煤矸石充填骨料替代品可行性研究

为解决华泰矿业有限公司地下采空区危害及煤矸石骨料不足的问题，通过现场调研、室内试验、理论分析，对煤矸石充填骨料替代品砂岩、页岩、钢渣的物化性能及其充填配比实验和胶结机理进行深入研究。结果表明，钢渣是合适的替代骨料，其胶结体具有较高的抗压和抗拉强度；推荐水泥∶粉煤灰∶钢渣＝1∶8∶15，质量分数Cw＝70％～72％，减水剂添加量为水泥与粉煤灰质量总和的0.5％～1.0％。应用于华泰矿业的结果表明，该技术是可行的，钢渣的利用率高达100％，充填体的抗压强度高达2.0 MPa，顶板最大下沉量仅1.207 mm，未发生地表塌陷，矿石回收率达82.37％。应用该技术可以充分回收“三下”煤炭资源，具有较高的经济效益。     

固结粉胶凝材料开发与胶结充填体强度试验

针对金川矿山开采面临的采矿经济与环保压力,利用酒钢低活性酸性矿渣,开展新型充填胶凝材料开发,获得称为固结粉的早强型新型充填胶凝材料。为了实现固结粉在金川矿山工业化应用,针对金川矿山废石、棒磨砂、戈壁砂和河沙等骨料,开展了4种充填骨料的固结粉胶结充填体抗压强度试验。结果表明,除了戈壁粗砂骨料胶结充填体3 d抗压强度小于设计抗压强度外,其他3种充填骨料的固结粉胶结充填体抗压强度均满足金川矿山安全采矿要求,说明早强型固结粉胶凝材料应用于金川矿山充填法采矿中能够替代水泥。     

碳纤维钢渣混凝土强度及导电性能研究

将碳纤维和钢渣复相导电组分加入到水泥基中制备成导电混凝土,不仅能起到增强的作用,而且还具有良好的导电性能.通过试验的方法,探讨了碳纤维含量不同的两组混凝土随钢渣掺量对抗压强度和电阻率的影响.试验结果表明:在碳纤维混凝土中加入一定量的钢渣,不仅能有效增加混凝土的抗压强度,而且能够改善纤维混凝土的导电性能.在不影响混凝土导电性能的条件下,通过掺加钢渣降低碳纤维的使用量,节约导电混凝土的材料成本.     

低碱度磨细钢渣混凝土的性能研究

对掺入磨细电炉氧化钢渣的混凝土的抗压强度及抗渗性、抗冻性、抗碳化等耐久性能进行了研究。结果表明:低碱度电炉氧化钢渣具有一定反应活性,适量磨细钢渣掺入混凝土中对混凝土抗压强度以及耐久性能无显著影响,但掺量以不超过20%为宜;将磨细钢渣与磨细粉煤灰或矿渣混掺可以发挥复合效应,提高掺合料的活性,改善混凝土的性能。     

膏体充填用矿渣--钢渣基胶结剂协同固化Pb2+

利用矿渣-钢渣基胶凝材料(简称冶金渣胶凝材料)代替传统充填料中使用的水泥作为胶结剂,掺入含铅尾砂制成胶结充填料试样,通过流动度和抗压强度表征其工作性能,通过Pb2+浸出质量浓度表征其固化效果,通过X射线衍射、红外光谱、差示扫描量热法等手段分析其物相组成,并与P·I 42．5硅酸盐水泥作对比.在相同条件下,冶金渣胶凝材料试样的流动度平均高出水泥50 mm,且28 d强度符合一般矿山3．0 MPa的要求.冶金渣胶凝材料试样28 d龄期铅浸出质量浓度低于地下水环境质量标准Ⅲ类水0．05 mg·L-1的限值,而水泥为0．1 mg·L-1左右.冶金渣固化铅性能优于水泥的机理在于冶金渣胶凝材料水化生成更多钙矾石.此外,冶金渣胶凝材料水化产物可能存在类沸石相,更有利于吸附固化Pb2+.     

钢渣对磷酸盐水泥基材料性能的影响机制

研究了利用钢渣制备磷酸镁水泥基材料的可行性,分析了钢渣对磷酸盐水泥基材料的凝结时间、水化特性、力学性能及微结构的影响机制.结果表明:钢渣对磷酸盐水泥性能的作用规律与粉煤灰相似.掺10%钢渣时,因钢渣引入的CaO及水化生成的氢氧化钙,使得磷酸盐水泥凝结硬化加快,且钢渣自身硬度在一定程度改善了硬化水泥浆体抗压强度;随钢渣掺量增加,起胶结作用的水化产物减少,整个体系孔隙增加、结构疏松,游离氧化钙还会使磷酸盐水泥基材料性能出现劣化.钢渣掺入在浆体中并未观察到新的水化产物,但较高掺量下体系微裂纹增多.     

