滤渣都可以提高早期强度,但不利于抗压强度的继续增长;3 d龄期时试件孔溶液pH值基本上随滤液替代量增大而增大,但随滤渣掺量增加呈现减小趋势。XRD图谱表明随滤液替代自来水量的增加,C2S衍射峰强度有所减弱,说明滤液替代量增大加快了水化速率。热重分析结果显示滤液促进水泥水化并增快了C-S-H凝胶、钙矾石的形成,而滤渣主要是活性SiO2,消耗Ca(OH)2,反应生成C-S-H凝胶。     

改性镁渣基充填材料的性能评价及其孔结构演变规律研究

工业产生的固废所造成的环境污染问题是实现清洁生产的主要阻碍。为实现可持续发展,将镁渣(MS)和粉煤灰(FA)回收作为胶凝材料,再与尾砂(TL)混合,制成一种可用于采矿工程中的膏体充填材料,研究了不同粉煤灰掺量和尾砂含量充填体的流变特性、力学性能和孔结构演变。结果表明:(1)随着粉煤灰掺量增加,微型坍落度值先增大后减小,粉煤灰掺量为20%时,充填体的流动性最好。(2)单轴抗压强度随养护龄期和粉煤灰掺量的增加而增加,随尾砂含量增加而降低,低粉煤灰含量的充填体在早期强度发展缓慢,而高粉煤灰掺量的充填体早期强度发展较快。(3)临界孔径和孔隙率随着粉煤灰掺量的增加而减小,掺量越大临界孔径减小的幅度越大,随着尾砂含量增加,临界孔径和孔隙率逐渐增大。     

不同C_4AF含量高铁低钙硅酸盐水泥性能研究

以高铁低钙硅酸盐水泥为体系,制备不同铁铝酸四钙(C_4AF)设计含量(15%、18%、21%、24%)水泥熟料,研究水泥中不同C_4AF设计含量对水泥矿物形成、工作性能、力学性能、水化热等的影响。结果表明,试验烧结制备的水泥熟料矿物组成与设计基本一致。当C4AF含量提高时,抗压强度较同龄期水泥有所降低,水泥水化7 d累计放热量先降低后升高,当C4AF设计含量为21%时,水泥水化累计放热量最低,达到194 J/g,水泥内硅酸三钙(C3S)含量降低、C_4AF含量提高是水化放热量降低的主要原因。     

地浸成井工艺中水泥固井的影响因素

针对水泥注浆在地浸钻孔成井工艺中的应用,开展了不同类型及强度硅酸盐水泥、水灰比、早强剂等影响因素研究,探讨了各因素对硅酸盐水泥的水化反应和硬化过程的影响机制。研究表明,水灰比的大小仅影响早期强度;对于不同强度等级的硅酸盐水泥,水泥等级越高,水泥石强度越高;在相同等级标号条件下,水泥石强度按普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥顺序依次减小;氯化钠早强剂对水泥石早期强度有促进作用,用量为1%即可达到较好的早强效果。     

粉煤灰基地质聚合物发泡材料的性能与微观结构

本研究以循环流化床粉煤灰(CFA)、水玻璃(WG)和氢氧化钠(NaOH)为原料,双氧水(H₂O₂)为化学发泡剂,制备粉煤灰基地质聚合物发泡材料。通过添加掺量(wt)3%～8%的H₂O₂发泡剂,测试发泡材料的发泡倍数、孔径分布、表观密度、宏观孔隙率和抗压强度等物理和力学性能,研究该体系的发泡驱动力与浆体阻力的平衡点和宏观孔结构对抗压强度的影响。结果表明:掺量(wt)5%是该体系发泡驱动力与浆体阻力的平衡点;当H₂O₂发泡剂掺量(wt)为5%时,发泡倍数、表观密度、宏观孔隙率和抗压强度分别为4.2倍、255 kg/m3、81.7%和0.65 MPa。不同的孔径分布对抗压强度的影响程度是不同的,其中孔径10～20μm的孔为关键因子,对抗压强度影响最大。     

