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基层用固废基胶凝材料配合比优化设计

河北科技大学学报 2024年第1期45卷 101-110页

作者：李光宇赵全胜刘卓晓贾义鹏河北高速公路集团有限公司石安分公司河北石家庄050000 河北科技大学建筑工程学院河北石家庄050018

为探究采用固体废弃物全部代替水泥用作公路基层胶凝材料的可能性,对不同配合比三掺料(矿渣粉(SP)、粉煤灰(FA)、脱硫石膏(FGD))与四掺料(SP,FA,FGD和钢渣粉(SS))胶砂试件进行了28 d抗压强度(R_(28))试验,分析胶凝材料水化反应机理,构建... 详细信息

为探究采用固体废弃物全部代替水泥用作公路基层胶凝材料的可能性,对不同配合比三掺料(矿渣粉(SP)、粉煤灰(FA)、脱硫石膏(FGD))与四掺料(SP,FA,FGD和钢渣粉(SS))胶砂试件进行了28 d抗压强度(R_(28))试验,分析胶凝材料水化反应机理,构建R_(28)预测模型并求解最佳配合比,根据最佳配合比制作胶砂试件与净浆试件并进行试验。结果显示:三掺料体系中单因素显著性排序为FA>SP,FA与SP存在交互作用,最佳配合比为w(SP)∶w(FA)∶w(FGD)=35∶55∶10;四掺料体系中单因素显著性排序为SP>SS>FA,交互作用显著性排序为(SP+FA)>(FA+SS)>(SP+SS),最佳配合比为w(SP)∶w(FA)∶w(SS)∶w(FGD)=43.8∶24.1∶22.5∶9.6。根据最佳配合比制作的三掺料胶砂试件R_(28)不满足规范要求,四掺料试件所有指标均满足规范要求并优于P·S·A 32.5级水泥,四掺料胶凝材料可替代水泥用于公路基层。

关键词：固体污染防治工程无机结合料稳定基层固废基胶凝材料机理分析多元二次回归最佳配合比

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固废基胶凝材料的粒度分布与其性能的关联度

混凝土与水泥制品 2024年第4期 87-90,95页

作者：张艳佳张广田于海洋贺光炜河北省建筑科学研究院有限公司河北石家庄050021 河北省固废建材化利用科学与技术重点实验室河北石家庄050021

以矿渣、钢渣、脱硫石膏、粉煤灰为主要原材料制备了固废基胶凝材料,研究了粉磨时间(5、10、15 min)对固废基胶凝材料比表面积、粒度分布、标准稠度用水量和胶砂抗压强度的影响,并通过灰色关联分析方法探究了固废基胶凝材料的粒度分布... 详细信息

以矿渣、钢渣、脱硫石膏、粉煤灰为主要原材料制备了固废基胶凝材料,研究了粉磨时间(5、10、15 min)对固废基胶凝材料比表面积、粒度分布、标准稠度用水量和胶砂抗压强度的影响,并通过灰色关联分析方法探究了固废基胶凝材料的粒度分布与标准稠度用水量和抗压强度之间的关联度。结果表明:随着粉磨时间的增加,固废基胶凝材料的细度、比表面积、标准稠度用水量和胶砂抗压强度均增大;固废基胶凝材料的标准稠度用水量和胶砂的抗压强度均与粒度小于20μm的颗粒含量呈正相关,与粒度大于等于20μm的颗粒含量呈负相关;适当减少粒度10~20μm的颗粒含量或增加粒度20~32μm的颗粒含量,均可在一定程度上降低固废基胶凝材料的标准稠度用水量;增加粒度0~3μm、10~20μm的颗粒含量分别有助于提高胶砂的3 d、28 d抗压强度。

关键词：固废基胶凝材料粒度分布灰色关联分析抗压强度标准稠度用水量

低收缩固废基胶凝材料在大霍公路半刚性基层中的规模化推广应用

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甘肃科技 2024年第7期40卷 18-22页

作者：单社甘肃省交通投资管理有限公司甘肃兰州730030

工业固废材料资源化利用是近年来公路建设绿色发展的热点,甘肃省多个公路建设项目实施了工业固废材料推广应用的试验段,取得了大量研究成果,但在公路工程中规模化推广应用案例较少,究其原因主要是未形成固废材料推广应用的全产业链和质... 详细信息

