废弃玻璃粉风积沙混凝土柱抗震性能试验研究

为研究玻璃粉等质量取代20%水泥与风积沙等质量取代30%天然砂对混凝土柱抗震性能的影响,本文设计和制作4根混凝土柱试件。第1根是普通混凝土柱,第2根是玻璃粉等质量取代20%水泥的混凝土柱,第3根是风积沙等质量取代30%河砂的混凝土柱,第4根是同时用玻璃粉和风积沙分别等质量取代20%水泥和30%河砂的混凝土柱。通过低周往复荷载试验,对比分析各个试件的破坏形态、承载力、滞回性能、骨架曲线、耗能能力、延性系数、刚度退化规律和变形特点。结果表明:20%取代率的玻璃粉取代水泥和30%取代率的风积沙取代天然河砂均能提高混凝土柱的抗震性能,降低构件破坏程度;基于试验结果、Fajfar和Park-Ang提出的地震损伤模型,对其耗能因子β进行修正,得到了修正后的Park-Ang损伤模型,并与废弃玻璃粉风积沙混凝土柱的试验过程吻合较好。

玻璃砂超高性能水泥基复合材料的制备及性能

为实现超高性能水泥基复合材料(ultra-high performance cementitious composite,UHPCC)的可持续性和环保性,以玻璃砂替代UHPCC中的河砂,制作玻璃砂超高性能水泥基复合材料(glass sand ultrahigh-performance cementitious composite,GS-UHPCC),通过开展力学性能试验,探讨不同玻璃砂替代率和玻璃砂粒径对GS-UHPCC抗压、抗折性能的影响,定量表征GS-UHPCC的弯曲韧性和能量吸收能力,并通过X射线衍射和扫描电镜试验,分析了玻璃砂的增韧机理.结果表明,以平均粒径为0.27 mm的玻璃砂替代河砂,当体积替代率为40%时效果最好,替代后GS-UHPCC在养护28 d时的抗压强度相较于未掺时提升了17.0%,抗折强度提升了14.8%,能量吸收能力最优,微观结构致密,水化反应最为完全.本研究得出的最优玻璃砂替代率与粒径,可为GS-UHPCC的应用提供可行性支持.

矿粉-再生微粉-水玻璃旧砂超细粉磨协同制备地聚合物试验研究

为研究矿粉-再生微粉-水玻璃旧砂超细粉磨协同制备地聚合物的可行性,开展了粉磨参数、不同再生微粉掺量、不同粉磨细度,不同赤泥掺量下的地聚合物力学性能、耐久性能、重金属浸出试验研究。结果表明:最佳粉磨参数为振动磨填充率40%,料球比1∶12;最佳粉磨细度700 m~2/kg;在此基础上,地聚合物基材最佳配比为矿粉70%,再生微粉20%,水玻璃旧砂微粉10%,其中激发剂的最佳配比(占基材总质量)为P·O52.5水泥15%,赤泥2.5%,脱硫石膏2.5%。铜、铅、镍、锌、镉重金属的浸出率都在0.2%以内。

湖北省恩施某光伏玻璃用石英砂提纯制备实验

这是一篇关于矿物加工工程领域的文章。光伏玻璃用石英砂是支撑新能源行业发展必不可少的原料之一,其供应安全保障事关我国双碳政策的成功实施。本文以湖北省恩施州某大型石英砂矿为研究对象,开展了工艺矿物学与除杂提纯实验研究,发现该石英砂矿的主要杂质为斜长石、云母、褐铁矿和金红石,采用了“分级-重选-磁选-酸浸”选矿工艺流程,最终获得符合粒度要求(0.106~0.500 mm)的石英砂精矿产率为67.61%,其SiO_(2)含量由97.36%提高至99.79%,有害元素Fe_(2)O_(3)、TiO_(2)与Al_(2)O_(3)含量则分别降低至75、80、630 g/t,石英精矿产品各项指标达到了光伏玻璃用硅质原料的生产要求,实现了该石英砂矿的有效利用。

废玻璃砂混凝土力学性能与应力-应变关系研究

为有效解决河砂短缺与废玻璃回收再利用问题,将废玻璃制品研磨成砂,取代混凝土中的河砂,制备废玻璃砂混凝土。对废玻璃砂混凝土进行抗压强度测试、弹性模量测试与单轴受压应力-应变曲线测试,分析不同的废玻璃砂取代率对混凝土力学性能的影响规律,利用分段式本构模型描述废玻璃砂混凝土的应力-应变关系,采用ABAQUS有限元软件模拟分析废玻璃砂混凝土的受压力学行为。结果表明:随着取代率的提高,废玻璃砂混凝土的力学性能先增强后减弱,当取代率为15%时废玻璃砂混凝土的性能最佳;掺入废玻璃砂对混凝土应力-应变曲线的形态无明显影响;有限元模型能够清晰地反映各试件受压过程中内部损伤的演化规律。

