磷石膏生产墙体材料可行性研究

通过正交试验获得磷石膏—矿渣—粉煤灰—石灰—水泥胶凝体系的优化配合比为磷石膏∶矿渣∶粉煤灰∶生石灰∶水泥=30∶25∶24.5∶10.5∶10,并通过XRD、SEM微观分析手段和宏观测定强度的方法探讨了养护制度对该胶凝体系性能的影响。研究结果表明:该胶结料90℃下蒸养7 h,然后自然养护,28 d抗压强度高达43.9MPa,凝结时间正常,耐水性良好。胶结料强度随养护温度的升高而增加;90℃下,胶结料强度随蒸养时间的增加而增加,此温度下蒸养13 h所得制品,7 d抗压强度便达到39.6 MPa。利用最优配比成型的免烧砖能达到非烧结粘土砖15级的要求。     

基于紧密堆积理论的风积沙-再生复合微粉UHPC配合比设计及验证

利用再生复合微粉和风积沙，分别部分取代水泥和天然河砂制备超高性能混凝土.基于紧密堆积理论，采用修正的安德森模型对UHPC胶凝材料和细骨料的颗粒配比进行计算，得到紧密堆积状态下UHPC颗粒的计算配比.通过正交试验分析再生复合微粉、风积沙、钢纤维、水胶比和胶砂比5种因素分别对UHPC的流动度、抗压强度和抗折强度的影响，结合试验结果确定5种因素的最优组合：再生复合微粉掺量为10%～15%(质量分数),风积沙掺量为30%(质量分数),钢纤维掺量为2.5%(体积分数),水胶比为0.16,胶砂比为0.8～1.1.试验最优组合与计算配比结果吻合程度较好，验证了修正的安德森模型用于此环保型超高性能混凝土配合比设计的适用性和准确性.     

低水胶比对复合胶凝体系水化特性和动力学影响研究

低水胶比复合胶凝体系的水化机理和水化行为较普通水胶比胶凝体系存在一定差异,该条件下传统的水化结论往往不再适用.以不同低水胶比水泥-粉煤灰-矿渣复合胶凝体系为研究对象,通过测试净浆试件7d水化热,结合水化动力学模型探明了低水胶比、矿物掺合料掺量对其水化行为和水化机理的影响,并通过透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析了低水胶比复合胶凝体系的水化产物差异.研究结果表明：水胶比为0.2、粉煤灰-矿渣复掺量小于50%时,复合胶凝体系早期和后期的放热速率无明显差异,此时复掺粉煤灰-矿渣对水泥水化存在一定促进作用,当水胶比增至0.25和0.3时,复掺粉煤灰-矿渣在10～17h抑制了水泥水化;当水胶比由0.3降低至0.2时,胶凝体系最大放热速率呈增大趋势,且水化过程由NG-I-D改变为NG-D,不再经历相边界反应;水化至28d时,水化硅酸钙(C-S-H)的形貌随着水胶比的降低,由纤维状向球状转变.     

基于RSM的胶结充填体强度回归及料浆寻优研究

为了提升充填料浆性价比,针对多种骨料混合充填类矿山开展料浆优化配比研究。首先,根据骨料物化性质,采用Talbol理论分析碎石-棒磨砂的最大堆积密实度并确定碎石与棒磨砂这2种材料的最优配比范围;然后,根据响应面法(RSM)提供的中心复合试验方案进行17组配比试验,构建强度为响应值的回归模型,揭示料浆质量分数、碎棒比(碎石与棒磨砂的质量比)和胶砂比(水泥和骨料的质量比)单一或交互作用对充填体强度的影响机制。最后,采用目标规划法对充填料浆配合比寻优。研究结果表明:强度对单一因素的响应极敏感,对因素交互的响应具有显著性;在因素交互下,早期强度对料浆质量分数和胶砂比交互作用敏感,中期强度受碎棒比和胶砂比的交互作用影响大,料浆质量分数和碎棒比的交互作用对后期强度影响显著;考虑性价比的料浆最优配合比是料浆质量分数为77%,碎棒比为2.33,胶砂比为1:5,该配合比满足金川二矿区输送与充填强度设计标准。     

