尾矿资源化利用制备水泥注浆料的无侧限抗压强度预测

尾矿资源化利用制备水泥注浆料可实现尾矿的可持续性。为准确预测尾矿资源化利用制备水泥注浆料的无侧限抗压强度,基于K近邻回归、支持向量回归、随机森林、Gradient Boosting(GB)和Light Gradient Boosting Machine(LightGBM)算法,建立了无侧限抗压强度的预测模型。首先,收集了738组尾矿资源化利用制备水泥注浆料的无侧限抗压强度的试验数据,建立了无侧限抗压强度数据库,试验参数包括尾矿化学性质、水泥强度、水泥尾矿质量比、质量浓度、养护时间和无侧限抗压强度。随后基于该数据库,建立了K近邻回归、支持向量回归、随机森林、GB和LightGBM模型,选取了3个统计指标评估模型性能,并对比模型的精度和误差。结果表明:水泥与尾矿的质量之比与无侧限抗压强度的相关性最大,而在尾矿的化学性质中,二氧化硅含量对无侧限抗压强度的影响最大。在训练集和测试集上,支持向量回归模型的预测性能最好(决定系数R^(2)分别为0.99和0.98),且约99%数据的误差在1 MPa范围之内;GB模型的R^(2)分别为0.98和0.96,而K近邻回归模型的R^(2)分别为0.98和0.83。总体而言,支持向量模型的预测性能要优于GB模型、随机森林模型、LightGBM模型和K近邻回归模型,表明支持向量回归模型可准确地预测以及评估尾矿资源化利用制备水泥注浆料的抗压强度。本研究为尾矿在混凝土以及水泥等领域的资源化利用提供了基础。

金尾矿砂制备水泥注浆料的流变性能及力学性能研究

针对地下空间堵漏注浆料成本高、体积不稳定等问题,以细度模数低于0.7的金尾矿砂制备流变性能优异的水泥注浆料,提升注浆料性能的同时实现固废资源化利用。对金尾矿砂的颗粒分布、化学成分、矿物组成以及颗粒形貌进行了测定,通过单因素试验系统研究了外加剂掺量及水胶比对金尾矿砂水泥注浆料流变性能以及力学性能的影响,结合SEM分析方法揭示了水胶比对力学性能的影响规律。结果表明:以石英为主要矿物的微细金尾矿砂颗粒细、棱角多,通过外加剂进行表面改性,固定胶砂比为1∶1.5,控制水胶比为0.35,注浆料流动度最高可达335 mm;控制水胶比为0.31,注浆料抗折强度达到最高,3、7、28 d抗折强度分别为6.87、8.87以及10.5 MPa;控制水胶比为0.32,注浆料抗压强度达到最大,3、7、28 d抗压强度分别为43.1、59.0以及69.0 MPa;金尾矿砂水泥注浆料脆性系数随水胶比增高而降低,试样28 d脆性系数最低为5.58。通过SEM分析发现随着水胶比增加,钙矾石(Aft)相增多,脆性系数减小,韧性提高,但Aft相过多导致结构松散,强度降低。

粉煤灰及矿粉对水泥基注浆料性能的影响

以硅酸盐和硫铝酸盐复合水泥为基材制作水泥基注浆材料,分别讨论了不同类型、不同掺量的粉煤灰和矿粉对水泥基注浆材料的流动度、容重、膨胀率、抗压抗折强度的影响。结果表明:粉煤灰能有效地增加水泥基注浆料的流动度,当粉煤灰掺量低于20%时,可以提高注浆料的塑性膨胀率,当Ⅰ级粉煤灰掺量为20%或Ⅱ级粉煤灰掺量为15%时,3 h膨胀率最高达1%;粉煤灰对注浆料的早期强度不利,但可以增强其后期强度。矿粉可以改善其流动度,随着矿粉的增加,注浆料的容重和膨胀率均呈下降趋势;矿粉对注浆料的28 d强度无显著影响,其早期强度随着矿粉的增加而下降,当S75矿粉掺量高于7%或S95矿粉掺量高于11%时,抗压抗折强度不满足规范要求。

富水地区地铁衬砌壁后注浆防渗加固试验研究

为了提高富水地区地铁盾构隧道衬砌壁后注浆加固效果,以粉煤灰、S95级高炉矿渣微粉及钢渣微粉等工业废渣为胶凝材料,添加Na2SiO3激发剂,配制了新型碱激发剂注浆料,并与传统水泥基注浆料的性能进行对比。结果表明:为了兼顾碱激发注浆材料的工作性能和硬化性能,建议最佳液固比(激发剂与工业废渣质量比)为1.0;注浆料的干缩应变在早期呈快速增长,后期则呈缓慢增长的变化特征,碱激发注浆料的体积稳定性略低于传统水泥基注浆料;碱激发注浆料生成的低Ca/Si比胶凝产物较水泥基注浆料的稳定性更好,受水溶蚀作用的影响更小;碱激发注浆料的抗盐侵蚀性能优于水泥基注浆料,适用于复杂水环境下的注浆加固施工。