工业固废材料资源化利用是近年来公路建设绿色发展的热点,甘肃省多个公路建设项目实施了工业固废材料推广应用的试验段,取得了大量研究成果,但在公路工程中规模化推广应用案例较少,究其原因主要是未形成固废材料推广应用的全产业链和质量标准评价体系。G331线大红山至霍勒扎德盖段公路项目建设贯彻国家生态文明战略、践行绿色发展理念,在项目全线100 km沥青路面半刚性基层中应用工业固废材料循环利用技术,创建了低收缩固废基胶凝材料推广应用全产业链,创新拓展了交通建材生产供应多元化体系,达到了固废材料规模化利用与抑制基层早期开裂的双重目标。文章通过对固废胶凝材料在大霍公路推广应用的全产业链应用论述、性能优势对比、效益分析,为固废基胶凝材料在公路工程中的推广应用提供借鉴。

关键词：固废基胶凝材料规模化推广应用产业链示范工程

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固废基胶凝材料混凝土增强剂的试验研究

新型建筑材料 2023年第1期50卷 52-55页

作者：谢瑞兴岳光亮郭文倩唐樱燕彭立刚于彭莫立武山东众森新材料有限公司山东济南250000 山东众森科技股份有限公司山东济南250000 南京工业大学材料科学与工程学院材料化学工程重点实验室江苏南京210000

针对固废基胶凝材料水化慢,导致混凝土凝结时间长、早期强度低影响施工的问题,研制了固废基胶凝材料混凝土增强剂ZS-10Z,并与市售的早强剂进行了混凝土性能对比试验。结果表明:掺入占胶凝材料质量1.0%的ZS-10Z能显著提高混凝土的3、7、2... 详细信息

针对固废基胶凝材料水化慢,导致混凝土凝结时间长、早期强度低影响施工的问题,研制了固废基胶凝材料混凝土增强剂ZS-10Z,并与市售的早强剂进行了混凝土性能对比试验。结果表明:掺入占胶凝材料质量1.0%的ZS-10Z能显著提高混凝土的3、7、28 d抗压强度,改善混凝土的施工性能,缩短混凝土的凝结时间,同时混凝土的抗碳化性能、抗水渗透性能、抗硫酸盐侵蚀性能明显提高;电通量测试和SEM分析表明,混凝土中掺入ZS-10Z能有效促进固废基胶凝材料的水化进程,生成更多的水化产物,进而提高混凝土结构的密实性。

关键词：混凝土增强剂固废基胶凝材料电通量水化产物

固废基胶凝材料专用聚羧酸减水剂的制备及性能研究

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新型建筑材料 2022年第6期49卷 120-123,128页

作者：岳光亮谢瑞兴郭文倩彭立刚唐樱燕于彭莫立武山东众森新材料有限公司山东济南250000 山东众森科技股份有限公司山东济南250000 南京工业大学材料科学与工程学院材料化学工程重点实验室江苏南京210000

针对固废基胶凝材料需水量高、包裹性差导致固废基混凝土坍落度损失大的问题,采用功能型大单体乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚(EPEG)与丙烯酸(AA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)在常温(10~25℃)下聚合反应,制得固废基胶凝材料专用聚羧酸减水剂PCA-Ⅱ,... 详细信息

针对固废基胶凝材料需水量高、包裹性差导致固废基混凝土坍落度损失大的问题,采用功能型大单体乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚(EPEG)与丙烯酸(AA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)在常温(10~25℃)下聚合反应,制得固废基胶凝材料专用聚羧酸减水剂PCA-Ⅱ,并对其分子结构和分子质量进行了红外光谱和凝胶色谱分析。试验结果表明,其最佳工艺参数为:酸醚比2.2、酯醚比2.6、次磷酸钠与大单体的摩尔比为0.4。经固废基混凝土试配验证表明,掺该减水剂混凝土的和易性与保坍性良好,浆体饱满,同时对固废基混凝土的水化产物进行SEM测试,分析了PCA-Ⅱ对固废混凝土的作用原理。

关键词：聚羧酸减水剂固废基胶凝材料表征和易性

固废基胶凝材料在干旱地区公路基层中的路用性能研究

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中国建材科技 2023年第4期32卷 86-88,49页

作者：张军林杨艳春王亚平武旭魏定邦王海林秦宏涛邵敏刚王亚鹏李登科王晓琴甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司甘肃兰州730030 甘肃省交通投资管理有限公司甘肃兰州730030 中国铁路兰州局集团有限公司兰州工务机械段甘肃兰州730020

针对水泥稳定材料引起的基层开裂及缓凝时间短的问题,采用粉煤灰、矿渣粉、脱硫石膏、电石渣为主要原料,配制道路水稳层路用胶凝材料,代替缓凝硅酸盐水泥。结果表明,固废基胶凝材料凝结时间相较水泥延迟了2h,其7d和28d抗折、抗压强度均... 详细信息

