激发剂对天然硬石膏水化作用的影响

以安徽省含山县天然硬石膏(Ⅱ型无水石膏)为主要原料,研究了5种化学激发剂(K2SO4、FeSO4.7H2O、CaO、Na2C2O4、煅烧明矾)对天然硬石膏水化作用的影响。采用重量法测定了不同掺量时硬石膏的水化率,用X射线粉末衍射和扫描电子显微镜分析了硬石膏水化产物组成及其微观结构,探讨了天然硬石膏水化活性的激发机理。研究结果表明,激发剂可以明显提高硬石膏的水化率,且水化硬化体的微观结构也有显著改善;掺加5.0%的煅烧明矾时,硬石膏的水化效果最好,28d后,水化率可达74.32%。     

采空区大掺量粉煤灰无机固化泡沫制备及特性研究

煤矿采空区漏风是引发煤火灾害的重要原因,传统充填堵漏材料易干裂,流动性差,成本高,因此研发出有效充填封堵漏风通道的新型材料十分必要。通过单因素变量法,以材料流动度、初凝时间、抗压强度为指标进行配比优选,研发出大掺量粉煤灰无机固化泡沫充填堵漏新材料。同时,利用红外光谱、X射线衍射仪、扫描电镜表征材料的水化过程。结果表明∶基于泡沫均匀度、发泡倍数、半衰期及析水率等参数,优选出十二烷基硫酸钠(SDS)∶辛癸基葡糖苷(APG)=1∶1,黄原胶(XG)∶瓜尔胶(GG)=1∶1的水基泡沫。研发的大掺量粉煤灰无机固化泡沫,其初凝时间与粉煤灰掺量、水灰比、泡沫掺量成正比;流动度与水灰比成正比,与粉煤灰掺量成反比,随泡沫掺量增加先上升后缓慢降低;抗压强度随粉煤灰掺量增加呈先增加后减小趋势,与水灰比和泡沫掺量呈反比关系。综合评价指标确定粉煤灰掺量为60%、水灰比为0.6、泡沫与复合浆液体积比为1∶1时,材料流动度好,为15.9 cm,初凝时间适中,为5 h,抗压强度高,28 d达到1.5 MPa。该材料的水化产物是钙矾石(AFT)以及C-S-H凝胶,由水泥先发生水化反应生成Ca(OH)2,后与粉煤灰反应生...     

风积砂质高浓度胶凝充填材料性能与粉煤灰掺量关系分析

充填材料是决定煤炭充填开采效益、效率、效果的最主要因素。为了掌握风积砂质高浓度胶凝充填材料的性能变化规律,本文以粉煤灰的质量掺入比作为变量,试验研究和理论分析了粉煤灰对该充填材料性能的影响规律。结果表明,粉煤灰的适量添加可以提高充填材料的强度,大掺量导致强度相对降低; 泌水率随着粉煤灰掺量的增大总体上呈减小趋势,较大掺量试样泌水速率相对较低; 分层度随着粉煤灰掺量的增大线性降低; 凝结时间随着粉煤灰掺量增大呈现指数增大; 坍落度总体上随粉煤灰掺量的升高而增大,但大掺量会使其出现相对降低。分析认为,适量粉煤灰的掺入,使风积砂质高浓度胶凝充填材料的颗粒粒度、水分分布和水泥分散均匀,而使材料的强度和输送性能适度改变,但掺量过大会稀释胶结料和改变颗粒相对级配而导致性能下降。     

流态地聚物固化土强度特性及其强度预测

地聚物胶凝材料能够替代水泥基胶凝材料作为固化剂应用于狭窄肥槽回填等工程问题中,有效降低水泥生产过程中的污染及能耗,但目前对于流态地聚物固化土胶凝材料的研究较少。采用3种新型绿色胶凝材料联合碱激发剂固化工程渣土形成流态地聚物固化土,通过对比其无侧限抗压强度,探究每种胶凝材料对于固化土强度特性的影响,同时建立强度预测模型,分析不同因素对于强度的影响程度。研究结果表明：固化土的强度随着碱激发剂模数的增加先提高后降低;固化土强度随着高炉矿渣（GGBS）、粉煤灰、稻壳灰掺量的增加均呈上升趋势,随着稻壳灰粒径的增长呈下降趋势;碱激发剂模数增至1.2、GGBS掺量增至10%、粉煤灰掺量增至8%和稻壳灰掺量增至11%时,固化土强度提升最为显著;强度预测模型预测结果的平均相对误差仅为5.57%,预测结果较为精准;预测模型中各层权值的计算结果表明养护龄期对于固化土强度影响最大,稻壳灰粒径影响程度最小。研究结果可以为固化土在实际工程的应用提供理论支持。     

