基于正交试验的锂渣基可控低强度材料配合比研究

本文以锂渣为主要原料,制备可控低强度材料(CLSM)。以单因素试验为基础,通过正交试验探索了水泥掺量、水胶比和减水剂掺量三个因素对锂渣基CLSM的抗折强度、抗压强度、流动度和泌水率的影响。研究表明,在大掺量锂渣的CLSM体系中,水胶比和减水剂掺量对材料流动性和泌水率具有显著影响,水泥掺量对泌水率几乎没有影响,提高水泥掺量会显著增加CLSM的抗压强度和抗折强度。对比各个因素对CLSM的影响,满足CLSM性能指标要求的胶凝材料适宜配合比为水泥掺量12%(质量分数,下同)、锂渣掺量88%、水胶比0.57、减水剂掺量0.20%。此时CLSM的流动度为231 mm,泌水率为1.49,28 d抗折强度可达1.74 MPa, 28 d抗压强度为4.90 MPa,各项指标优良。

基于可控低强度材料的型钢灌注桩技术及应用

城市建设过程中会产生大量的工程渣土、废弃泥浆、建筑垃圾等建筑固体废弃物。为扩展这些建筑固废资源化利用的途径,本文提出了一种基于建筑固废制备的可控低强度材料的型钢灌注桩技术,并应用于基坑工程中。该技术将建筑固废加工成具有流动性、自密实的可控低强度材料,灌入机械挖掘形成的桩孔中,经养护凝固后形成具有一定强度与抗渗性能的灌注桩,通过在桩内插入型钢提升抗弯性能,可用于替代基坑工程中常用的钢筋混凝土支护桩。通过工程实践总结了该技术的技术原理与施工流程,并应用于多个工程案例中,结果表明:建筑固废制备的可控低强度材料具有良好的力学性能和抗渗性能,与型钢组合形成的支护结构可满足基坑工程的挡土、止水与变形控制需求;通过调整可控低强度材料的物理力学性质与成孔工艺,可应用于不同的地层条件。与SMW工法桩等依赖原位搅拌工艺的支护桩相比,基于可控低强度材料的型钢灌注桩在硬黏土层、卵砾石层、风化岩层等硬质地层中具有更高的施工效率和成桩质量;而工程经济性对比结果表明,与钢筋混凝土灌注桩相比,可降低约25%的工程造价,且能够消纳利用建筑固废,兼顾经济性与环境友好。

可控低强度材料研究综述

可控低强度材料(CLSM)是一种将废弃材料大规模循环利用的新型填充材料,具有高流动性,在自重作用下基本无需振捣,即可自行充填并形成自密实结构,并且在灌注几小时后达到承受交通荷载的强度,可替代传统的回填材料,在路基填筑、涵洞台背、管廊回填等工程中得到了广泛的应用。本文通过文献总结分析了水粉比、骨料级配、固体废弃物取代集料和胶凝材料对可控低强度材料性能的影响,介绍了可控低强度材料在建筑工程中的应用。通过分析可知,良好的水粉比和骨料级配,有利于减小骨料混合物的表面积,降低水泥浆用量,改善CLSM的工作性能;固体废弃物取代集料或者胶凝材料可以改善CLSM性能,促进固体废弃物资源化利用,为进一步提升可控低强度材料在建筑工程中的应用提供参考。

建筑废土制备可控低强度材料的试验研究

为综合利用建筑废土,以废土替代砂石骨料,制备一种高流动度、低泌水率的新型回填材料——可控低强度材料(controlled low strength materials,CLSM)。通过流动度、泌水率、湿密度、无侧限抗压强度试验探讨了水胶比、水泥掺量、废土取代量等因素对CLSM物理、力学性能的影响,结合能谱分析(energy spectrum analysis,EDS)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)进一步揭示了强度影响机理。结果表明:水胶比主要控制CLSM流动度的大小,随着废土掺量的增加,满足材料流动的水胶比不断增大,废土添加极大地减少了材料的泌水率;胶凝材料中水泥掺量影响着CLSM强度的发展;通过微观分析、计算得出土基CLSM强度的形成主要源于水泥的水化反应、团粒化作用以及黏土颗粒的黏结。研究结果为利用废土制备CLSM提供了一种研究思路,制备出优良工作性能的CLSM服务于将来的工程沟槽回填。