无水石膏对化学激发固硫灰性能的影响

为抑制循环流化床燃煤固硫灰(简称固硫灰)的有害膨胀,研究了Ⅱ-CaSO_4(无水石膏)含量对化学激发固硫灰强度、体积稳定性的影响,并结合XRD、SEM分析了水化产物和影响机理。结果表明:随Ⅱ-CaSO_4含量增加,NaOH激发固硫灰抗折、抗压强度均先增大后减小,Na_2Si O_3、Na_2CO_3激发固硫灰的抗压强度减小,抗折强度分别呈现出先增后降、降低的整体变化趋势。标准养护下,3种激发体系硬化体的线性膨胀率均随Ⅱ-CaSO_4的增加而增大;3种激发剂中Na_2SiO_3对抑制固硫灰有害膨胀最有效。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对化学激发固硫灰水化产物进行了分析,结果表明,NaOH激发固硫灰体积膨胀主要由水化产物钙矾石引起,Na_2SiO_3激发固硫灰无钙矾石生成,硬化体膨胀主要由水化硅酸钙(C-S-H)吸水膨胀引起,Na_2CO_3激发固硫灰体积膨胀由水化产物钙矾石或碳硫硅钙石引起。     

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。     

水介质引孔特性及其对水泥石性能影响研究

协调水泥基材料孔结构与力学性能是制备无机保温材料的关键问题。本实验对比研究了水介质和引气剂作为引孔介质,并与增稠剂羟丙基甲基纤维素HPMC复合方式,探讨了这两种引孔方式对水泥石宏观力学性能、热工性能,以及微观形貌、孔结构等性能的影响。结果表明,当水泥石在相同密度条件下,水介质引孔制备的多孔水泥石抗压强度较引气方式得到的水泥石强度高;水介质引孔对降低水泥石导热系数的效率较引气方式高,相比于水灰比为0.5的水泥石,水灰比为0.9,或者引气剂掺量为0.4%的水泥石降低导热系数的效率分别达58%和50%;水泥石形貌分析结果显示,水介质引入孔隙更均匀,水泥石中产物间的搭接程度降低,且水灰比越大该趋势越明显,而引气剂引入的孔隙分布均匀性较前者差;硬化水泥石孔结构分析表明,水介质引入的孔隙以小于1μm的毛细孔居多,且其中具有墨水瓶结构的孔隙含量明显少于由引气剂引孔时产生的墨水瓶孔含量。引气剂引入的孔隙孔径以大于1μm为主。     

硅藻土对水泥铜尾矿粉胶凝材料性能的影响

针对铜尾矿粉-硅酸盐水泥力学强度差的问题，本文拟将硅藻土加入到该胶凝体系中，硅藻土以0.5%，1.0%，1.5%和2.0%等质量替代铜尾矿粉-水泥，测试了复合胶凝材料的流动度、凝结时间、吸水率、孔隙率、体积密度、力学性能和微观性能。结果表明，随着硅藻土掺量的增加，净浆的流动度降低，凝结时间缩短，吸水率和孔隙率减小，体积密度增大，砂浆的抗压强度和抗折强度增加。净浆养护28 d后，硅藻土的加入使得净浆中的SiO₂和Ca(OH)₂晶体含量减少，C-S-H(水化硅酸钙)凝胶增多，整体比较致密。      

赤泥和脱硫石膏制备高贝利特硫铝酸盐水泥熟料

以赤泥、脱硫石膏和石灰石等为原料,通过添加一定量的砂岩和高铝石,烧制了以硅酸二钙(C2S)、无水硫铝酸钙(C4A3S)和铁铝酸四钙(C4AF)等为主要矿物的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料。研究了煅烧温度、煅烧时间以及原料配比等因素对熟料性能的影响,确定了最佳的煅烧温度为1 280℃,煅烧时间为30 min,低于普通硫铝酸盐水泥熟料100℃左右;并将烧成熟料按标准方法成型,水化至一定龄期后进行力学性能测试,其具有较好的早期强度,高贝利特的矿物组成(40%~60%)保证了后期强度的稳定增长,且C2S含量为45%~50%、C4A3S含量为25%~30%时具有较好的抗压强度,28 d强度可达48.2 MPa;其水化产物主要为钙矾石(AFt)和C-S-H凝胶,还含有少量的单硫型水化硫铝酸钙(AFm)和铝胶(AH3)。     

粉煤灰粒径对地质聚合物孔结构及性能的影响

对原状粉煤灰进行分级处理,获得3种不同粒径特征(D50=5.02μm、D50=15.74μm、D50=35.32μm)的粉煤灰颗粒,并利用其制备地质聚合物,研究粉煤灰颗粒粒径对地质聚合物孔隙率、孔径分布、显微结构、抗压强度的影响,探讨了影响抗压强度的关键因素,建立了该体系抗压强度与孔隙率的关系式。结果表明:细化粉煤灰粒径可制备具有高强度、低孔隙率地质聚合物。利用粉煤灰细灰取代粗灰,促进了致密凝胶相的产生,凝胶孔孔隙率明显减小,试样总孔隙率由18.72%降至11.04%;细灰颗粒与铝硅酸盐凝胶结合良好,试样早期强度基本无变化,28 d强度提升明显,达到62.6 MPa。地质聚合物的抗压强度与孔隙率符合y=80.53e~(-2.32x)的指数关系。     

