煤矿井用赤泥/粉煤灰充填材料的抗压抗折性能研究

以赤泥为主要原料制备煤矿井充填材料，研究了激发剂种类及其掺量、粉煤灰掺量、水泥掺量及加水量对充填材料抗压强度、抗折强度的影响。研究表明:激发剂A（主要成分为木质苯磺酸钙，用量为赤泥干基的0.5%）对充填材料的激发效果最为显著；且在一定条件下抗压、抗折强度下随粉煤灰添加量增加呈先增大后减小的变化趋势；随水泥添加量的增加逐渐增大。通过各方面试验得出最优强度为:28 d抗压强度为1.30 MPa，抗折强度为0.71 Mpa，满足相关充填指标。经过浸出毒性检验，结果表明赤泥基填充材料中重金属元素均达标。      

钢渣对碱激发偏高岭土材料强度影响分析

在水玻璃激发偏高岭土胶凝体系中,加入不同掺量的磨细钢渣,考察不同钢渣掺量对碱激发偏高岭土基复合胶凝材料的7 d抗折、抗压强度的影响,并对其影响机理进行分析。结果表明:随着钢渣掺量的增大,碱激发偏高岭土基复合胶凝材料的7 d抗折、抗压强度呈先增大后减小的趋势;当钢渣掺量在5%时,复合材料的7 d抗折强度达到最大值8.59 MPa,相较于空白组提高了10.2%;当钢渣掺量在7.5%时,复合材料的7d抗压强度达到最大值54.81 MPa,相较于空白组提高了20.9%;钢渣中的游离氧化钙与水反应生成氢氧化钙,对偏高岭土有一定的激发效果,进而提高碱激发偏高岭土基复合胶凝材料的力学强度。     

高触变性尾矿砂充填材料的制备与性能研究

采用凹凸棒石作为改性剂制备高触变性尾矿砂充填材料,研究不同凹凸棒石掺量对充填材料流变性能、抗压强度与孔隙特征的影响。结果表明:随凹凸棒石掺量增加,浆料静态屈服应力增长速率增大,触变性增大,动态屈服应力与稠度系数也随之增加,流动性降低;3 d龄期时,充填材料抗压强度与凹凸棒石掺量间存在正相关关系;7 d与28 d龄期时,掺入1.5%凹凸棒石增大了抗压强度,随掺量增大抗压强度降低;随凹凸棒石掺量增加,平均孔径先降低后增大,孔均匀性逐渐降低。综合考虑充填材料可施工性与硬化后性能,凹凸棒石适宜掺量为水泥质量1.5%。     

超细硅灰石粉对水泥基材料性能的影响

在测定超细硅灰石粉特性及其胶砂强度指数的基础上,研究了超细硅灰石粉对水泥砂浆流动性、试件强度及抗化学侵蚀性能的影响。结果表明:超细硅灰石粉是长径比在(18～25)∶1的纤维状粒子,其胶砂强度指数为72.9%,将超细硅灰石粉掺入水泥基材料中能够提高水泥试件的抗折强度与折压比,但由于硅灰石粉具有较大的细度与长径比,硅灰石粉掺量超过15%时砂浆扩展度会明显降低。当硅灰石粉掺量为15%～20%范围时,在水泥试件抗压强度没有明显降低的情况下,能够提高水泥试件的抗折强度10%以上,同时折压比接近0.20,有利于改善水泥基材料的脆性。同时,硅灰石粉掺量不超过30%的水泥试件具有良好的抗化学侵蚀性能,且抗蚀系数大于0.80。     

钼尾矿粉对水泥基材料强度和微观结构影响研究

为减少钼尾矿堆积造成的土地占用、污染环境问题,提高其在建筑领域资源化利用的效率,制备了钼尾矿粉-水泥胶砂试样,从掺量、细度、养护时间、活性贡献率等方面分析了钼尾矿粉对水泥基材料抗压强度的影响,利用XRD和SEM分析了水泥基材料水化产物和微观结构。结果表明:标准养护下,钼尾矿粉掺量与强度呈线性递减关系,掺量不宜超过20%,此时90 d水化活性贡献率4.633%,掺量增加导致硬化浆体中存在大量孔隙,对强度增长不利;钼尾矿粉细度减小,能够提高试样抗压强度和早期活性贡献率,但对后期强度增长不利,适宜粉磨时间为20 min;水泥基材料前期强度增长速度较快,14 d抗压强度发展系数超过80%,后期强度增长逐渐趋于稳定;掺钼尾矿水泥基材料水化产物主要为Ca(OH)2、水化硅酸钙、钙矾石及未反应的尾矿颗粒。     

