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煤矸石灌浆材料的水化反应机理

矿产综合利用 2007年第2期 43-45页

作者：张义顺王凯朱伶俐河南理工大学河南焦作454000 华东交通大学江西南昌330013

对煤矸石灌浆材料的水化机理进行了分析,发现浆材的水化物主要为CSH凝胶、CH晶体、水化铝酸钙以及水化硫铝酸钙(AFt)等,同时还有未水化的活性矿物晶相,可以保证结石体强度有继续增大的趋势。结果表明,煤矸石采用低温煅烧、机械活化、化... 详细信息

对煤矸石灌浆材料的水化机理进行了分析,发现浆材的水化物主要为CSH凝胶、CH晶体、水化铝酸钙以及水化硫铝酸钙(AFt)等,同时还有未水化的活性矿物晶相,可以保证结石体强度有继续增大的趋势。结果表明,煤矸石采用低温煅烧、机械活化、化学活化、晶种活化等活性激发措施后,再加入ZGW复合激发剂,适合作为灌浆材料。

关键词：煤矸石灌浆材料水化反应机理矿物晶相

CFB灰-钢渣粉-矿渣-脱硫石膏全固废公路下伏采空区注浆材料特性研究

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中国公路学报 2024年第6期37卷 193-206页

作者：肖杰刘财壮刘志勇何建刚常锦张红日长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 山西省交通科技研发有限公司黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室太原山西030006 交通运输部公路科学研究所道路结构与材料交通运输行业重点实验室北京100088 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 湖南人健宝固高新科技发展有限公司湖南长沙410201 长沙学院土木工程学院湖南长沙410022 广西交科集团有限公司广西南宁530007

为解决传统水泥基注浆材料成本高、能耗和污染大等问题,基于固废材料协同效应,以CFB粉煤灰(CFBFA)、钢渣微粉(SS)、高炉矿渣(BFS)和脱硫石膏(FGD)为原材料制备新型绿色环保的公路路基及桥隧下伏采空区全固废注浆材料。通过系列室内试验... 详细信息

为解决传统水泥基注浆材料成本高、能耗和污染大等问题,基于固废材料协同效应,以CFB粉煤灰(CFBFA)、钢渣微粉(SS)、高炉矿渣(BFS)和脱硫石膏(FGD)为原材料制备新型绿色环保的公路路基及桥隧下伏采空区全固废注浆材料。通过系列室内试验,研究了不同CFBFA掺量(80%、60%、50%、40%、20%)、水固比(1∶1.3、1∶1.4、1∶1.5、1∶1.6)及SS与BFS质量比(8∶2、6∶4)等因素对浆料的密度、流动度、析水率、结石率以及结石体单轴抗压强度(UCS)的影响,并结合XRD、TG、SEM等微观试验,分析了水化作用机理。研究结果表明:水固比相同时,随CFBFA掺量的增加,浆料流动度、结石率增大,而密度、析水率和UCS减小;原材料配比相同时,随水固比增大,浆料析水率增加,流动度、密度、结石率及UCS减小;水固比与CFBFA掺量相同时,随SS与BFS比值增大,浆料密度与析水率增大,流动度、结石率与UCS减小;CFBFA掺量、水固比对浆料工作性能的影响均显著,且CFBFA、BFS掺量对UCS影响大;结石体28 d UCS试件中仅有A1组的小于0.6 MPa,且最大值达16.71 MPa。综合考虑浆料工作、力学性能,同时结合经济性,提出了公路路基、桥隧下伏采空区注浆材料的施工建议配合比。浆料水化产物主要为C—S—(A)—H、AFt及Ca(OH)2,减小水固比、增加SS与BFS掺量、提高试件养护龄期均可使水化产物(C—S—(A)—H、AFt)数量增多,试件更密实,UCS更高,且BFS掺量增加有助于Ca(OH)2二次水化和AFt等水化产物的生成。实际应用中,通过调整CFBFA、SS、BFS与FGD全固废注浆材料配合比,其工作性能及UCS均能满足相关规范的要求,用于采空区注浆是切实可行的。

