碱渣-粉煤灰基注浆液的制备及其影响因素研究

为了探索工业废料碱渣的利用途径,将其与粉煤灰按一定比例混合,并掺入水玻璃,制成一种注浆液,应用于矿山帷幕灌浆工程.设计9组正交试验和碱渣过筛范围试验,对影响因素进行了分析.结果表明:在选定的因素水平范围内,水玻璃浓度对抗压强度、流动度和终凝时间的影响最显著,碱渣、粉煤灰配比对结石率的影响最显著.碱渣过筛粒径小于2 mm、1 mm时,抗压强度基本相等;小于0.5 mm时,抗压强度提高约51%;小于0.25 mm时,抗压强度明显增大,提高约5倍.     

湿地湖泊相软土加固方案及固结沉降离心模型试验研究

为研究湿地湖泊相软土的软基加固方案及固结沉降规律,分别进行真空堆载联合预压和水泥土搅拌桩复合地基加固湿地湖泊相软土路基的离心模型试验,对比分析2种方案的沉降发展和土压力变化情况。试验结果表明:相同条件下,真空堆载联合预压固结沉降发展更快,第30天固结度达到80%以上,第90天达到90%以上,且各测点土压力值更小;真空堆载联合预压下路堤横断面沉降分布更均匀,但后期沉降差较大,真空堆载联合预压的工后沉降约为水泥土搅拌桩复合地基的一半,加固效果更好;由含水率测试可知,真空堆载联合预压的影响深度至埋深10 m以下;2个模型的沉降拟合公式都为指数型函数,与实际沉降拟合较好,可预测长期的固结沉降。真空堆载联合预压方案优于水泥土搅拌桩复合地基加固方案。     

粉煤灰基地聚物的性能影响因素及其凝胶产物研究进展

粉煤灰基地聚物材料因绿色、低碳等优点受到建材行业关注。本文基于地聚物的形成及优势,分析了粉煤灰作为硅铝基材的优点,着重阐述了激发剂离子、养护方式和钙组分对粉煤灰基地聚物材料性能的影响,综述了粉煤灰基地聚物材料的凝胶产物变化及其反应机理研究进展。目前含钙固废作为添加物逐渐应用于改性粉煤灰基地聚物中,因此明确凝胶产物组成和反应机理将为粉煤灰基地聚物材料性能优化提供理论指导。     

路堤填垫用碱渣拌合土物理力学性能试验研究

以碱渣与粉煤灰、元明粉混合制成路堤填垫用碱渣拌合土,通过多种物理与力学性能试验对比分析元明粉的影响与拌合土的工程特性.结果表明:碱渣与粉煤灰混合后不同龄期的界限含水率和颗粒分析结果证实了两者之间存在化学作用;元明粉与碱渣中的Ca(OH)2和CaCl2发生瞬时化学反应,生成NaOH和CaSO4;粉煤灰受碱激发生成多种凝胶物质充填固体颗粒孔隙,提高土体结构胶结性;元明粉使碱渣拌合土的力学性能得到显著提高,且在掺量为0%~8%范围内,拌合土力学性能随着掺量增大呈现增大趋势;但拌合土抗冻性能差,建议加入少量水泥或NaOH活性剂来改善.     

碱渣激发矿渣胶凝材料力学性能与微观结构试验研究

为解决工业固废碱渣和矿渣的循环再利用问题,以碱渣和矿渣为原材料制备矿渣基胶凝材料,通过流动度、抗折和抗压强度试验以及微观测试手段SEM-EDS和XRD,从物理力学性能以及微观结构特性方面对比研究了碱渣在碱激发矿渣胶凝材料合成中的作用与机理.结果 表明:碱渣的物理吸水作用是导致流动度降低的主要原因,碱渣的碱激发化学反应作用则主要表现在28 d抗压强度的提升上,并且掺量16％碱渣(按矿渣质量计)单独激发矿渣所得试样经过室温养护28 d后抗压强度可达33.4 MPa.SEM-EDS和XRD分析发现,碱渣中的NaCl、CaCl2、Ca(OH)2组分可以参与矿渣水化过程,其产物包括无定形水化产物和C-S-H、C-A-H、C-A-S-H、3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O(水化氯铝酸钙)晶体组分.碱渣在碱激发矿渣体系中能够起到很好的物理支撑和化学胶结作用,能够为强度和微结构提供积极作用.这也为碱渣的再利用途径提供了新思路.     