粉煤灰—石膏—钢渣复掺充填料浆制备与性能研究

针对水泥作为胶结材料会增大充填采矿成本的问题,采用钢渣、粉煤灰及石膏作为材料开展粉煤灰—石膏—钢渣基胶结材料研究,并对充填体强度进行了分析。研究表明:充填体强度随着粉煤灰掺量增加表现出先增大后减小的趋势,并且都在粉煤灰掺量为15%时达到最大值,说明单掺粉煤灰存在最佳掺量现象;充填体的强度随着钢渣掺量增加也表现出先增大后减小趋势,并且都在钢渣掺量为30%时达到最大值,说明单掺钢渣也存在最佳掺量值;当石膏掺量从0增加至8%时,单掺粉煤灰或钢渣下的充填体抗压强度随着石膏掺量增加表现出不断增大趋势,并且石膏掺量增加更有利于提高充填体的早期抗压强度;复掺粉煤灰和钢渣情况下,充填体的抗压强度得到了显著提高,并且复掺粉煤灰和钢渣的充填体强度均要高于单掺粉煤灰或钢渣的充填体强度。     

粉煤灰对水泥土力学性能的影响

以粉煤灰掺量、比表面积、养护方式及硫酸盐质量分数为影响因素,研究掺入粉煤灰后水泥土抗压强度和抗硫酸侵蚀性的变化规律,利用扫描电镜观察粉煤灰水泥土的微观结构。结果表明,在水泥掺量20%的条件下,随粉煤灰掺量增加,水泥土各龄期抗压强度增大,但增大幅度逐渐减小。龄期7 d时,粉煤灰比表面积增大对水泥土抗压强度有显著影响,龄期28 d和60 d时,粉煤灰比表面积增大对水泥土抗压强度影响不显著。水中养护对水泥土前中期的抗压强度有促进作用,对后期强度有一定的抑制作用。在硫酸盐侵蚀条件下,随着粉煤灰掺量的增加,抗压强度逐渐增大,强度损失率逐渐下降,粉煤灰掺量为10%,水泥土在3%Na2SO4和5%Na2SO4溶液中强度损失率分别为24%、35%,相较不掺粉煤灰的水泥土抗压强度损失率降低42.1%、28.2%。微观结构显示,粉煤灰能够改善水泥土内部结构,增加结构致密性。     

尾泥对高浓度磷尾矿胶结充填材料性能影响研究

为探讨尾泥对高浓度磷尾矿胶结充填材料性能的影响,试验选取坍落度和稠度评价料浆流动性,选取分层度和泌水率评价其稳定性,选取28d抗压强度评价其力学性能,研究了料浆质量浓度设为85%,水泥浓度设为7%的情况下,尾泥掺量为10%~50%时,料浆流动性、稳定性及力学性能等的变化情况。试验结果表明:流动性随尾泥浓度的增大先增高后降低,稳定性随尾泥浓度的增大而增强,强度随尾泥浓度的增大先增大后减小;综合考虑流动性、稳定性、强度的影响效果,尾泥的最优掺量范围为25%~35%。     

钢纤维掺量对水泥基材料抗压强度和弹性模量影响的试验研究

为了研究钢纤维掺量对水泥基复合材料轴心抗压强度和弹性模量的影响,进行了6组不同钢纤维体积掺量下水泥基复合材料棱柱体试件的轴心抗压强度试验。试验结果表明:随着钢纤维掺量的增加,轴心抗压强度出现先增大后减小的趋势,当钢纤维掺量为2.0%时轴心抗压强度达到最大值,试块的轴心抗压强度随着弹性模量的增大而增大。     

铁尾矿砂掺量对混凝土力学性能、耐久性及水化特性的影响研究

为探究铁尾矿砂掺量对铁尾矿砂混凝土力学性能及耐久性的影响,以唐山某铁尾矿砂为骨料,考察了不同铁尾矿掺量下混凝土的抗压抗折强度、抗冲击性能、抗渗性能以及水化特性。结果表明：①随着铁 尾矿砂掺量的增加,混凝土抗压强度与抗折强度均呈现先增大后减小的趋势,铁尾矿砂掺量为10%时抗压强度最大,铁尾矿砂掺量为20%时抗折强度最大;混凝土的冲击功及断裂吸收能量呈现先增大后减小的趋势,铁 尾矿砂掺量为20%时冲击功及断裂吸收能量取得最大值。②随着铁尾矿砂掺量的增加,混凝土的吸水率逐渐降低,而混凝土的碳化深度及渗透深度先减小后增大,当铁尾矿砂掺量为20%时混凝土的抗碳化性能及抗渗性 能最佳。③随着水化反应的持续进行,水化放热速率呈现增、减、增、减的变化趋势,但同一水化时间下混凝土的水化放热速率随着铁尾矿砂掺量的增大而减小;随着水化时间的延长,混凝土的水化放热量呈现不断 增大的趋势;铁尾矿砂掺量增加,同一水化时间下混凝土的水化放热量越小。     