针对水泥稳定材料引起的基层开裂及缓凝时间短的问题,采用粉煤灰、矿渣粉、脱硫石膏、电石渣为主要原料,配制道路水稳层路用胶凝材料,代替缓凝硅酸盐水泥。结果表明,固废基胶凝材料凝结时间相较水泥延迟了2h,其7d和28d抗折、抗压强度均满足规范要求;固废基稳定混合料14d及28d无侧限抗压强度与水泥稳定混合料7d及28d基本相等,同时28d冻融循环残留强度与30次抗硫酸盐耐腐蚀系数均大于85%,高于水泥稳定材料;固废基稳定混合料90d时试验段贯通裂缝数量4~5条,小于水泥稳定混合料数量的1/7。

关键词：固废基胶凝材料水稳层抗压强度膨胀率路用性能

基于交流阻抗技术的固废基胶凝材料水化机理研究

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基于交流阻抗技术的固废基胶凝材料水化机理研究

作者：申晓玮内蒙古工业大学

学位级别：硕士

随着我国工业化进程的加快,自然资源大量消耗、固体废弃物不断堆存、二氧化碳排放量超标等问题相继出现,成为阻碍社会绿色发展的主要因素。如何有效利用固体废弃物,发挥它们潜在的价值,减少对环境的污染,成为了目前亟待解决的问题。本... 详细信息

随着我国工业化进程的加快,自然资源大量消耗、固体废弃物不断堆存、二氧化碳排放量超标等问题相继出现,成为阻碍社会绿色发展的主要因素。如何有效利用固体废弃物,发挥它们潜在的价值,减少对环境的污染,成为了目前亟待解决的问题。本文采用煤矸石、电石渣、脱硫石膏为主要原料,制备出性能优良的固废基胶凝材料。通过对胶凝材料的水化机理进行研究,证实了利用工业固废制备固废基胶凝材料的可行性。交流阻抗技术作为一种无损检测方法,在研究胶凝材料水化及微观结构发展中的应用越来越广泛。本文以交流阻抗技术为主要研究方法,分析了固废基胶凝材料的水化程度与微观结构演化规律。主要研究内容与结论如下:（1）以煤矸石、电石渣、脱硫石膏为原材料制备固废基胶凝材料,并对其进行力学性能测试及水化产物测试,测试结果表明:水胶比为0.47的固废基胶凝材料在水化3d时的抗压强度为52.52MPa,达到水化28d抗压强度的83.13%;固废基胶凝材料的主要矿物成分为硫铝酸钙（CAS）、硅酸二钙（CS）、硫酸钙（Ca SO）,CAS的水化为胶凝材料提供早期强度,CS的水化可以提高胶凝材料水化后期的抗压强度。（2）以不同水胶比、不同水化龄期为研究变量,对固废基胶凝材料进行交流阻抗测试,建立能表征胶凝材料水化程度的等效电路模型,研究不同阻抗参数值的变化规律;结合水化热和化学结合水测试结果,探究不同阻抗参数值与水化程度的关系。研究发现:随着龄期的增加,交流阻抗曲线中的高频半圆弧不断扩大并向右移动,阻抗参数值R和R随着水化龄期的延长逐渐增大,CPE随着水化时间的增加逐渐降低;阻抗参数值与固废基胶凝材料的抗压强度、累积水化放热量、化学结合水量有较好的相关性。（3）基于固废基胶凝材料的微观结构建立相应的等效电路模型,以不同水胶比、不同水化龄期为变量,研究不同阻抗参数值的变化规律;对不同水胶比、不同水化龄期的固废基胶凝材料进行微观形貌测试与孔结构测试,探究阻抗参数与孔隙结构参数的关系。研究发现:阻抗参数值R/R、C随水化龄期的增加不断降低,R与R则呈现相反的变化趋势;阻抗参数值R与最可几孔径和孔隙率的乘积呈指数相关,阻抗参数值R/R与孔隙率呈线性相关。（4）基于差分整合移动平均自回归模型（ARIMA）,对不同水胶比固废基胶凝材料的阻抗参数值、化学结合水量以及孔隙率进行模型验证与预测。分析发现,试验值与预测值的平均相对误差均在5%以内,预测结果精度较高且符合实际变化规律。

关键词：固废基胶凝材料交流阻抗技术水化程度微观结构 ARIMA模型

高强喷射固废基胶凝材料混凝土的配制及性能研究

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高强喷射固废基胶凝材料混凝土的配制及性能研究

作者：朴世玮河北工程大学

学位级别：硕士

近年来,随着气膜钢筋混凝土结构被引入国内,扩大了喷射混凝土技术的应用领域。在过去,喷射混凝土大多用于隧道等地下工程的支护,以及一些混凝土工程的快速修补。目前,其可以作为重要的结构层,在气膜钢筋混凝土结构中发挥作用,并取得了... 详细信息