利用原状磷石膏制备石膏基复合胶凝材料的力学性能

以未经处理的原状磷石膏制备磷石膏基复合胶凝材料,测试磷石膏基复合胶凝材料的力学性能,考察生石灰的掺量、水灰比以及成型压力对磷石膏基复合胶凝材料力学性能的影响。结果表明:当生石灰掺量为4%时,磷石膏-矿渣复合胶凝材料具有较好的力学性能,矿渣微粉对磷石膏-粉煤灰复合胶凝材料的力学性能有增强作用。对于磷石膏-矿渣-炉渣复合胶凝材料,当成型压力超过3 MPa时,制备的材料力学性能明显下降。同浇注成型试样相比较,在5 MPa成型压力下的压实成型试样,材料孔隙率提高,特别对于200 nm以上孔所占体积分数来说,其所占体积分数要远远高于浇注成型试样,导致了材料微观结构劣化,力学性能变差。     

毛乌素沙漠砂混凝土力学性能研究

设计正交试验,研究水胶比、粉煤灰掺量、砂率和沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土7 d、28 d、56 d抗压强度和28 d劈裂拉伸强度的影响,通过极差分析和方差分析确定了沙漠砂混凝土的最优配合比。研究结果表明:用沙漠砂替代中砂配制混凝土是可行的;综合考虑沙漠砂混凝土7 d、28 d、56 d抗压强度和28 d劈裂拉伸强度,沙漠砂混凝土的最优配合比为水胶比0.34、粉煤灰掺量10%、砂率30%、沙漠砂取代率30%,为沙漠砂在工程中的应用提供指导和借鉴。     

自密实混凝土收缩试验研究及收缩模型的建立

通过试验研究自密实混凝土自生收缩、干燥收缩的发展变化规律,所考察的配合比参数包括粉煤灰掺量、粉煤灰和矿渣复掺、水胶比、胶结料用量等.基于试验结果对已有的模型进行修订,给出适合自密实混凝土的收缩模型.结果表明:随着矿渣复掺比例的增大、水胶比的下降,自密实混凝土各龄期的自生收缩显著增大,而干燥收缩则有明显减小的趋势;两种收缩都有随胶结料总量的增大而增大的趋势.配合比因素对两种收缩的影响规律并不相同,有必要进行分别研究.本文给出的模型能较好地考虑自密实混凝土的特点,与试验结果吻合良好.     

用磷石膏粉煤灰生产胶结材研究

磷石膏、粉煤灰都属于固体废物.通过用磷石膏、粉煤灰、石灰及其它原料按一定配比加水制成料浆,稀释成一定浓度,注入模具成型,经蒸养、脱模、自然养护、烘干成为成品.利用以磷石膏和粉煤灰两种工业固体废物为主要原料生产的新型胶结材,生成水硬性胶结物,形成以三硫型钙矾石(AFt)为基本结构骨架、以硅酸钙凝胶(CSH)为粘结剂的微结构,生产内隔墙板或建筑吊顶等非承重结构内隔墙板.实验也确定了生产板材的磷石膏、粉煤灰最佳配比为120∶120.经蒸汽养护10 h即可脱模.经分析该生产工艺简单、达到需求标准、经济可行.     

矿渣—粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料

通过优化配比组分、粒级设计和使用外加剂,制备出一种高掺量矿渣、粉煤灰且使用水泥熟料较少的矿渣--粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料.研究了物料粉磨方式、石膏掺量、矿渣与粉煤灰的掺量及比例对复合高性能胶凝材料体系强度的影响,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)微观分析手段观察其微观结构和水化产物,阐明了复合胶凝材料活性与级配协同优化效应.复合胶凝材料胶砂水胶比为0.36时具有较好的流动度,胶砂试块养护28d抗压强度可以达到58.9MPa,抗折强度达到14.2MPa,并具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,配制的混凝土具有良好的抗碳化性能.     