反压诱导有效应力增生模式与土体强度关联机制研究

反压施加是提高土体饱和度的常用有效方法,但易引起土体强度参数表观偏离。采用标准球形玻璃珠砂,开展基准固结不排水(consolidated undrain,CU),固结排水(consolidated drained,CD)及干样试验,对偏应力与孔压(或体积应变)数据进行实时精准测记与对比分析,借助p′-q应力路径图,显著呈现并定量分析了反压施加对土体力学特性的影响规律,初步厘清了反压施加对土体强度的影响机制。反压设置对CU试验结果影响显著,孔压发展形态控制着偏应力发展的形态,最终影响强度参数的确定,但应力路径始终约束在修正类剑桥模型的框架范围内。孔压发展模式和速率主要受限于反压设置大小及试样相对密实度,反压越大,孔压潜在变化幅度越大,进而导致偏应力变化区间增大;相对密实度越大,孔压发展速率越大,偏应力增速渐大。初始状态相同时,CU试验孔压发展与CD试验体积应变发展趋势高度一致,展示了试样体积应变势在不同边界条件下的共同本质。初步给出了临界状态时CU残余强度定量预测公式,根据相对密实度及反压值可初步定量评定残余孔压值,进而可确定CU残余强度。

玻璃砂对防腐砂浆耐腐蚀性能的影响

本文以废弃玻璃砂代替天然砂细骨料,采用硫铝酸盐水泥--硅酸盐水泥复配的技术手段配制的防腐砂浆的力学性能和抗氯离子渗透性能进行了系统研究,同时探讨了碱-硅酸(ASR)反应对防腐砂浆的影响。研究发现:当玻璃砂的替代率分别是10%、20%、30%、40%、50%,相比于对照组(100%天然砂)的强度下降分别为5.6%、9.8%、15.8%、15.9%和25.1%;玻璃砂可以提升砂浆的抗氯离子渗透性能,当玻璃砂替代率20%时,相比对照组6h小时的氯离子电通量下降了20.3%,其抗氯离子渗透性能最好;并且玻璃砂会导致掺入了玻璃砂的砂浆会发生ASR反应,其膨胀率在0.1%~0.2%。

玻璃纤维增强机制砂混凝土力学性能及收缩性能研究

为了解决机制砂性能不稳定、易收缩开裂的问题,提出了一种增强机制砂混凝土性能的方法,即采用耐腐蚀的玻璃纤维进行加固。以不同配合比的玻璃纤维增强机制砂混凝土为研究对象,制作试件共计180个,分别进行了坍落度测试、轴心抗压强度试验、抗折强度试验及收缩试验。通过对比机制砂对替代率和玻璃纤维掺量两个重要因素对玻璃纤维增强机制砂混凝土工作性能、力学性能及收缩性能的影响规律和作用原理,进一步确定机制砂对天然砂的最佳替代率和玻璃纤维最佳掺量,以推动机制砂玻璃纤维混凝土的发展与应用。

纤维增强海水海砂混凝土性能研究

为改善海水海砂混凝土(seawater sea sand concrete,SSC)脆性大的问题,以玻璃纤维(glass fiber,GF)和聚乙烯醇(poly⁃vinyl alcohol,PVA)纤维体积掺量为变量,制备相应试件并进行立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度和弹性模量试验,结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)扫描和能谱仪(energy dispersive spectroscopy,EDS)点扫分析纤维增强海水海砂混凝土的微观结构,并基于灰色系统理论建立相应模型。结果表明,纤维能够有效减少裂缝的产生,使试件呈现延性破坏。总体而言,混掺纤维对SSC力学性能的提升优于单掺纤维,混掺比为2∶1时,抗压强度和劈裂抗拉强度分别提升了24.2%和38.8%,混掺比为1∶1时,轴心抗压强度和静弹性模量分别提升了34.5%和15.5%。通过SEM和EDS观测到纤维的掺入能够使基体更加密实,SSC主要劣势是腐蚀离子产生的盐类结晶和膨胀性物质削弱骨料与砂浆之间的粘结致使界面过渡区(interfacial transition zone,ITZ)存在缺陷。建立的NSGM(1,3)模型精度较高,精度达到Ⅱ级且符合长期预测,可为研究纤维增强海水海砂混凝土的强度发展提供有利依据。