关键词：路基工程 CFB灰-钢渣粉-矿渣水化反应机理注浆材料

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粉煤灰胶凝性能的探讨

金属矿山 2003年第6期32卷 48-52页

作者：胡家国古德生郭力中南大学

详细分析了粉煤灰的物理性质、化学性质及物理化学性质对其胶凝性能的影响 ,并从热力学及水化反应机理等多方面对其胶凝性能进行了较详细的探讨 ,得出了粉煤灰确实具有较高活性和较强水化反应能力的结论 ,为粉煤灰利用、特别是为粉煤灰... 详细信息

详细分析了粉煤灰的物理性质、化学性质及物理化学性质对其胶凝性能的影响 ,并从热力学及水化反应机理等多方面对其胶凝性能进行了较详细的探讨 ,得出了粉煤灰确实具有较高活性和较强水化反应能力的结论 ,为粉煤灰利用、特别是为粉煤灰取代部分水泥用作矿山充填胶凝剂提供了理论基础。

关键词：粉煤灰胶凝性能物理性质化学性质热力学水化反应机理矿山充填胶凝剂

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金山店铁矿全尾砂胶结充填体性能试验研究

黄金 2011年第12期32卷 31-35页

作者：陈丽宋卫东鲁炳强王水平北京科技大学土木与环境工程学院武汉钢铁集团矿业有限责任公司金山店铁矿

采用普通水泥和其他两种固结剂为胶结材料对金山店铁矿全尾矿进行了胶结对比试验。对不同的养护龄期、料浆浓度及灰砂比下胶结体的单轴抗压强度进行测定,由此分析养护龄期、料浆浓度及灰砂比对胶结体抗压强度影响。最后,通过对不同龄期... 详细信息

采用普通水泥和其他两种固结剂为胶结材料对金山店铁矿全尾矿进行了胶结对比试验。对不同的养护龄期、料浆浓度及灰砂比下胶结体的单轴抗压强度进行测定,由此分析养护龄期、料浆浓度及灰砂比对胶结体抗压强度影响。最后,通过对不同龄期、料浆浓度及灰砂比的充填试样进行SEM扫描试验,分析各因素对生成水化物的影响,对充填体反应机理进行了探讨,为金山店铁矿充填采矿参数的选取提供了有益的依据。

关键词：全尾矿胶结充填单轴抗压强度水化反应机理

具有膨胀特性膏体充填材料的物理力学特性试验研究

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具有膨胀特性膏体充填材料的物理力学特性试验研究

作者：张建功太原理工大学

学位级别：硕士

目前采空区膏体充填是解决煤矿开采引起的地表沉陷、破坏最有效的方法之一。膏体充填不仅可以改善煤矸石、‘粉煤灰等固体废弃物无序堆积对环境污染的影响,还可以解放村庄及建筑物下大量压煤的问题。膏体充填材料作为充填技术的核心,对... 详细信息

目前采空区膏体充填是解决煤矿开采引起的地表沉陷、破坏最有效的方法之一。膏体充填不仅可以改善煤矸石、‘粉煤灰等固体废弃物无序堆积对环境污染的影响,还可以解放村庄及建筑物下大量压煤的问题。膏体充填材料作为充填技术的核心,对充填体力学性能的优劣、充填成本的高低及充填开采控制地表沉陷的效果起着关键性作用。为此,论文通过实验室试验、理论分析及数值模拟的方法,围绕具有膨胀特性膏体充填材料的工作性能及力学特性进行了系统的研究。主要研究内容及结果如下：(1)根据采空区顶板岩层的变形破坏规律与理论,得出充填体的早期强度至少达到0.15MPa才能满足其保持自稳及有效支护直接顶的要求;对采用长壁间隔充填法充填体的后期强度,根据条带开采煤柱承载能力的计算方法,提出充填体的后期强度应在保持顶板稳定性的条件下根据充填体在采空区所受的上覆岩层载荷相匹配。为满足膏体料浆的泵送需求其坍落度应达到12cm以上,泌水率应控制在1.4%—-3.2%。作为粗骨料的煤矸石颗粒其最大粒径要求小于25mmm,其中小于5mm的颗粒比重要不小于40%的级配要求。(2)研制出以煤矸石、粉煤灰、水泥、膨润土及部分化学激发剂为主的具有膨胀特性的膏体材料,通过XRD、SEM等化学分析方法,对不同养护龄期(8h、1d、7d、28d)下的膏体试件进行微观水化机理研究。分析了膏体材料中不同膨润土掺入比膨胀率随时间的变化关系,以及膏体材料的力学强度、膨胀率与膨润土掺量之间的关系。(3)设计了煤矸石、粉煤灰、水泥、辅助材料和膨润土的配比试验,通过系统的力学试验(单轴压缩、单轴拉伸、剪切),得到膨胀特性膏体充填材料的最优配比。结果表明：水泥是影响膏体材料强度的关键因素,粉煤灰对膏体材料不同龄期的强度贡献较小;膏体材料膨胀率随膨润土掺量的增加呈上升趋势,当掺量大于60%,其力学强度与流动性会受到很大影响;(4)运用FLAC3D模拟软件分析了充填体的不同充填参数对采空区顶板及上覆岩层的垂直应力和垂直位移的影响,以及对塑性区破坏范围。得出随着膏体材料充填率的不断增加,采空区顶板垂直应力逐渐增大,而顶板的垂直位移不断减小。