工业废弃物制备可控低强度材料及其性能评价

可控低强度材料是一种具有高流动性、低强度、自流平和自密实性的水泥基材料,可用于管道、路基、回填等工程领域。本文综合国内外与可控低强度材料相关的标准,对其定义、配合比及工程性质(流动性、泌水和凝结时间、填充能力、强度等)进行了详细介绍;并结合工业废弃物向资源化利用方向的发展,以粉煤灰、燃烧灰底灰、燃烧循环流化床等工业废弃物为例简要概述了可控低强度材料的研究概况;最后提出了可控低强度材料的配合比设计标准化及避免材料中重金属离子浸出将成为未来研究的热点。

可控低强度材料(CLSM)性能评价方法分析

可控低强度材料(CLSM)是一种高流动性、可控低强的新型充填材料,被广泛应用于工程回填、道路基层、管道垫层等工程。目前,我国尚无CLSM性能测试标准,主要借鉴国外标准与混凝土、砂浆等材料相关评价方法,亟待制定合理、统一、系统的性能测试方法与标准,规范和促进CLSM大规模推广应用。本文综述了现有CLSM相关工作性能、力学性能、环境影响、耐久性等方面的测试方法,从测试原理、实验参数、优缺点等方面进行了对比分析,为CLSM性能测试提供依据,也为我国制定和完善CLSM标准体系提供参考。

废弃输油管道充填用可控低强度材料性能研究

为充填原位弃置的输油管道,以粉煤灰为主并掺入少量水泥,加入聚羧酸系高性能减水剂、保坍剂和增稠剂等外加剂,研制一种可控低强度材料(CLSM)。采取正交试验,进行极差分析、方差分析以及统计综合分析,优化充填材料的配合比。利用数学统计变异系数法赋予充填材料的流动性能、泌水率和强度等3个参数在配合比设计中的权重,采用功效函数方法将各参数统一为无量纲的指标,根据计算得到的指标值评价材料的工作性能。实验结果表明:在该优化配合比条件下,CLSM充填材料28 d抗压强度可达到2.60 MPa,4 h流动度达250 mm,4 h泌水率4.2%,较好的满足废弃输油管道充填材料性能指标要求。统计综合分析能精确直观地评价充填材料的性能指标,可作为充填材料配合比优化的有利手段。研究成果对可控低强度材料在废弃输油管道充填工程中的应用具有重要意义。

废弃玻璃应用于可控低强度材料

为了探究利用废玻璃制备的可控低强度材料(CLSM)的性能,通过玻璃粉替代水泥,玻璃砂替代河砂设计正交试验,对试验结果进行极差分析和方差分析。流动度经时损失与玻璃粉掺量成反比;泌水率主要影响因素为玻璃粉掺量;早期抗压强度主要受到玻璃粉和玻璃砂掺量因素影响,经过28 d水化基本完成后,抗压强度受到玻璃粉掺量和质量浓度因素影响。最优配合比:胶砂比1∶4,GP掺量65%,GS掺量50%,质量浓度84%,粉煤灰占胶凝材料10%,减水剂占胶凝材料0.5%,消泡剂占胶凝材料0.3%。

基于响应面法的可控低强度材料配合比优化研究

针对混凝土再生细骨料利用率不高的问题,可将再生细骨料用于制备可控低强度材料(CLSM),并利用响应面分析(RSM)为CLSM配合比设计提供一种新的方法。以水固比、聚羧酸减水剂掺量、水泥占胶凝材料比例(灰胶比)为试验因素,以流动度和泌水率的比值(流泌比)和28 d抗压强度为响应值,进行多指标优化。单因素试验表明,水固比和聚羧酸减水剂掺量提高会导致CLSM流动性和泌水率上升,而随着灰胶比提高CLSM流动度和泌水率呈逐渐减小的趋势。双响应面分析结果表明,水固比和灰胶比、减水剂掺量和灰胶比对流泌比交互作用显著,而各参数之间对28 d抗压强度的交互作用一般。最后,通过对两个响应值同时优化得到CLSM的最优配合比,经验证与实际基本一致,实现了对CLSM工作性能和抗压强度的多指标优化。