矿渣胶凝材料固化软土的力学性状及机制

利用矿渣胶凝材料固化软土,既可利用工业废渣,又能减少水泥的用量。以矿渣胶凝材料固化黏土、砂土二种软土。发现矿渣胶凝材料加固软土的效果远好于水泥、石灰,其9 %掺量的固化土28 d的无侧限强度达到2.0 MPa以上,普遍高于15 %掺量的水泥固化土,且其28 d固化土的软化系数普遍高于90 %以上,固化黏土后CBR值远高于同掺量的石灰固化土。X衍射结构分析表明,矿渣胶凝材料水化时产生的高强难溶的矿物晶体是其固化软土效果好的主要原因。因此,矿渣胶凝材料是一种性能优异的软土加固材料。     

矿渣磷酸镁水泥的力学性能和水化机理

以高炉矿渣作为磷酸镁水泥(MPC)的活性混合材料,研究了MPC的凝固时间、力学性能、物相组成和显微结构,并探讨了矿渣MPC的作用机理。实验固定磷镁比为25%,硼镁比为7.5%,矿渣掺量分别为磷镁总质量的0%、10%、20%、30%和40%。结果表明,矿渣参与了水化反应并提高了MPC的胶凝性能,随着矿渣掺量增大,矿渣MPC的抗压强度提高,但矿渣水化产生的膨胀应力会破坏MPC的内部结构,因此其抗折强度随矿渣掺量增大而降低。矿渣MPC的主要水化产物为六水合磷酸镁铵(MgNH4PO4.6H2O),矿渣的掺入使凝胶相增加,并有部分Ca2+进入MgNH4PO4.6H2O晶格,使水化产物的形貌、大小发生变化。样品中剩余较多死烧镁和矿渣颗粒,可起骨料作用。     

粉煤灰增强回填碱渣工程特性的试验研究

碱渣与饱和卤水混合制成浆体回填到盐矿废弃盐腔可同时解决碱渣处理问题和地下废弃盐腔存在的地质隐患。回填碱渣强度是影响充填效果的重要因素。因此,为了提高回填碱渣强度,采用掺入粉煤灰制成复合碱渣对其强度特性进行改良。针对不同粉煤灰掺合比的碱渣开展了组成、力学和细观试验。研究结果表明：（1）掺入粉煤灰能明显改善碱渣的强度,使其黏聚力、内摩擦角都大幅提高,抗剪强度大幅增加;（2）粉煤灰掺合比越大,增强效果越明显,但强度并非随掺合比呈线性变化,对黏聚力而言,在0～20%内的掺合比下增加速度最快,而对内摩擦角则在20%～30%的掺合比区间增加最快,对抗剪强度而言,0～20%的掺合比内增加最明显;（3）粉煤灰掺入还可显著改善碱渣的压缩固结特性,使其固结系数大幅提高,从而提高碱渣固结速度,缩短充填工期,其中在0～10%的掺合比内对压缩固结特性改善最显著;（4）矿物组成分析表明,粉煤灰掺入改变了矿物组成,使得亲水性矿物含量急剧锐减,进而改变了其沉积特性。而细观分析则表明,粉煤灰掺入使碱渣从絮凝团细观结构变成了粉煤灰充当骨架的充填结构,且粒间支撑和拉联效应明显。从增强效果提高、压缩固结特性增强、控制成本和工期综合分析表明,最优掺合比为20%左右,建议工程中以不高于20%的掺合比作为实用掺合比即可取得较为理想的充填增强效果。该研究为揭示碱渣增强机制及废弃盐腔碱渣充填工艺优化提供了有益参考。     