水玻璃对粉煤灰海水海砂混凝土氯离子固化能力的影响

本研究以粉煤灰、海水和海砂为原料,制备了粉煤灰海水海砂混凝土,在模拟海水环境下测定了其总氯离子和自由氯离子含量,探讨了水玻璃掺量对粉煤灰海水海砂混凝土氯离子固化能力的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、热分析(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)等技术手段分析了海水海砂混凝土水化产物和微观形貌的变化。研究结果表明:随着水玻璃掺量的增加,氯离子固化能力呈现先增大后减小的趋势。当水玻璃掺入量为3%时,最大氯离子固化能力值可达到0.943。氯离子的固化主要来源于C-S-H凝胶的物理吸附和Friedel盐的化学结合作用。

改性水玻璃加固细砂层暗挖隧道现场注浆试验

全断面细砂地层暗挖隧道施工存在塌方失稳的工程风险。本研究通过开展室内试验、现场原位浆液渗透注浆加固试验和现场原位注浆开挖试验,对改性水玻璃浆液在细砂层内部的扩散特征、固砂性能及隧道开挖稳定性开展了一系列工作。结果表明:当改性水玻璃浆液凝结时间控制在1~4 h时,可有效改善低应力条件下粉细砂的抗剪强度,无侧限抗压强度可达到140~170 kPa;在0.3~0.5 MPa注浆压力作用下,改性水玻璃浆液在小导管周边形成了60~80 cm厚的固砂体,有效抑制了砂层塌落,为暗挖隧道的稳定开挖提供保障,现场实测地表变形量控制在25 mm以内;细砂层暗挖隧道超前小导管布孔间距控制在30~50 cm以内,改性水玻璃浆液合理配比宜通过室内试验初选、现场浆液渗透注浆加固试验验证和现场开挖效果反馈等多种手段进行综合确定。

新型改性水玻璃固沙剂制备与研究

为了解决市场上现有化学固沙剂存在的抗水性相对较差、固沙效果不理想等问题,通过在水玻璃中加入一些有机和无机改性材料,制备了一种具有高强度、耐久性和稳定性的新型复合固沙剂,研究了水玻璃浓度、不同改性剂添加量对其性能的影响。结果表明:1)按照水玻璃模数为3.0,改性剂四硼酸钠、碳酸锂、山梨醇、聚丙烯酰胺的添加量(占水玻璃质量的百分比)分别为1.5%、2.5%、0.2%、0.3%,助黏剂羧甲基纤维素钠的添加量为0.3%配置的新型改性水玻璃固沙剂,对沙土固化层的强度可达14.1 MPa;2)新型改性水玻璃固沙剂稳定性和耐久性优良,经70℃高温和-20℃低温7 d老化后,无侧限抗压强度损失率分别为11.8%和19.5%,在700℃高温条件下质量损失率仅为8.6%;3)新型改性水玻璃固沙剂的固沙效果良好,固结层在风速≤20 m/s的净风条件下表现为无风蚀或轻微风蚀,在含沙气流冲击下风蚀量较净风条件下略有增加。

含硼高性能防辐射混凝土的研究

随着新一代核电技术的发展,反应堆屏蔽层在防护X、γ射线的同时仍需防护中子射线。含硼防辐射混凝土是一种集合了辐射屏蔽功能和力学性能的辐射屏蔽材料,具有良好的适用性和经济优势。相较于传统防辐射混凝土,如何在添加含硼材料的应用条件下保证防辐射混凝土良好的工作性能、力学性能和耐久性是目前需要解决的问题。从原材料优选、配合比设计和性能表征等方面着手,以硼玻璃砂、碳化硼作为含硼材料,研究影响含硼高性能防辐射混凝土的关键技术要点,得到坍落度大于200 mm、强度高于40 MPa、表观密度大于3350 kg/m3的含硼高性能防辐射混凝土,该结果可为含硼防辐射混凝土的广泛应用提供一定参考。

酯硬化水玻璃砂+酯硬化碱酚醛树脂砂“双砂”造型技术创新与实践

针对公司新上马的酯硬化水玻璃砂铸钢造型生产线初始的酯硬化水玻璃砂造型工艺生产部分厚大合金钢、低碳合金钢及高锰钢铸件表面存在的气孔、皱皮、气痕、冷隔和粘砂铸造缺陷,在原湿型水玻璃砂面、背砂工艺生产铸钢件的启发下,在新上马的酯硬化水玻璃砂铸钢造型生产线通过实施“酯硬化碱酚醛树脂砂面砂+酯硬化水玻璃砂背砂”“双砂”造型的工艺创新,较好地解决了初始酯硬化水玻璃“单一砂”造型工艺生产厚大铸钢件存在的问题,发挥了酯硬化水玻璃砂与酯硬化碱酚醛树脂砂两种型砂各自的工艺优势,为公司新上马的酯硬化水玻璃砂铸钢造型生产线提升铸件质量奠定了坚实的基础。