粉煤灰基可控低强度充填材料制备及其性能研究

可控低强度材料是替代传统充填材料改善充填效率及成本的有效途径之一。本文以粉煤灰为原料制备可控低强度材料,并研究不同掺量粉煤灰对可控低强度的工作性和力学性能的影响。研究结果表明:当粉煤灰粉煤灰掺量1∶2(67%)时,可控低强度材料的坍落度和扩展度分别高达240mm和590mm;泌水率低至6.9%;凝结时间为8h;其3d、7d、28d的强度分别高至1.3、2.8、4.5MPa。综合成本考虑,1∶2粉煤灰掺量制备的可控低强度材料的性能最佳。

基于城市顶管废土的可控低强度材料(CLSM)及性能影响因素研究

顶管废弃渣土作为城市管网建设的副产品,具有体量大、区域性强、成分复杂等特点,且由于其内部含有表面活性成分,导致顶管废土不易排水固结,制约了废土资源的再利用。为解决该问题,利用黄冈城区地下综合管廊顶管施工所产生的废土为原材料制备自密实顶管废土——可控低强度材料(CLSM),并通过控制水固比、灰土比以及粉煤灰与水泥的比值(F/C)等因素,研究其流动性、泌水率以及抗压强度的变化规律。试验结果表明:1)水固比对于CLSM的流动性变化起到主要作用,而抗压强度随着F/C的增大而减小,随着灰土比的增大而增大;2)通过控制水固比、灰土比以及F/C,能够制备出流动性在100~200 mm、泌水率小于3%、抗压强度在0.35~0.7 MPa的自密实、高流动性材料,满足沟槽回填过程中对于工作性能以及强度的相关要求。

钛石膏基可控低强度材料强度及体积稳定性研究

为了解决钛石膏综合利用率低、消耗不足以及道路回填工程中传统回填不密实或存在结构死角的问题,以钛石膏为原料制备钛石膏基可控低强度材料(CLSM)。采用无侧限抗压强度试验方法和体积稳定性试验方法,研究了建筑渣土取代率、水固比、钛石膏掺量与激发剂掺量等因素对CLSM抗压强度和体积稳定性的影响,并通过XRD、SEM对其性能变化的原因进行分析。试验结果表明:CLSM早期强度随着建筑渣土取代率的增加而增大,但是膨胀率有所下降;增大水固比则会降低强度,膨胀率随之增加;而增大钛石膏掺量,CLSM的强度与膨胀率均会降低,当钛石膏掺量为70%(质量分数)时,CLSM体积呈收缩趋势,且在14 d时收缩率基本达到最大,而生石灰掺量的增加,则会改善CLSM的收缩,起到一定的补偿收缩作用。

钢渣-煤基固废可控低强度材料制备及热力学分析

利用NaOH、Na_(2)SO_(4)协同碱激发煤矸石(CG)、钢渣(SS)、粉煤灰(FA)制备无水泥可控低强度材料(CLSM)。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)分析了CLSM的微观结构和相组成。结果表明,Ca/(Ca+Si)的摩尔比与材料的7 d、28 d无侧限抗压强度比值存在线性关系,当Ca/(Ca+Si)摩尔比大于0.407时,7 d即可达到28 d无侧限抗压强度的70%以上,该材料具有早强特性。当粉煤灰质量掺量在40%以下时,CLSM工作性(流动性)满足ACI规范要求,不同质量配比的SS/FA改变了CLSM体系中反应产物的相组成,产物中钙矾石与水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的密实嵌合结构为材料力学性能提供了微观结构基础。最后,基于吉布斯自由能最小化方法,模拟了水化产物中两种晶型水化硅酸钙的生成量。