外掺料对石膏基复合材料力学性能的影响

固体废弃物石膏的再利用和高强高性能石膏材料的开发一直是国内外学者研究的热点。以脱硫建筑石膏、水泥和矿渣为主要原料,掺加化学外加剂、化工废石膏和硫酸钙晶须,制备出石膏-水泥-矿渣复合材料。研究聚羧酸高效减水剂和柠檬酸缓凝剂、化工废石膏和硫酸钙晶须的掺量对该复合材料力学性能的影响。研究结果表明:聚羧酸高效减水剂和柠檬酸缓凝剂在石膏基复合材料中的最佳掺量分别为1.0%和0.08%。当煅烧化工废石膏掺量为12%时,石膏基复合材料的7 d抗折和抗压强度分别为3.7 MPa和12.0 MPa,其中抗压强度比空白样还高了0.1 MPa。当硫酸钙晶须的掺量增加到3%时,掺有煅烧化工废石膏的石膏基复合材料的28 d抗折强度为8.2 MPa,28 d抗压强度为31.5 MPa,其值和未掺化工废石膏和硫酸钙晶须试样的力学性能相当。      

玄武岩纤维对新型陶粒混凝土性能的影响研究

为研究玄武岩纤维掺量对陶粒混凝土性能的影响,制作了立方体试件、抗折试件和棱柱体试件,测得不同玄武岩纤维掺量下的吸水率和软化系数,7 d、14 d、28 d抗压强度和劈裂抗拉强度,28 d抗折强度、轴心抗压强度及静弹性模量。结果表明:随着玄武岩纤维掺量的增加,各组软化系数均大于0.85;各龄期下的抗压强度在玄武岩纤维掺量为0时上下波动;7 d、14 d、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度均呈现先增加后减小的趋势;立方体抗压强度、轴心抗压强度和静弹性模量变化规律基本一致。基于本试验和相关论文中的立方体抗压强度和轴心抗压强度数据进行线性拟合,建立了陶粒混凝土轴心抗压强度和立方体抗压强度间的经验公式。     

矿渣微粉对矿用喷射混凝土性能的影响

在实验室进行了不同矿渣微粉掺量对轻质喷射混凝土抗压强度、抗拉强度、抗折强度,弯曲韧性及抗氯离子渗透性的影响研究,并分析了产生这些影响的原因与机理.研究结果表明:轻质喷射混凝土3和7d抗压强度在矿渣微粉掺量30%内均有不同程度的提高;抗折强度随矿渣微粉掺量增加而减小;抗拉强度在矿渣微粉掺量为10% 内有所增加,超过20% 后降低;随着矿渣微粉掺量增加,混凝土韧度指数有所降低,而抗氯离子渗透性能逐渐提高;矿渣微粉合适的掺量范围为10%～20%.     

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。      

硫铝酸盐水泥改性脱硫石膏复合材料研究

在脱硫石膏复合材料中掺加硫铝酸盐水泥(SAC),探究SAC对其力学性能、干缩性能、耐水性能和耐干湿性能的影响,并从微观角度揭示SAC的作用机理。结果表明,SAC能够显著提高硬化体的抗压强度和早期抗折强度,但掺量超过6%后,28 d绝干抗折强度出现倒缩现象;SAC掺量越大,硬化体膨胀越大;硬化体的软化系数随SAC掺量的增加先增加后减小,干湿强度系数先增加后减小最后再增加,SAC掺量为3%时,脱硫石膏复合材料的耐水性能和耐干湿性能较优。综合分析,SAC的建议掺量为3%～6%。SAC水化生成不溶于水的水化产物,改变体系的孔结构,提高结构的致密化程度,使得脱硫石膏复合材料各项性能均得到改善。     

冻融作用下水泥改良土未冻水含量及孔隙特征试验研究

水泥基材料注浆是控制人工冻结地层冻融变形普遍有效的措施。基于核磁共振技术,对冻融作用下不同水泥掺量的粉质黏土未冻水含量及冻融前后孔隙特征进行测试,结合扫描电镜和压汞技术分析了冻融前后水泥改良土的孔隙特征变化规律及冻融损伤微观机理。结果表明：(1)含水量一定时,随着水泥掺量的增大,孔隙中水分子磁化程度对温度的敏感性先增大后减小;(2)当水泥掺量为0～10%时,正融过程同一温度下,随着水泥掺量的增加,冻结土体中未冻水含量先减小后增大;(3)相比于未掺水泥的粉质黏土,水泥改良粉质黏土冻融前后孔隙的变化程度较小,当水泥掺量为5%时,其孔隙特征及微观结构受冻融循环影响较小。研究结果可为改良土体抗冻融损伤研究及人工冻结工程地层冻胀融沉稳定性控制提供参考。     