粉煤灰水泥注浆材料特性试验研究

在室内进行粉煤灰水泥注浆材料正交配比试验,分析结果表明,结石体的杨氏模量和抗压强度随粉煤灰的掺量和水灰比增加而降低.浆液初凝结和终凝时间随粉煤灰掺量和水灰比的增加而延长,两者大致成线性关系.浆液的结石率随粉煤灰掺量的增加而增大,随水灰比的增大而减小.     

建筑水泥设计一次上返低密度防漏水泥浆体系室内研究

针对长庆油田吴起、定边区块一次上返固井过程中易发生漏失造成水泥返高不够或低密度水泥封固段固井质量差的问题,研究开发防漏低成本胶凝材料建筑水泥、减轻材料和低密度水泥浆体系,形成适合吴定区块一次上返固井施工要求的低密度防漏失水泥浆体系。通过大量室内试验研究,用建筑水泥与人造微珠、轻珠配制低密度水泥浆;密度1.15g/cm3的水泥石抗压强度大于6.0MPa/7d(40℃);同时研究完成改进型低温早强剂GQD-2配方;研究完成A级水泥配制低密度水泥浆配方;完成建筑水泥、A级、G级水泥配制低密度水泥浆抗压强度对比实验。实验结果表明,建筑水泥配制低密度低成本水泥石抗压强度7d大于6MPa,满足现场施工要求;改进后的低温水泥早强剂GQD-2水泥石抗压强度提高;A级油井水泥石满足低密度水泥石抗压强度的要求。     

基于RSM-BBD的自燃煤矸石骨料透水混凝土配比优化研究

为了对自燃煤矸石骨料透水混凝土进行配比优化,采用BBD响应面法设计17组试验,研究骨灰比、水灰比和增强剂掺量对透水混凝土抗压强度、透水系数和孔隙率的影响,构建响应面模型,揭示各因素与响应值的相关关系,获得综合性能最优配比。研究结果表明:各因素与各响应值关系皆呈二次多项式模型,回归系数R2皆大于0.9,说明模型合理性和拟合性较好。水灰比和骨灰比对各响应值影响均非常显著,增强剂掺量只对抗压强度影响非常显著,骨灰比和增强剂掺量交互项对抗压强度影响显著,水灰比与增强剂掺量交互项对孔隙率影响显著。当骨灰比3.2、水灰比0.22、增强剂掺量4.5 % 时,混凝土28 d抗压强度为28.7 MPa、透水系数3.21 mm/s、孔隙率19.7 %,满足C20透水混凝土的工程要求。     

不同孔径尺度水泥石单轴压缩力学特性试验研究

为了研究深部巷道锚喷层卸压孔径大小对围岩应力释放与喷层承载强度的影响，对6种不同孔径的12个试件进行了单轴压缩试验，研究了不同孔径条件下水泥石试件应力-应变关系，以及试件抗压强度、峰值应变与弹性模量的变化，得到了试件的破坏形态与失稳模式。结果表明：孔洞水泥石试件孔径越大，试件破裂粘结面积与试件抗压强度越低|随着孔径尺寸由0mm向50mm增加，试件抗压强度、峰值应变与弹性模量呈减小趋势，且减小趋势变缓，衰减率分别是52.74%、22.31%与34.63%，孔径尺寸与试件抗压强度、峰值应变与弹性模量可采用负线性函数表征，但线性关系依次减小|0～20mm孔径水泥石试件裂纹起裂于孔壁上下斜角，破坏于上下斜角孔壁对角线，称为小孔径破坏形态，而30～50mm孔径水泥石试件起裂于左右侧孔壁，破坏于孔壁两侧垂直劈裂，称为大孔径破坏形态，30mm以上试件破坏形态明显具有孔洞试件结构特征|依据大小孔径破坏形态差异，不同横向孔径水泥石试件失稳模式分为剪切错动失稳与片状劈裂失稳。     