活性粉末混凝土人行天桥试设计研究

活性粉末混凝土(RPC)是一种抗压强度高且韧性、耐久性好的水泥基复合材料,应用于人行天桥,具有经济、美观、耐久性好等特点。以主跨47 m的某人行天桥为原型,进行了RPC人行天桥试设计。分析结果表明,与钢桥相比,RPC桥性价比较高,主梁材料费用为钢桥的61.0%;与预应力混凝土(PC)桥相比,结构受力性能有较大的提高,主梁混凝土和预应力筋用量减少56.4%和18.2%,结构自重减轻53.9%。因此,RPC人行天桥具有较大的应用优势。     

钢渣-硅灰复合矿物掺合料对混凝土性能的影响

为了提高钢渣作为矿物掺合料在混凝土中的利用率,该文探索了在钢渣中掺入少量硅灰对钢渣性能的改善效果。将钢渣-硅灰复合矿物掺合料混凝土的抗压强度和氯离子渗透性与纯水泥混凝土、钢渣混凝土和矿渣(GGBS)混凝土进行了对比。研究结果表明:在高水胶比(水与胶凝材料质量比)的情况下,复合矿物掺合料混凝土的抗压强度高于钢渣混凝土,但低于矿渣混凝土和纯水泥混凝土;复合矿物掺合料混凝土能够获得理想的渗透性,但复合矿物掺合料对降低混凝土渗透性的能力不及矿渣。在低水胶比的情况下,硅灰的质量分数较低时(4%或7%),复合矿物掺合料混凝土的抗压强度接近矿渣混凝土;硅灰的质量分数较高时(15%),复合矿物掺合料混凝土的抗压强度超过矿渣混凝土。硅灰对钢渣性能的改善效果在混凝土的长龄期时更加明显。     

赤泥-矿渣-水泥基全尾砂胶结充填料的性能与微观结构

为了克服胶结充填成本高,解决尾矿、赤泥大量堆存而危害环境的问题,实验制备出以赤泥为主要胶凝组分的全尾砂胶结充填材料.该充填料试块在强度上优于用水泥制备的全尾砂胶结充填料试块,抗压强度达到R28=7 MPa,满足矿山充填要求.所配制的充填料有良好的流动性、保水性好、不泌水且成本大大低于水泥胶结充填材料.利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对该充填材料的水化产物和微观结构进行了研究.结果表明,原料中的矿物相经水化反应后生成了大量的钙矾石和结晶程度低的复杂凝胶,它们交织在一起使体系结构致密,具有较好的力学性能.     

超细全尾砂新型胶结充填料水化机理与性能

针对全尾砂含泥质量分数较高、粒度低的特点,根据充填体作用机理,实验制备出以水淬渣为主要胶凝组分的全尾砂胶结充填材料.利用X线(XRD)和扫描电镜(SEM)对该充填材料的水化产物和微观结构进行研究.研究结果表明:该新型充填料克服水泥全尾砂充填体强度低、充填砂浆黏度大以及成本高等技术难题,抗压强度R28=5.30 MPa是水泥胶结材料的4.7倍,满足矿山充填要求.所配制的充填料有良好的流动性,可以实现浆体自流输送.新型胶结材料的主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶.大量钙矾石在水化初期形成,是原材料具有较高早期强度的主要因素;钙矶石微观形貌特征为网状或针棒状结构,随着养护时间的增加,水化产物不断发育长大,孔隙逐渐被填充,浆体结构更加致密,具有良好的力学特性.     

高密度高炉矿渣水泥浆固井技术研究

以低密度矿渣水泥浆研究结果为基础 ,设计高密度水泥浆 ,使油气井全井段使用矿渣水泥浆固井 ,以提高固井质量 ,降低固井成本 .以高炉矿渣为水化胶凝材料 ,添加少量水泥和碱性激活剂 ,结合 MTC固井技术和多功能钻井液固井技术 ,设计密度 1 .75～ 1 .93 g/cm3 的矿渣水泥浆、矿渣MTC浆和矿渣 UF浆 .对 3种高密度矿渣水泥浆在 45～ 75℃条件下水泥石的抗压强度 ,水泥浆的凝结时间、流变性和稳定性进行试验对比 .试验结果表明 :3种水泥浆水泥石抗压强度从大到小依次为 :矿渣 UF浆 ,矿渣 MTC浆 ,矿渣水泥浆 .3种体系水泥石抗压强度满足油气井井下射孔作业对水泥石抗压强度的要求 .在 45～ 75℃条件下 ,随着温度的升高 ,高密度矿渣水泥浆和矿渣 UF浆水泥石抗压强度呈降低趋势 .矿渣 MTC浆和矿渣 UF浆的流变性、稳定性和稠化时间可通过钻井液的加量及性能来调整     