粗磷尾矿胶结充填级配及料浆和易性规律研究

利用粗骨料进行高浓度胶结充填是矿业工程中的研究难点,也是前沿性研究课题。为高效利用粗磷尾矿以消除环境污染、土地占用以及采空区诱发的地质灾害等问题,以粗磷尾矿和粉煤灰为主要材料,首先通过SEM、ICP-MSICP-OES、XRD、激光粒度分析及其他标准测试手段对主要充填材料的物理特性、化学成分和矿物成分进行分析;然后利用Füller和Talbol最大密实度曲线理论对粗磷尾矿自然级配和不同破碎粒度磷尾矿级配进行研究;最后采用正交试验设计法及多元非线性回归法对充填料浆和易性规律进行研究。结果表明,粗磷尾矿和粉煤灰物理性能较差,但前者化学特性稳定,后者具有较强火山灰特性;-5 mm粒度破碎磷尾矿具有较优密实度;充填料浆坍落度均随胶砂比、质量浓度和水泥/粉煤灰增大而先增后减,其中胶砂比的影响程度最大;坍落扩散度均随胶砂比、水泥/粉煤灰增大而增大,随质量浓度增大而先增后减,其中质量浓度的影响程度最大;稠度均随胶砂比、质量浓度增大而减小,随水泥/粉煤灰增大而先增后减,其中质量浓度的影响程度最大,且坍落度、坍落扩散度和稠度与各因子之间存在显著非线性关系。     

多孔化学固沙砖的制备

为了解决化学固沙中固结层被风沙掩埋和掏蚀等缺点,提出以沙子为骨料,水玻璃为胶黏剂,在最优条件下制备出强度可达4 MPa的多孔固沙砖辅助化学固沙,并且联合植物固沙从根本上治理沙漠化的以沙治沙新观点.还考察了不同因素对材料性能的影响,探讨了水玻璃和AlCl3固化液反应的机理.     

硅线石免烧砖的研制

根据硅线石的耐火机理,采用硅线石并配以高铝矾土熟料、粘土、碳化砖添加剂、工业磷酸结合剂,研制了节能新型硅线石免烧砖。     

混凝土砂基透水路面砖制备及物理性能测试

推广砂基透水砖是实现沙漠沙资源化的有效途径.以烘干砂为主要骨料、高标号水泥为粘结剂并采用静压成型工艺,研制出一种预制透水孔的混凝土砂基透水路面砖,并对所研制的透水砖进行了物理性能测试和造价分析.结果表明:(1)所研制的混凝土砂基透水砖抗压强度超出我国建筑材料行业标准Cc60透水砖的要求,抗压强度可达100 MPa.(2)预设的透水孔使混凝土透水砖的透水性超过行业标准,而且透水孔上小下大,不易堵塞,不影响人行步道的舒适性.(3)根据透水砖的抗压强度、透水性、保水性、造价等方面综合考虑,选取细砂率70%、水灰比0.34、孔隙率2%、添加水性氯丁胶(AN)的第20组作为高强透水砖优选方案,选取细砂率85%、水灰比0.30、孔隙率1%、无添加剂的第22组作为常用广场透水砖优选方案,用于后续产业化开发研究.(4)增加粗骨料可显著提高透水砖的抗压强度,透水砖的细砂率可控制在70%~85%.(5)添加合适类型和剂量的添加剂可提高透水砖的抗压强度.(6)除了第7、11、12、19组造价偏高以外,其余组次造价都在60~100元/m2,与常规无砂混凝土透水砖价格接近,远小于市场上已有同类砂基透水砖的价格.     

高性能沥青路面混合料初始沥青用量的预估

对美国高性能沥青路面(Superpave)混合料体积设计规范中初始沥青用量的预估方法进行分析后发现：根据其在我国工程实践中计算得到的混合料初始沥青用量与试验得到的最佳沥青用量仍有一定误差．通过对Superpave不同最大公称粒径级配Sup-25，Sup-19，Sup-16和Sup-12．5试验数据的分析，对规范中预估公式中的系数提出了修正，并从矿料间隙率(VMA)的定义出发，考虑不同最大公称粒径对VMA的不同要求，提出了一种新的Superpave混合料初始沥青用量的预估方法和公式．     