半水磷石膏的矿物学特征

讨论了半水磷石膏的化学组成、矿物组成、热性能、微观形貌以及胶凝性能。结果表明:半水磷石膏中主要化学组成为CaO和SO3,其总量达到70%,含有少量的结晶水和P2O5;半水磷石膏中含有放射性元素,但未超过GB/T6566-2010《建筑材料放射性核素限量》的限值;半水磷石膏矿物组成主要是α型的烧石膏相,但其放热峰面积小,主要以不同取向的硫酸钙晶体的聚晶形式存在,胶凝性能差,烘干强度仅为0.38 MPa。半水磷石膏与二水石膏制备的α型半水石膏在微观形貌上存在较大差异,将其直接应用于建筑材料还有待于进一步研究。     

土样矿物成分对固化土抗压强度增长的影响

通过人工制备物理力学性质相同而矿物成分不同的土样,考察相同水泥掺量的固化土抗压强度随土样矿物成分的变化,测定相应固化土孔隙液中主要离子浓度,并进行热力学计算,结果表明土样矿物成分,特别是蒙脱石,影响固化土孔隙液中Ca(OH)2的浓度,进而影响固化土抗压强度。在相同的水泥掺量作用下,含蒙脱石的固化土孔隙液中Ca(OH)2不饱和,随着土样中蒙脱石含量的减少,固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度增加,水泥水化生成的胶凝性水化物的量也相应地增多,固化土抗压强度增量也随之提高;当固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度达到饱和,土样矿物成分基本不影响固化土抗压强度。并在此基础上使用碱性外掺剂调整固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度,试验结果表明：使用碱性外掺剂可以改变固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度,减小甚至消除土样矿物成分对固化土孔隙液Ca(OH)2浓度的影响,提高固化土抗压强度。     

粉磨方式对矿渣-粉煤灰基复合胶凝材料的影响

<正>我国每年排放的矿渣、粉煤灰固态工业废弃物达数亿吨,大部分矿渣、粉煤灰具有潜在的活性和胶凝性,经过激发活化可以变成极好的活性矿物掺和料或者胶凝材料。本实验采用不同粉磨方式对矿渣-粉煤灰基胶凝材料的影响进行研究,拟探寻出一种最佳的粉磨矿渣-粉煤灰基胶凝材料的工艺。     

石鼓煤矿泥岩的物理化学力学特性研究

本文对石鼓煤矿具有代表性的三种泥岩的矿物组成、物理力学性质、物理化学因素、胶结物质和微观结构的测试和分析进行了介绍,并从物理化学力学观点出发研究了水质变化、风干失水、结构破坏等因素对泥岩膨胀性的影响。研究结果表明:泥岩的粘士矿物以高岭石和伊利石为主;其膨胀力为2～5公斤/平方厘米;粘土矿物含量高,结晶不良,胶结物质少,结构紧密是它产生膨胀且易受物理化学力学因素变化的影响的主要原因。     

Compression Behavior of Mine Tailings Amended with Cementitious Binders

The objective of this study was to evaluate the effect of fly ash amendment on the compression behavior of mine tailings. Natural and synthetic (i.e., laboratory prepared) mine tailings were used to assess the effects of tailings composition and tailings solids content on compressibility. Three types of off-specification fly ashes and Type I–II Portland cement were used as cementitious binders. Tailings-fly ash mixtures were prepared at solids content of 60–75% (water content = 33–67%), water-to-binder ratios of 2.5 and 5, and were cured for 0.1 days (2 h), 7, and 28 days. Bi-linear compression curves on semi-log plots were observed in most of the binder-amended tailings specimens. The break in slope on the compression curve was identified as the breaking stress, whereupon cementitious bonds were broken. The breaking stress increased with an increase in fly ash content, which was attributed to a lower water-to-binder ratio and void volume-to-binder volume ratio that produced more effective particle bonding. Breaking stress also increased with an increase in CaO content and CaO-to-SiO₂ ratio of fly ash, which resulted in more effective bonding between particles. The effect of curing time on the breaking stress of fly ash amended specimens was characterized by (1) an increase in breaking stress via increase in curing time and cementitious bond formation or (2) a constant breaking stress with curing time due to competing mechanisms during loading. Specimens cured under a vertical stress showed an increase in breakings stress with applied load water removal prior to cementitious bond formation that reduced the water-to-binder ratio and led to more effective cementation.     