碱渣-粉煤灰基新型注浆材料耐久性试验研究

利用碱渣、粉煤灰和硅酸钠溶液制成新型采空区充填注浆材料,采用9组正交试验试样探索该注浆材料抗压强度发展特性、耐酸性和碱性渗出特性。结果表明:该新型注浆材料抗压强度具有显著的龄期效应。该注浆材料的碱性渗出是快速的,对局部环境的影响较大,建议工程应用时与易受腐蚀构造保持一定安全距离。9组独立的正交试验试样受5%质量分数的盐酸溶液侵蚀后,质量损失在4.2%~6.2%,抗压强度损失在2~8 MPa。受盐酸侵蚀过程中有CO_2和硅胶的生成减小了质量和强度。粉煤灰受碱激发生成的硅铝酸盐聚合物凝胶(N-A-S-H)一定程度上阻止了盐酸对试样的深化侵蚀。     

粉煤灰改性碱渣土的胶结特性与冻融机制

为促进碱渣和粉煤灰的综合利用,将两种材料合成粉煤灰改性碱渣土用于回填工程.通过界限含水率、击实、三轴和冻融循环试验,采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜-能谱和X射线衍射测试手段,研究改性碱渣土的胶结特性和冻融机制.结果表明,改性碱渣土的最优含水率随着粉煤灰掺量增大呈先减后增趋势,在粉煤灰质量分数为50%时出现最小值.以水化硅酸钙为主的产物凝胶使得改性碱渣土28d抗剪强度在粉煤灰质量分数为50%时达到最大值.养护龄期对改性碱渣土冻融机制影响显著.冻融循环过程中,改性碱渣土在负温下水化硅(铝)酸钙(C-(A)-S-H)冻结,正温下C-(A)-S-H凝胶恢复胶结性;水分向冻结边缘迁移,试样表面反复出现冰结而使得微裂缝向内部逐渐扩展,直到土样发生膨胀,抗剪强度降低;同时在正负温交替作用下有微量CaSO_4和CaSO_4·0.5H_2O晶体析出.     

棉花秸秆增强地聚物韧性的影响因素研究

为明确棉花秸秆在地聚物中的作用,对8组棉秆粉煤灰基地聚物(C-FAG)试样进行了物理性能和力学性能试验,并用扫描电镜(SEM)观察C-FAG断面.分析了养护条件、棉秆处理方式、棉秆掺量对地聚物密度、吸水率、表面情况、受压破坏形态、断面特征、抗压和抗折强度的影响.结果表明:掺入棉秆对地聚物密度影响不大,但会增大其吸水率.随着棉秆掺量的增加,C-FAG的抗折强度与抗压强度之比(折压比)呈现先增后减的趋势.掺入棉秆能够减少地聚物的表面孔隙,改变地聚物的破坏形式.用碱液处理棉秆和让地聚物在室温((20±2)℃)下先养护≥24 h再高温(75℃)养护,可以增大棉秆和地聚物的粘结强度.     

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.     

粉煤灰基地质聚合物力学性能及碱渣改性机理

为探索粉煤灰基地质聚合物的力学特性,通过12组胶砂试样的抗折和抗压强度研究NaOH掺量、养护条件、龄期和碱渣掺量对力学性能的影响,对比不同因素下试样胶砂表面孔隙特征,分析了碱渣对粉煤灰基地质聚合物体系的改性机理.结果表明:1.NaOH溶液过剩使强度降低;高温养护能提高强度;粉煤灰基地质聚合物的养护不需要太大的湿度.2.碱渣掺量小于27％时,对粉煤灰-NaOH体系强度有显著的改性作用.CaCO3增大溶液碱性,减小胶砂流动性,影响地质聚合物的微观结构,有效改善体系收缩程度.3.可溶性含钙组分中Ca2参与生成C-SH凝胶,与地质聚合物协同作用提高胶结性,减小孔隙的连通性.