近年来,随着气膜钢筋混凝土结构被引入国内,扩大了喷射混凝土技术的应用领域。在过去,喷射混凝土大多用于隧道等地下工程的支护,以及一些混凝土工程的快速修补。目前,其可以作为重要的结构层,在气膜钢筋混凝土结构中发挥作用,并取得了良好的工程和社会效益。随着结构跨度、高度不断增大,对喷射混凝土的强度提出了更高的要求。本文使用由工业生产中的固体废弃物制备而成的固废基胶凝材料,设计一种高强喷射固废基胶凝材料混凝土,用于气膜钢筋混凝土结构,可以有效利用工业废渣,降低喷射混凝土制作的原始成本,实现资源的可再生利用,降低对环境的污染。本文分析了高强喷射固废基胶凝材料混凝土性能的影响因素。探究水胶比、水泥掺量和胶砂比(胶凝材料与骨料比)等因素对固废基胶凝材料混凝土坍落度以及1d、3d、28d龄期力学性能的影响。结果表明,掺入水泥对固废基胶凝材料混凝土1d强度的提高尤为重要,当水泥掺量大于20%时,固废基胶凝材料混凝土各个龄期强度都满足气膜钢筋混凝土结构工程设计要求;水泥掺量增多时,坍落度随之减小;采用低水胶比时,混凝土28d龄期强度得到明显提高,而混凝土早期强度则无明显变化;坍落度随水胶比和胶砂比增大而增大。采用均匀设计试验法,对高强喷射固废基胶凝材料混凝土配合比进行设计。选取水泥掺量、胶砂比、水胶比和减水剂掺量作为均匀设计试验方案的四个因素,测试高强喷射固废基胶凝材料混凝土的坍落度以及各龄期力学性能,并对试验数据进行了回归分析,采用逐步回归分析的方法,得到坍落度、各龄期抗压强度以及劈裂抗拉强度的回归方程,为高强喷射固废基胶凝材料混凝土配合比设计及应用提供依据和参考。最后,进行高强喷射固废基胶凝材料混凝土工程应用试验研究。在生命学院实践基地项目中,对设计的高强喷射固废基胶凝材料混凝土进行实体喷射试验。混凝土的喷射状态良好,经测试力学性能达到工程设计要求,表明研制的高强喷射固废基胶凝材料混凝土在气膜钢筋混凝土结构工程中可正常使用,为其它项目以及研究提供理论依据和技术支持。

关键词：固废基胶凝材料高强混凝土喷射混凝土力学性能坍落度

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喷射固废基胶凝材料混凝土配合比研究与应用

喷射固废基胶凝材料混凝土配合比研究与应用

作者：秦琳河北工程大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国工业的不断发展进步,社会经济得到了很大的提升,与此同时,工业固体废弃物的产量也在与日俱增。为了积极响应国家的环保政策,消纳大量堆积的工业固体废弃物,学者研究发现,解决这些工业固体废弃物的有效措施就是将其用于... 详细信息

近年来,随着我国工业的不断发展进步,社会经济得到了很大的提升,与此同时,工业固体废弃物的产量也在与日俱增。为了积极响应国家的环保政策,消纳大量堆积的工业固体废弃物,学者研究发现,解决这些工业固体废弃物的有效措施就是将其用于生产混凝土。本文采用新型材料——固废基胶凝材料代替水泥来制备混凝土。依据河北工程大学生命学院教育实习基地项目,项目采用喷射混凝土技术,对混凝土坍落度要求较高,故本文在制备全固废基胶凝材料混凝土的基础上,结合均匀设计方法,进行喷射固废基胶凝材料混凝土配合比设计,随后进行线性回归分析,得到最佳配合比,并应用到项目当中。结合项目要求,分析水胶比、胶砂比、粉煤灰掺量、砂子种类等因素,筛选出影响喷射固废基胶凝材料混凝土坍落度和抗压强度的主要因素,得到配合比中各组分的大致范围,其中水胶比范围为0.36～0.44,胶砂比范围为0.24～0.32,粉煤灰掺量范围0%～16%。试验采用均匀设计法进行喷射固废基胶凝材料混凝土配合比设计,并结合SPSS分析软件对试验数据进行处理,得到喷射固废基胶凝材料混凝土的工作性和不同养护时间的强度回归方程,分析各个因素对其性能的影响程度和趋势,并确定一组各方面性能良好且满足施工要求的配合比。对喷射固废基胶凝材料混凝土试块进行劈裂抗拉试验,研究混凝土强度的增长幅度与一般混凝土规律的差距。试验设计不同温度和养护条件下的喷射固废基胶凝材料混凝土,研究温度和湿度的变化对混凝土的不同龄期抗压强度的影响。

关键词：工业固废固废基胶凝材料均匀设计喷射混凝土配合比设计