关键词：膏体材料水化反应机理膨胀率力学性能

改性镁渣基复合胶凝材料的水化特性和矿山充填应用

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改性镁渣基复合胶凝材料的水化特性和矿山充填应用

作者：孙伟吉西安科技大学

学位级别：硕士

针对膏体充填开采所面临的充填成本高、材料短缺等问题,需积极寻求性能优良且环保的新型固废胶凝材料替代水泥制品,以降低矿山充填成本。本文选择皮江法炼镁工艺过程中产生的镁渣为基础材料,通过镁渣源头改性工业试验获得水化活性高、... 详细信息

针对膏体充填开采所面临的充填成本高、材料短缺等问题,需积极寻求性能优良且环保的新型固废胶凝材料替代水泥制品,以降低矿山充填成本。本文选择皮江法炼镁工艺过程中产生的镁渣为基础材料,通过镁渣源头改性工业试验获得水化活性高、不粉化且硬度大的块渣,制备以改性镁渣为主的矿用胶凝材料,从大宗固废资源循环利用、环境保护和多固废协同处置为出发点,制备全固废膏体充填材料。通过室内试验成功制备了改性镁渣基复合胶凝材料,在此基础上进行改性镁渣基膏体充填材料(MCGB)的配比优化,并对其力学性能和流动性进行试验研究,于2021年4月在麻黄梁煤矿进行充填工业试验示范工程并成功应用。因此,该新型矿用胶凝材料的研发在提升煤矸石、粉煤灰等大宗固废利用率的同时,也为麻黄梁煤矿实现了绿色无害化条带式充填开采,具有良好的经济效益、环境效应和社会效应。论文以改性镁渣为基础制备了改性镁渣基矿用复合胶凝材料,通过宏观试验、细观试验、现场工业试验等技术手段分析研究,得到以下主要结论:(1)改性镁渣具有与硅酸盐水泥相近的化学成分和矿物相(β-C2S),可完全替代硅酸盐水泥用于采空区充填,是一种潜在的新型胶凝材料。(2)利用改性镁渣、粉煤灰制备的二元矿用复合胶凝材料,由于改性镁渣自身水解产生大量碱性水化产物,诱导粉煤灰发生火山灰反应,形成富含SiO44-、Ca2+、HSiO43-等多离子反应体系参与水化反应,生成以C-S-H凝胶、Ca(OH)2、AFt(AFm)和其它硅酸盐为主的水化产物,净浆试件养护28d龄期的单轴抗压强度超10MPa,完全适用于采空区充填,同时还可以协同处置煤矸石、粉煤灰等大宗固废资源,具有良好的经济效益。(3)MCGB试件养护28d龄期的单轴抗压强度均超2.761 MPa,最高抗压强度高达5.884MPa,标准坍落度超19cm,泌水率介于1.27～4.82%,可泵时间超4小时,各工作性能指标均满足矿山充填的强度与流动性要求。其次,MCGB试件各龄期的抗压强度整体上随改性镁渣含量的增加而增加,随粉煤灰含量的增加呈先增加后减小的变化。(4)在麻黄梁煤矿的充填工业试验示范工程应用中,新鲜充填料浆静置2～4小时后料浆无明显分层,标准坍落度大于180mm,表层泌水率小于3%,井下充填体固化28d的抗压强度为6.23MPa,完全满足麻黄梁煤矿充填的强度与流动性要求。相比使用普通硅酸盐水泥用于矿山充填,该新型胶凝材料的使用至少每年可以为麻黄梁煤矿节省4600万元以上的充填成本。