低活性炼铅炉渣胶凝材料应用于全尾砂膏体充填

实验采用某矿山低活性炼铅炉渣开发探索胶凝材料．将炉渣材料研磨至一定的细度后,采用三种不同复合激发剂激发炉渣材料潜在活性．将配置好的炉渣胶凝材料替代部分或全部水泥进行全尾砂膏体实验．经膏体试块强度性能的检测表明：炼铅炉渣胶凝材料可以产生较好的胶凝活性;炉渣胶凝材料可大量替代水泥应用于该矿山全尾砂膏体充填,减少矿企的充填成本．     

高耐磨钢渣水泥砂浆的研究

通过对钢渣种类、粒径及掺量对水泥砂浆耐磨性影响的研究,以及对掺加钢渣的水泥砂浆的后期稳定性和抗硫酸盐侵蚀性能的研究,探讨了利用钢渣制备高耐磨路面的可行性及工艺参数。该项研究对于提高路面的耐磨性和抗滑能力,增加道路混凝土的绿色含量具有重要的意义。     

低密度大温差水泥浆体系在古城8井的应用

塔里木油田古城8井φ200.03mm技术套管固井具有大温差、长封固特点,针对作业过程中面临的低密度水泥浆高温稳定性差、顶部强度发展缓慢等技术难题,开展了1.3¹.4g/cm3低密度大温差水泥浆体系的研究。开发了温度、加量敏感性小,性能稳定的大温差缓凝剂PC-H42L;优选出耐高压、密度小、价格低的人造玻璃微珠PC-P63;基于颗粒级配原理,对水泥、漂珠、增强剂、防窜材料等合理搭配,结合高温缓凝剂及降失水剂,开发出低密度大温差水泥浆体系,该体系具有沉降稳定性好,顶部强度发展迅速,稠化时间线性可调等特点,能够满足110℃以内温差,一次性封固6000m的长封固大温差作业需求。     

影响高性能混凝土工作性和强度的主要因素的正交试验研究

研究结果表明：水胶比、减水剂掺量及胶凝材料总量对砼坍落度影响显著,碎石粗骨料种类对砼强度有显著影响．结果选择出一个具有良好坍落度（２００ｍｍ）和较高强度（８０．５ＭＰａ）的砼配合比,而其水泥用量只有４５０ｋｇ／ｍ３．图１,表３,参４．     

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。     

矿渣掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥性能的影响

研究矿渣掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥性能的影响,当质量分数掺量为10%时,阿利特-硫铝酸钡钙水泥3d、28d的强度分别达到44.5MPa和77.6MPa.采用XRD、SEM等方法研究阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化产物的组成、结构和形貌,并对该水泥的水化机理进行探讨.结果表明:当矿渣掺量质量分数为10%时,促进了该水泥的水化,有利于水泥强度的提高.     

含钢渣复合掺合料对混凝土耐久性的影响

研究了掺钢渣、矿渣和粉煤灰复合掺合料混凝土的碳化、氯离子渗透、碱集料反应、抗冻及绝热温升性能.结果表明:在同水胶比下,复合掺合料等量取代水泥后,混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能有明显提高,混凝土碱集料反应膨胀率显著降低,当复合掺合料用量超过50%,混凝土抗冻性有所降低.掺加复合掺合料可显著减小胶凝材料的水化热,以及混凝土的绝热温升值和温升速率.     

利用工业废渣制备复合水泥

 试验利用矿渣、煤矸石作为配制复合水泥的辅助性胶凝材料,研究了矿渣、煤矸石细度和复合比例对复合水泥力学性能的影响,以水泥胶砂强度作为参数反演,找出最佳复合体系.试验结果表明:在矿渣与天然煤矸石组成的复合体系中,矿渣的细度决定了复合水泥的强度,矿渣越细,复合水泥强度越高.当矿渣和天然煤矸石作为混合材取代水泥的总量一定时,所配制的复合水泥强度随着矿渣比例的增大而增大,随煤矸石比例增大而减小.天然煤矸石没有活性,将其煅烧后,活性才能显现.     

硫酸钠激发钢渣粉活性改良水泥土试验研究

钢渣是钢铁冶炼中产生的固体废弃物,其矿物组成以硅酸盐相为主,具有潜在的胶凝性质,利用钢渣和水泥混合改良淤泥质土具有很好的研究意义,不仅可以充分利用现在仍然是废物的钢渣材料,对环境改良做出贡献,同时可以代替部分水泥,节约资源,但钢渣的活性较低导致其早期强度难以发挥。采用Na2SO4作为激发剂,与钢渣粉混合使用以激发其活性,使得早期强度能达到工程要求;进行无侧限抗压强度试验(UCS)及X射线衍射试验(XRD),试验结果表明,在掺加Na2SO4试剂后,钢渣粉－水泥—淤泥土早期强度得到大幅度提升,龄期为7天时,其强度与未掺Na2SO4试剂龄期28天的强度相当,说明Na2SO4的掺入对早期强度有明显的改良作用。通过XRD进行物相检索,结果表明,激发剂的加入促进了钢渣－水泥的水化过程以及Ca(OH)2,CaSO4等水化产物的生成。