X射线荧光光谱法对硅砂中主要成分的检测

建立了一种对硅砂中成分进行快速测定的方法。样品经过碳化钨的研磨,制成能通过200目(筛孔径0.075 mm)标准筛的粉末,经1000℃灼烧2 h,去除里面含有的碳以及有机物。按照特定的比例在1050℃的高频熔样炉中制成玻璃片。标准物质采用日本耐火材料技术协会系列标准物质,按照说明书800℃灼烧后,按照和样品同样的熔样方法制作玻璃标片,在XRF光谱仪中选定待测元素的2θ角以及PHD能级范围,进行测定。标准曲线制作完毕后,用国家标准物质进行检测,经检测,该方法检测精确度高,误差小,能够满足化学分析的要求,结果令人满意。该方法适用于硅质砂岩以及铸造用砂。

泡沫陶瓷材料的制备及性能研究

以石英砂尾泥为主要原料采用发泡剂法制备泡沫陶瓷材料。主要研究了原料配方即石英砂尾泥、废玻璃粉、发泡剂、稳泡剂的用量对泡沫陶瓷的体积密度、吸水率和孔隙率的影响。结果表明:体积密度随石英砂尾泥和SiC用量的增加而降低,随稳泡剂用量的增加而升高。吸水率随石英砂尾泥用量的增加而增大,随SiC和稳泡剂用量的增加而降低。石英砂尾泥和废玻璃粉的最佳配比为55%和45%。发泡剂、稳泡剂最佳用量分别为2%和1%。

玻璃钢夹砂管道工程监理的技术标准与效能评估研究

针对玻璃钢夹砂管道在实际工程应用中对监理技术标准与效能评估的精确化需求,研究提出基于数据驱动与数值模拟的分析方法。结果显示,位于南送自流段(K0+120~K0+135)与南送自流段(K0+200~K+215)的壁厚分别为42.27和43.92mm、超声波检测强度分别为155和160MPa,表明在特定的工程段落存在强度落差。研究结果不仅可以优化工程质量,还能够指导监理标准的制定,适用于复合材料管道的施工,可为工程监理领域提供实践经验。

玻璃纤维和膨胀剂增强混凝土轴压性能试验研究

海水海砂混凝土的开发与应用可有效降低生产混凝土的自然资源利用,从而保护生态环境。添加玻璃纤维和膨胀剂可以通过控制裂纹发展和降低孔隙率来提高混凝土的韧性和密实度。本文以玻璃纤维和膨胀剂掺量为控制变量,设计了7组混凝土配合比,对玻璃纤维和膨胀剂增强海水海砂混凝土的轴压性能进行了研究。研究发现,混凝土的破坏形态与玻璃纤维和膨胀剂掺量相关性较大。玻璃纤维和膨胀剂的掺入能提高海水海砂混凝土的抗压强度,提升幅度在4%~7%之间。此外,玻璃纤维和膨胀剂的掺入对海水海砂混凝土的弹性模量没有明显的影响。

废弃玻璃粉风积砂混凝土抗压强度及影响机制

为了研究不同玻璃粉取代率(10%、20%、30%、40%)对风积砂混凝土力学性能的影响,通过150个废弃玻璃粉风积砂混凝土试件的力学性能试验,研究了不同玻璃粉取代率对试件抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律,采用核磁共振试验、扫描电镜和X射线单晶衍射研究了试件的孔径、形貌图、水化产物,根据灰色关联理论分析了不同类型孔隙与试件强度的关联度。结果表明:不同玻璃粉取代率对试件强度的影响与养护龄期有关;取代率10%、20%的玻璃粉在养护后期可改善试件的力学性能;试件内部的各类孔隙中,细小孔和小孔与试件强度变化关联度相对较高。

水泥-纤维固化风积砂劈裂特性跨尺度研究

目的 研究水泥掺量、纤维掺量和纤维长度对固化风积砂劈裂强度的影响规律,揭示添加剂掺量,纤维赋存形态及长度对水泥-纤维固化风积砂劈裂强度的影响机理。方法 将水泥、玻璃纤维作为添加剂掺入风积砂中,采用劈裂试验测定试样的劈裂强度,采用CT断层扫描技术,获取水泥-纤维固化风积砂不同层位平扫切片,并借助Avizo图像处理软件对CT平扫切片进行内部形态三维重构。结果 在掺量为0.3%的6 mm纤维及水泥掺量10%的组合条件下,试样劈裂强度达到最大值;当纤维掺量控制在0.3%时,纤维可均匀地赋存在试件内部,形成交错网状的三维结构;采用CT三维重构方法从细观证实了当纤维在试样内部达到理想赋存形态时,纤维对水泥-纤维固化风积砂的劈裂强度起到增益效果。结论 掺入适量的水泥和纤维可改善风积砂的工程力学特性,研究成果可为水泥-纤维固化风积砂路基病害防治提供科学依据。