关键词：改性镁渣新型矿用胶凝材料水化反应机理协同反应充填工业试验

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高掺量铜尾矿加气混凝土制备及性能研究

高掺量铜尾矿加气混凝土制备及性能研究

作者：申盛伟湖北大学

学位级别：硕士

根据我国"十三五"规划所提出对大力发展循环经济的迫切要求,加强工业固体废物综合处置与资源化利用,推动绿色建材产业的发展,已成为当前形势下的重要任务。在众多工业固体废物中,有色金属尾矿的生成率最高,堆存量庞大,给生态环境乃至整... 详细信息

根据我国"十三五"规划所提出对大力发展循环经济的迫切要求,加强工业固体废物综合处置与资源化利用,推动绿色建材产业的发展,已成为当前形势下的重要任务。在众多工业固体废物中,有色金属尾矿的生成率最高,堆存量庞大,给生态环境乃至整个社会带来了巨大危害。而加气混凝土作为新型节能墙体材料,不仅具有轻质、保温等诸多特性,而且能大量消纳工业固体废物,发展和应用前景较为广阔。因此,将有色金属尾矿用于制备加气混凝土,能有效提高金属尾矿的资源化水平,同时能产生良好的综合效益。本文以有色金属尾矿中最具代表性的铜尾矿为研究对象,通过加气混凝土的制备试验,重点研究了铜尾矿特性、掺量对加气混凝土配料设计与工艺参数的影响,并对制品的气孔特性、抗压强度、体积密度、耐水性及保温性能进行测试分析。研究表明,铜尾矿与河砂共混研磨20min能有效提高微粉反应活性,所制备B06级加气混凝土力学性能符合GB/T 11968-2006的要求。优化后的最佳原料配比为:铜尾矿(CT-H)50%,河砂10%,生石灰25%,水泥10%,石膏5%,发气剂0.08%,硅酸钠1.0%,稳泡剂1.0%;最佳工艺参数为:水料比0.55,浇注温度55℃,静停养护温度50℃、静停时间4h,蒸压养护温度]85℃(1.1MPa)、恒压时间8h。通过研究不同容重级别加气混凝土的气孔特性,主要得出:较高的体积密度和均匀的气孔结构能提高制品的抗压强度;孔隙率较大、气孔分布均匀、闭合孔数量较多有利于提高制品保温性能;孔隙率越高,气孔结构越差,制品吸水率越高,耐水性越差;稳泡剂的适量掺入能够优化气孔特性,进而提高制品综合性能。通过微观测试与分析可知,铜尾矿加气混凝土中的主要水化产物有结晶度较低的CSH(B)、托贝莫来石、铝代托贝莫来石及大量的无定型凝胶,它们通过相互交织并紧密结合未反应的颗粒,构成了孔间壁结构。由于铜尾矿中活性矿物含量较少,导致高掺量铜尾矿加气混凝土内水化产物总量不足,无法形成较好的水化产物体系,降低了制品的综合物理性能。

关键词：铜尾矿活性激发加气混凝土气孔特性水化反应机理

铜尾矿与陶瓷抛光泥复合蒸压加气混凝土的制备及性能研究

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铜尾矿与陶瓷抛光泥复合蒸压加气混凝土的制备及性能研究

作者：陈坤湖北大学

学位级别：硕士

随着工业化与城镇化的不断推进,越来越多的矿产资源被开发。由于现有采矿工艺与设备不完善,矿山开采产生大量工业固体废弃物。大量的工业固体废弃物没有达到有效利用,对资源和环境是一种巨大的浪费与破坏。为了解决这一问题,采用当下排... 详细信息