脱碳粉煤灰-磷石膏蒸压砖的制备研究

采用经过浮选碳后的粉煤灰、工业废渣磷石膏、生石灰、骨料为原料制备蒸压砖。实验结果表明：含有残留浮选药剂的脱碳粉煤灰制备蒸压砖是可行的,当脱碳粉煤灰掺入量70％,磷石膏掺入量3％时,在自然养护3d,蒸压温度200℃,保温时间10h的工艺条件下制备蒸压砖,该制品抗压强度为17．5MPa．达到JC239-2001《粉煤灰砖》中MU15的强度指标要求。     

全砂土固结充填材料的性能研究

对全砂土固结充填材料的性能进行了试验研究.结果表明全砂土固结充填材料的强度标号达到525#普通水泥标准,抗折抗压比高于425#普通水泥.在充填料配比相同的条件下,全砂土固结体的强度是水泥胶结体强度的3～4倍,与普通水泥的水化产物相比,全砂土固结充填材料的水化产物有更多的钙矾石晶体和无定形物质.在相同的碳化条件下,全砂土固结体的残余强度是水泥胶结体残余强度的1.5倍.图4,表6,参4.     

储层粒度神经网络预测模型研究

国内外多年的研究表明,储层粒度特征值（d50）、非均质系数（d40=d90）是防砂设计的基础。常规获取粒度分布 范围的方法主要有激光粒度测试法（LDA）与筛析法（SA）,两种方法均需要通过岩芯粒度测试来获取数据,而在制定 开发井的完井防砂措施时往往没有实际开采层位的岩芯,只能参照探井粒度数据进行设计,从而导致较大的误差。针 对该问题,从测井的角度出发,开展了储层粒度与多种测井曲线的响应关系的研究,采用神经网络技术,建立了探井伽 马、密度测井项与实测粒度特征值三者样本库,训练出满足工程需要的学习网络,进而结合开发井测井资料,获得了整 个粒度纵向分布剖面,为防砂分层设计提供准确的基础数据支撑。目前,该方法在中国海上多个油田的分层防砂优化 设计中获得了成功应用,预测误差可控制在10% 以内。     

卵石、石灰岩机制砂对水泥胶砂流动度和强度影响

用机制砂替代天然砂是目前缓解天然砂极度短缺的有效途径之一。为探索卵石、石灰岩机制砂应用潜力,本研究测试了两种机制砂的基本材料性能;并控制两种机制砂为相同且较低的石粉掺量,测试其对胶砂性能的影响;同时分别测试两种机制砂在不同石粉掺量下对胶砂性能的影响。结果表明:不同岩性机制砂的基本材料性能各不相同,其中石粉掺量和级配的差异较大;在石粉掺量相同的情况下,卵石机制砂砂浆的抗折强度与抗压强度均高于石灰岩机制砂,但二者相差不大,且随着龄期的增加增幅逐渐减小;随着石粉掺量的增加,两种机制砂的流动度、抗折强度和抗压强度都呈现先增加后下降的趋势,且在石粉掺量为5%时抗折强度达到峰值,均在石粉掺量为10%时抗压强度达到峰值,石粉掺量在5%~10%时为最佳。     

全尺寸脉冲射流喷嘴的优选研究

对全尺寸脉冲射流喷嘴进行了优选研究,得到了四种最优尺寸关系。所得最优的全尺寸脉冲喷嘴的功率是同尺寸普通喷嘴的1.5倍。并通过冲蚀砂砖的实验研究,作了验证。     

PVA-ECC的最优配比及力学性能试验研究

考虑影响纤维增强水泥基复合材料（ECC）力学性能的关键因素,从抗压强度入手,基于水胶比、粉煤灰掺量、减水剂掺量等的变化,制作各批次的ECC立方体试件并进行抗压强度试验,探索ECC的力学性能随材料配比而变化的规律.研究结果表明,在其它因素都相同的条件下,PVA-ECC的立方体抗压强度随水胶比的增大而减小、随粉煤灰掺量的增加而减小、随减水剂掺量的增加先增大后减小.在普遍意义上,当水胶比为0.25、粉煤灰掺量为45％、减水剂掺量为0.5％时,PVA-ECC达到最优配比,此时立方体抗压强度达到最大.