材料配比与施工环境对可控低强度材料的影响

可控低强度材料(CLSM)是一种自流平、自密实的新型填充材料,适用于各种异形断面回填工程。文中以室内配合比设计与现场施工的方式,对CLSM不同配比下的表现及施工环境对其实际性能的影响进行研究。结果表明,颗粒圆润、表面光滑的河砂相较于棱角尖锐、针片状含量较高的机制砂更能提高CLSM的流动性;在极端气候如冰雪低温天气下施工会降低CLSM的抗压强度并加剧裂缝的产生。

砂质土与建筑垃圾制备可控性低强度材料

利用砂质土与建筑垃圾细骨料复掺制备可控性低强度材料(CLSM),研究了砂质土与建筑垃圾细骨料不同质量比下CLSM的流动度、泌水率、凝结时间和抗压强度的变化规律,并通过XRD和SEM探究物相组成和微观形貌。结果表明,随着砂质土与建筑垃圾细骨料质量比的降低,CLSM的泌水率及流动度减小、凝结时间缩短、抗压强度提高。利用砂质土与建筑垃圾细骨料复掺解决了泌水率高的问题,且当两者质量比为1∶1时,流动度、泌水率、凝结时间和抗压强度符合市政管道回填施工要求。

多固废协同制备再生可控性低强度材料及其性能研究

可控性低强度材料(CLSM)是一种替代传统级配砂石回填的新型回填材料,具有良好的工作性和力学性能。为了提高CLSM中固废利用率,减少水泥用量,降低工程成本和施工难度,利用再生微粉、矿渣粉等固废材料配合盾构渣土制备CLSM,并通过SEM分析不同配比CLSM水化产物的微观形貌。结果显示,多固废协同制备的CLSM流动度可控制在135~215 mm,抗压强度可控制在3.40~5.93 MPa。再生微粉最佳掺量为20%,矿渣粉最佳掺量为30%,抗压强度最高可达5.93 MPa。再生微粉与矿渣粉复掺可以相互促进,将更多的水泥产物CH转化为C-S-H凝胶物质填补孔隙结构,提高材料结构强度。

弃土基可控性低强度材料静态力学特性及孔隙分布特征

针对大规模的水利水电项目通常需要一定量的土地用于建设水库、水电站等基础设施,导致产生大量的工程弃土,利用开挖弃土制备土基可控性低强度材料,采用数字图像相关技术(digitalimage correlation,DIC)和声发射技术(acoustic emission,AE)监测试件破坏特征以及损伤演化机制,通过压汞法(mercury intrusion porosimetry,MIP)和扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)观察试件内部孔隙分布特征。结果表明,试件受压破坏后呈现完全破碎形态,裂缝在贯穿试件的过程中沿着最初方向持续发展,荷载到达峰值后裂缝发展主要以延伸为主直至破坏,试件内部拉伸破坏和剪切破坏并无明显区别。试件内部孔隙率较高,孔隙较大,整体黏结性较低,部分孔隙有水化产物充填,在加载过程中起连结作用。本研究为科学调控弃土基可控性低强度材料力学性能提供参考。

可控性低强度材料(CLSM)研究进展

可控性低强度材料(CLSM)是一种替代级配型传统回填材料,并具有低强度、自流平、自我填充与自密实特性的水泥基质材料,其在欧美地区得到广泛的应用。从可控性低强度材料的定义、分类、物质组成、配比与基本工程性质等方面对其作以介绍。

可控性低强度材料及其工程应用

可控性低强度材料(CLSM)是一种主要用于回填的自密实功能性材料。介绍可控性低强度材料的特点,对其应用领域、配置方法、主要原材料、性能及工作性能进行了分析,讨论了该材料在我国推广应用的情况。

可控性低强度回填材料性能研究

可控性低强度材料(CLSM)是一种替代级配型传统回填材料,并具有低强度、自流平、自我填充与自密实特性,在欧美地区得到广泛应用。文章对一种典型的以水泥、粉煤灰和水为主要原材料的CLSM工程特性进行研究,分析其流动性能及力学性能受材料组成、龄期等因素影响下的变化发展规律。用水率与水泥掺量是影响其强度的两个主要因素,流动性主要受用水量的控制,受水泥掺量影响并不显著。