随着工业化与城镇化的不断推进,越来越多的矿产资源被开发。由于现有采矿工艺与设备不完善,矿山开采产生大量工业固体废弃物。大量的工业固体废弃物没有达到有效利用,对资源和环境是一种巨大的浪费与破坏。为了解决这一问题,采用当下排放量较大、处理工艺复杂的铜尾矿为研究目标,进行铜尾矿制备新型建筑材料的应用研究。在铜尾矿制备蒸压加气混凝土的基础上,添加工业固体废弃物陶瓷抛光泥与铜尾矿复合制备蒸压加气混凝土,以改善铜尾矿作为单一硅质材料制备蒸压加气混凝土中存在的强度偏低的问题。此研究可以有效的解决铜尾矿与陶瓷抛光泥资源浪费与污染环境的问题,还能为社会带来新的效益。本文采用铜尾矿与陶瓷抛光泥作为主要研究对象,通过蒸压加气混凝土的制备实验,重点研究铜尾矿与陶瓷抛光泥的颗粒级配、掺加量对蒸压加气混凝土性能的影响,探讨铜尾矿与陶瓷抛光泥在制备蒸压加气混凝土时的工艺参数,通过对砌块进行抗压强度、绝干密度、孔结构等宏观性能测试以及XRD、SEM等微观性能测试,着重分析铜尾矿与陶瓷抛光泥制备蒸压加气混凝土的形成机理,为铜尾矿与陶瓷抛光泥大量生产蒸压加气混凝土提供理论支持。试验结果表明,通过机械粉磨铜尾矿与陶瓷抛光泥可以有效的提高体系内硅质材料的活性SiO2的含量,选择铜尾矿与陶瓷抛光泥粉磨时间为20min时,得到抗压强度较高的蒸压加气混凝土砌块,物理性能均符合国家标准。对原材料进行配比优化与生产工艺优化试验,原材料质量百分比例为铜尾矿:陶瓷抛光泥:水泥:石灰:石膏为40:25:10:22:3,发气剂质量分数为0.1%,生产工艺中水料比与水温分别为0.65、50℃,静停制度中养护温度、养护时间分别为50℃、4h,蒸压养护制度中养护温度与时间分别为175℃、8h,制得的砌块力学性能最佳,生产能耗低。通过对蒸压加气混凝土砌块进行抗压强度、干燥收缩、保温性能以及干湿循环性能研究,得出影响砌块宏观性能的主要因素为其孔隙率。砌块孔结构致密均匀分布有利于砌块的抗压强度,同时,这些气孔相互闭合不互通时,砌块的保温性能与抗干燥收缩得到提高;相反,砌块的孔隙率高、孔结构分布紊乱、气孔大小不均一、闭合孔洞较少时,砌块的各项物理性能均较差。利用XRD与SEM对蒸压加气混凝土砌块进行微观性能测试,分析其结果可知:砌块的主要矿物相为反应生成结晶程度较高、硬度较大的托贝莫来石、铝代托贝莫来石以及结晶度较低的水化硅酸钙与不定型絮状的凝胶等产物与未反应的石英组成,针状或片状的托贝莫来石、铝代托贝莫来石与未反应的石英相互穿插交织,形成致密的孔结构,絮状凝胶物质将这些物质牢固粘接形成整体,使砌块的宏观性能抗压强度、耐久性能等得到提高。

关键词：铜尾矿陶瓷抛光泥蒸压加气混凝土耐久性能孔结构水化反应机理

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不宜盲目发展粉煤灰“免烧砖”之我见

砖瓦世界 2006年第11期 25-31页

作者：李庆繁抚顺市墙改办

1 前言根据国家标准(GB/T18963-2003)之规定,粉煤灰'免烧砖'应称作'自(然)养(护)粉煤灰砖'.下面仍以习惯,将'自养粉煤灰砖'简称'免烧砖'.

关键词：免烧砖自然养护性能指标行业标准养护条件养护制度非烧结砖水泥制品养护部颁标准粉煤灰制品水化硫铝酸钙硅酸盐砖粉煤灰砖烟灰砖水化反应机理