固井作业中油基钻井液对水泥浆的污染情况研究

固井作业过程中,油基钻井液会对水泥浆造成污染,从而影响固井质量。通过实验研究了油基钻井液对水泥浆流动性、稠化时间、抗压强度和孔隙率等性能的影响,分析了水泥浆被油基钻井液污染的原因和机理。实验结果表明,油基钻井液显著降低了水泥石的抗压强度和粘结强度,增加了水泥石的孔隙率和渗透率,油基钻井液的存在会导致水泥浆的塑性粘度和动切力增加。油基钻井液中的润湿剂与水泥颗粒接触后改变了Zeta电位值,从而使水泥浆颗粒可以被油基钻井液的油相润湿,从而阻碍了水泥水化产物的形成。     

煤矿膏体充填材料性能随龄期变化的试验研究

煤矿膏体充填材料(CPBM)由煤矸石、粉煤灰、水泥和水为原料混合而成。为了了解各原料的性质,对煤矸石和粉煤灰的矿物组成、化学成分进行了分析,对固定配比CPBM在不同龄期的抗压强度、孔隙率和电阻率性能进行了研究,测定和观测7,14和28 d的矿物成分和微观结构;针对抗压强度、孔隙率、电阻率和水化过程之间存在的相关性进行了深入探讨。结果表明:1)随龄期的增长,CPBM抗压强度增强,毛细孔减少,孔隙率降低,电阻率增长。2)CPBM原料之间进行水化反应和火山灰反应,生成物是氢氧化钙、C-S-H凝胶和钙矾石。氢氧化钙晶体只存在于7 d龄期的CPBM中,14 d和28 d并未发现氢氧化钙晶体,钙矾石在28 d时化学表达式种类和晶体数量较7 d和14 d时明显增多,并且钙矾石晶体结构随龄期增加呈细长状生长。3)水化反应和火山灰反应是CPBM性能随龄期变化的根本原因,并且性能之间存在着相互联系。     

利用铁尾矿制备硅酸盐水泥熟料

以铁尾矿、石灰石为原料制备硅酸盐水泥熟料,通过XRD、SEM对铁尾矿硅酸盐水泥熟料的烧成过程和水化产物进行分析。结果表明：熟料在1350℃液相烧结, f-CaO含量迅速降低,C3S大量生成,熟料的主要矿相为C3S、C2S、C3A和 C4AF,与硅酸盐水泥熟料的特征矿物一致。水泥浆体水化3 d时水化产物主要是钙矾石、氢氧化钙和C-S-H凝胶,随着硅酸盐矿物的不断水化,孔洞被填充水化产物,水泥浆体结构越来越致密。铁尾矿配料的硅酸盐水泥的物理性能满足42.5强度等级,表明铁尾矿可以作为原料制备硅酸盐水泥熟料。     

低温煅烧高岭土用作混凝土掺合料

高岭土经676℃煅烧1h,其质量分数(下同)为74.3%的SiO2和90.32%的Al2O3呈活性状态,火山灰活性最好。硅酸盐水泥砂浆中掺入15%的火山灰活性最好的煅烧高岭土,可有降低氢氧化钙含量并减小其粒度,相应提高钙矾石、水化硅酸钙和水化铝酸钙含量,改善水泥石的微结构,可提高水泥砂浆试块28d时的抗压强度18%左右。 低温煅烧高岭土用作混凝土掺合料@宏悦     

突出煤层相似材料配比模型构建的正交试验研究

突出煤相似材料是进行煤与瓦斯突出模拟试验的基础,突出煤相似材料需综合考虑力学特性、吸附解吸特性和孔隙特性等方面与原煤的相似性。为解决目前煤与瓦斯突出相似材料与原煤相似度不高的问题,选取水泥比例、沙子比例和成型压力为3个主要影响因素,通过正交试验和单因素试验方法研究各因素对相似材料单轴抗压强度、弹性模量、吸附CO2和CH4时的放散初速度以及孔隙率的影响。试验结果表明,相似材料单轴抗压强度和弹性模量随水泥比例和成型压力的增大而增大,放散初速度随水泥比例和沙子比例增大而减小,孔隙率随成型压力增大而减小。通过方差分析及多元线性回归分析,获得相似材料3个影响因素与试验指标之间的量化关系,构建了突出煤相似材料多因素配比模型,依据该模型可获得目标相似材料的配比数据,通过试验验证得到该配比模型在力学指标方面的误差在20%以内,放散初速度及孔隙率方面的误差在10%以内。最后,采用构建的相似材料配比模型制作突出型煤,利用自主研制的大型煤与瓦斯突出模拟试验系统成功开展了高应力作用下的煤与瓦斯突出模拟试验,进一步证实了配比模型的可靠性。