The Composition Microstructure and Physico-chemical Properties of Marine Soil in South China Sea

In this paper, mineral composition, microstructure, cementing materials, physico-chemical properties of marine soil are systematically investigated and chemical composition of sea water are analysed. Soil samples for this study are obtained from three areas: Weizhou Island, Hainan Island, Nansa Islands in South China Sea. Experimental results indicate that the mineral composition of marine soil mainly consists of ellite, chlorite, kaolinite and quartz, the cementing materials contains free oxides, carbonate and organic matter, the variety of microstructure is also revealed. The properties mentioned above would be the main causes of special engineering characters of marine soil.     

南海海洋土的成份结构和物化性质

本文系统地研究了海洋土的矿物组成、微观结构、胶结物质、物化性质和海水的化学成份。研究的土样采自南海三个海域:涠洲岛、南沙群岛和海南岛。研究结果表明,南海海洋土的矿物成份主要为伊利石、绿泥石、高岭石和石英;主要胶结物质是游离氧化物、碳酸盐和有机质;微观结构复杂多变。以上这些特征是形成海洋土特殊工程性质的主要原因。     

燃煤固体产物的矿物组成研究

利用X射线衍射、穆斯堡尔谱与扫描电子显微镜等方法研究中国典型燃煤煤种的燃烧产物的矿物学特征，揭示出不同化学成分以及不同类型产物中矿物组成的差异性。根据化学成分，可将燃煤固体产物分为硅铝质、铁质和钙质三组，硅铝质产物结晶相主要为莫来石和石英，而结渣中基本为莫来石；铁质产物中主要矿物包括α-Fe2O3、γ-Fe2O3与Fe3O4，其含量随锅炉燃烧湿度的变化而变化；钙质产物中矿物种类复杂，飞灰石检出石灰、石膏和石英，沾污中检出石膏、赤铁矿和石类，而结渣中还发现钙的硅酸盐矿物。上述矿物分布特征是由不同成分的硅酸盐熔体在不同热力学条件下的结晶行为所决定的。     

昔格达组半成岩微观结构与力学性质研究

以金沙江寨子村昔格达组半成岩为研究对象，通过X射线衍射、电镜扫描，测定了矿物成分、天然与饱和状态矿物颗粒微观结构；通过三轴压缩试验，研究了昔格达组半成岩受水和围压影响的强度及变形变化规律，并探讨了微观机制；通过对昔格达组半成岩、土、软岩强度指标与含水率的关系进行统计，分析了昔格达组半成岩不同于土和软岩的强度特性，并给出了针对此类岩土体的工程分级建议。研究表明：（1）微观结构显示昔格达组半成岩有明显不同于土和岩石的弱胶结结构特征，在饱和后胶结结构易遭破坏；（2）昔格达组半成岩黏聚力、摩擦角均随含水率增加而减小，平均模量在高含水率下随围压增加而增大，围压一定时随含水率增加而减小；（3）昔格达组半成岩、土、软岩的黏聚力大小为软岩>昔格达组半成岩>土，黏聚力对含水率的敏感性为软岩>昔格达组半成岩>土，摩擦角对含水率的敏感性为土>昔格达组半成岩>软岩；（4）将Φ50 mm×100 mm标准试件的单轴抗压强度在0.2～3 MPa，黏聚力在30～200 kPa的岩土体归类为硬土?软岩，建议在工程实际应用中将其与岩石和土进行区分。     

合徐高速公路南段膨胀土矿物成分及微结构

运用X—射线衍射、偏光显微镜、扫描电镜以及化学全量分析等方法,对合徐高速公路南段膨胀土的矿物组分及微结构等方面进行较为深入的研究,探明其特殊的工程性质不仅与膨胀土的矿物组分、阳离子交换量有关,更与其微结构密切相关,特别是其结构联结特征;膨胀土的胀缩特性随着粘土矿物含量的增大,特别是蒙脱石、阳离子交换量能力的增强而增强;土的微结构是控制膨胀土胀缩性的另一个重要因素,随着粘土基质中的卷曲片状物质的增多而增强,而膨胀土的物理力学性质很大程度上取决于膨胀土粘土颗粒之间的结合连接程度。