矿粉改善水泥-石灰石粉砂浆孔结构的研究

采用可蒸发水含量法研究了矿粉对水泥-石灰石粉砂浆孔结构的改善作用。结果表明,石灰石粉和矿粉掺量对水泥胶凝体系的初始孔隙率影响较小。7 d龄期时,水泥砂浆总孔隙率、大孔孔隙率和大孔比例随石灰石粉掺量增加先减小后增加,小孔孔隙率和小孔比例先增加后减小,石灰石粉掺量为10%时取得最大值或最小值;28 d龄期时水泥砂浆总孔隙率、大孔孔隙率、小孔孔隙率和大孔比例均随之增大,产生孔粗化效应。随着矿粉掺量增加,水泥-石灰石粉砂浆的7 d和28 d总孔隙率、大孔和小孔孔隙率减小,小孔比例增加。     

纳米碳酸钙改性超细水泥注浆材料研究

研制了一种低粘度超细水泥复合浆液,以满足深井井筒微裂隙注浆堵水的要求。以超细水泥,纳米碳酸钙,减水剂和超细粉煤灰为试验材料,采取正交试验,研究了在不同水灰比,纳米碳酸钙掺量,减水剂和超细粉煤灰掺量的条件下,浆液的黏度、析水率、凝结时间和结石体抗压强度的变化规律。结果表明:随着水灰比增大、超细粉煤灰和减水剂掺量增加,黏度降低;随着纳米碳酸钙掺量增加,黏度先降低后小幅度升高;随着水灰比增大、超细粉煤灰和减水剂掺量增加,析水率有不同程度的增加;随着纳米碳酸钙掺量增加,析水率先增大后减小;随着纳米碳酸钙掺量增加,初凝和终凝时间都是先增大后减小,随着水灰比增大、超细粉煤灰和减水剂掺量增加,初凝和终凝时间都有不同程度的增大;水灰比增大,结石体28d抗压强度减小,随着纳米碳酸钙掺量增加,结石体28d抗压强度先增大后减小,超细粉煤灰掺量增加使28d抗压强度略有减小,减水剂对28d抗压强度影响很小,可忽略不计。     

某电解锰渣免烧砖抗压和抗折强度研究

用某些固体废弃物制备免烧砖是实现固体废弃物大宗利用的重要途径,为确定贵州某电解锰厂电解锰渣制备免烧砖的可能性,在进行了浸出毒性分析的基础上,研究了渣泥质量比、骨料掺量、水固质量比及成型压力对免烧砖抗压强度和抗折强度的影响。结果表明：随着渣泥质量比的增大,试块的抗压、抗折强度均先上升后下降,高点在渣泥质量比为5时;随着骨料掺量的增大,试块的抗压、抗折强度均先增大后减小,高点在骨料添加量为30%时;随着水固质量比的增大,试块的抗压、抗折强度先增大后减小,高点在水固质量比为0.30时;成型压力从1.0 MPa提高至2.0 MPa,试块7 d和28 d的抗压、抗折强度都显著上升,继续提高成型压力,试块7 d和28 d的抗压、抗折强度上升幅度趋缓。当渣泥质量比为5,骨料添加量为30%,水固质量比为0.3,成型压力为2 MPa时,电解锰渣免烧砖7 d的抗压、抗折强度分别达到10.63 MPa和2.21 MPa,28 d的抗压、抗折强度分别达到 14.89MPa和2.48 MPa,达到国家普通砖的强度标准。     

环氧树脂乳液改性水泥砂浆性能试验研究

对掺量分别为0%、3%、5%、7%、9%的环氧树脂对水泥砂浆抗压强度、抗折强度以及体积稳定性的影响进行了试验研究。并用ZEISS电子显微镜,观察各组水泥砂浆试块的微观结构,探究不同掺量环氧树脂对水泥砂浆微观结构的影响规律;尝试从微观结构上,探究环氧树脂改性机理。试验表明,环氧树脂掺量增加,水泥砂浆的抗压和抗折强度均先增大、后减小;环氧树脂能够提高水泥砂浆的早期强度;水泥砂浆体积收缩随着环氧树脂掺量的增加而减小,适量环氧树脂的掺入能够改善水泥砂浆的微观结构。环氧树脂材料对水泥砂浆性能的影响试验,对于配制高强度、高抗渗性、低收缩水泥砂浆,具有指导意义。