煅烧温度和保温时间对废纸造纸污泥热分解产物特性的影响

为提高废纸造纸污泥的资源化利用效率,选取郑州市某造纸厂废纸造纸污泥为实验原料,采用热分析-质谱联用仪(TA-MS)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等现代仪器进行表征,探究煅烧温度和保温时间对废纸造纸污泥热分解产物特性的影响规律。结果表明,废纸造纸污泥的热分解过程主要分为水分析出、有机物分解、高岭石转化和碳酸钙分解4个质量损失阶段;废纸造纸污泥的主要矿物成分为方解石、石英和高岭石,提高煅烧温度和延长保温时间有利于提高方解石的结晶度;与未煅烧样品相比,煅烧温度550℃时的废纸造纸污泥灰的碳含量降低约30%,煅烧温度850℃时的污泥灰的碳含量降低约85%,保温时间8 h时的污泥灰的碳含量降低约44%;适量掺入废纸造纸污泥灰有助于提高水泥胶凝体系的活性。

废纸造纸污泥灰的制备及其对水泥砂浆性能的影响

为提高废纸造纸污泥的资源化利用效率,在煅烧温度650℃的条件下制备了废纸造纸污泥灰,对掺有0、5%、10%、15%和20%污泥灰的水泥砂浆流动度、凝结时间和抗压强度进行了研究。结果表明,污泥灰的掺入会降低水泥砂浆的流动性,当污泥灰掺量从0增加到5%时,初始流动度损失约14.2%,当污泥灰掺量增加到20%时,初始流动度损失约29.6%;污泥灰的掺入会缩短水泥砂浆的凝结时间,当污泥灰掺量为15%时,凝结时间明显缩短,砂浆初凝时间缩短约53 min,终凝时间缩短约37 min;掺加污泥灰有利于提高水泥砂浆的抗压强度,当污泥灰掺量从0增加到5%时,水泥砂浆的抗压强度提升较大,其中3天抗压强度提升约12.5%,28天抗压强度提升约8.7%。

高地温环境下水泥基注浆材料性能研究及配比优化

为探明高地温地下工程中注浆材料的适宜配比,采用L_(16)(4^(5))正交试验,选取水灰比/膨润土掺量、减水剂含量、粉煤灰和矿粉掺量4个因素进行试验,测试了浆液在模拟地温(60℃和80℃)环境中的性能指标。研究结果表明:温度由60℃升至80℃,水泥基浆液析水率降低,黏度增加,凝结时间变短;60℃和80℃环境下结石体抗压强度分别在7 d和3 d达到最大值;水灰比/膨润土掺量对水泥基浆液析水率、黏度和抗压强度起主控作用,粉煤灰掺量对凝结时间影响最大,对抗压强度的影响顺序为水灰比/膨润土掺量>粉煤灰掺量>矿粉掺量>减水剂含量;采用矩阵分析方法,得出60℃和80℃环境浆液的最优配比均为水灰比0.6/膨润土掺量0、减水剂含量0.15%、粉煤灰掺量0、矿粉掺量30%。

基于响应面法的地聚合物注浆材料配合比优化及其微观结构分析

地聚合物注浆材料作为低碳材料取代高能耗水泥基浆材应用于隧道注浆加固工程具有重要的现实意义。为合理设计矿渣基地聚合物注浆材料配合比,揭示碱激发反应作用机制,首先通过单因素试验确定粉煤灰的掺量,在此基础上以激发剂模数、浓度和液固比为自变量,浆体抗压强度为响应目标值,采用响应面中心复合设计法,建立地聚合物浆体的二次抗压强度预测模型,并对模型进行显著性分析、方差分析以及响应面综合分析,并结合XRD、SEM和FT-IR对地聚合物的反应产物组成和微观结构进行研究。结果表明:用响应面法能较为准确地对地聚合物注浆液配合比进行优选,激发剂浓度是影响抗压强度的最主要因素,且激发剂浓度和液固比之间的交互作用显著。碱激发矿渣-粉煤灰体系出现C-(A)-S-H、N-A-S-H多凝胶共存的现象,凝胶相的凝结硬化为浆体提供强度;随着龄期的延长,凝胶含量增加,体系微观结构更加致密,宏观力学性能进一步提升。综合考虑浆体强度发展和施工性能,得出矿渣和粉煤灰用量为9∶1,激发剂模数和浓度分别为1.2、15%,液固比为0.6时,地聚合物注浆材料综合性能最优。研究可为地聚合物注浆材料的工程应用提供参考和借鉴。