煤矸石粉制备混凝土用复合掺合料的性能研究

用煤矸石粉部分替代粉煤灰制备混凝土用复合矿物掺合料,通过正交实验研究煤矸石粉、粉煤灰、磷渣掺量对受检胶砂抗折强度、抗压强度、活性指数和抗压强度增长比的影响。结果表明:由于火山灰效应和微集料效应,煤矸石粉、粉煤灰、磷渣对水泥的水化存在较强相互作用,设计配合比适宜时,受检胶砂的7和28 d活性指数及强度增长比均达到普通Ⅲ级复合矿物掺合料指标要求,表明用煤矸石粉部分替代粉煤灰制备混凝土用复合矿物掺合料完全可行,最优方案为煤矸石粉掺量25.0%、粉煤灰掺量62.5%、磷渣掺量12.5%。

煤矸石粉替代粉煤灰制备混凝土及其性能研究

研究煤矸石粉替代粉煤灰制备混凝土的可能性。通过试验探讨了不同替代率下煤矸石粉混凝土的和易性、经时损失和力学性能。结果表明:煤矸石粉能在一定程度上替代粉煤灰,尤其在高替代率下,其抗压强度甚至优于粉煤灰;煤矸石粉混凝土的劈裂抗拉强度和拉压比较低,可能会降低混凝土的抗裂能力。

冻融环境下活化煤矸石粉混凝土毛细吸水性能

研究了冻融环境中不同掺量和水胶比条件下,活化煤矸石粉(ACGP)对混凝土毛细吸水性能的影响规律;同时结合非饱和毛细理论,建立了活化煤矸石粉混凝土(ACGPC)的相对含水量分布预测模型.结果表明:冻融作用使得ACGPC的累计吸水量及毛细吸水率逐渐增大,抗毛细吸水性能降低,水分侵入深度提高;当ACGP掺量相同时,ACGPC的抗毛细吸水性能随着水胶比的增加而降低;当水胶比一定时,随着ACGP掺量的增加,ACGPC的累计吸水量及毛细吸水率先降后升;ACGP可细化混凝土孔径,当ACGP掺量为20%时效果最为显著.

冻融作用下活化煤矸石粉混凝土损伤劣化规律

为促进寒冷地区煤矸石在混凝土中的应用,通过机械-微波方式对煤矸石进行复合活化,从表观形貌、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和劈裂抗拉强度等方面对煤矸石粉混凝土的损伤劣化规律进行了研究,并使用扫描电子显微镜、核磁共振波谱仪和X射线衍射仪等研究了活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能的改性机理。结果表明:20%(质量分数)掺量下活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能改善效果最好,且经300次冻融循环后,质量损失率和相对动弹性模量分别为2.32%和91.32%,抗压强度和劈裂抗拉强度分别下降了16.40%和26.12%;活化煤矸石粉能填充、细化孔隙,且其二次水化能消耗水泥水化产物Ca(OH)_(2),产生C-S-H和C-A-S-H,提升水泥石密实程度,改善孔结构,使大孔占比减少。

冻融与复合盐耦合作用下活化煤矸石粉混凝土劣化规律

以质量分数3.5%NaCl和5%Na_(2)SO_(4)混合溶液为侵蚀介质,采用快冻法对不同煤矸石粉掺量的混凝土进行冻融循环试验,测定各组混凝土试件的质量损失、相对动弹性模量、抗压强度以及孔结构参数,研究不同掺量的活化煤矸石粉混凝土在冻融循环与复合盐侵蚀耦合作用下的性能损伤劣化规律。研究结果表明:在盐冻循环作用下,不同掺量活化煤矸石粉混凝土的相对动弹性模量和抗压强度变化均呈现前期平缓下降,后期快速下降趋势,而质量损失率则前期缓慢增长,后期快速增加;活化煤矸石粉掺量为20%时,混凝土抗冻性能最优,且经300次盐冻作用后,质量损失率和相对动弹性模量分别为2.43%和90.12%,抗压强度下降了14.47%;活化煤矸石粉能细化孔隙,改善孔径级配,减少有害孔和多害孔的比例,提高混凝土的密实性。

基于RSM-CCD的自燃煤矸石粉-水泥砂浆配比优化

基于响应曲面法中的中心复合试验法(RSM-CCD)设计13组试验,以自燃煤矸石粉细度和掺量为影响因素,研究其对混合砂浆流动性、不同水化龄期抗压强度和抗折强度的影响.结果表明:自燃煤矸石粉细度和掺量对砂浆流动性和强度影响显著,特别是两者交互作用对砂浆抗折强度的影响极为显著,对抗压强度的影响随着水化龄期的延长而递增,所建立的回归模型相关系数(R^(2))大于0.96,表明模型的合理性和拟合性较好;当自燃煤矸石粉细度为8.00μm、掺量为15.49%时,砂浆流动度为182 mm,28、56 d抗压强度为43.8、50.2 MPa,抗折强度为8.4、8.7 MPa;自燃煤矸石粉具有微集料和活性效应,可以作为混凝土掺合料.

煤矸石粉对水泥混凝土路用性能的影响研究

文章以煤矸石粉掺量为变量,测试煤矸石粉混凝土的路用性能指标,探究煤矸石粉对不同强度等级混凝土路用性能的影响规律及影响机理。结果表明:当煤矸石粉的掺量<9%,煤矸石粉的掺入可以改善路用混凝土的坍落度、凝结时间、含气量和初凝时间,掺量过高则反之;路用混凝土的强度随煤矸石粉掺量的增加呈现出递减的规律,当煤矸石粉掺量较高时,混凝土的强度衰减幅度较大;当煤矸石粉的掺量<9%时,煤矸石粉的掺入对路用混凝土的抗渗性、抗碳化性等耐久性能具有积极的影响,而当掺量>12%时,混凝土的渗透高度和碳化深度远远高于不掺煤矸石粉的混凝土;煤矸石粉可替代部分水泥在路用混凝土中进行应用,建议煤矸石粉的掺量在9%以下。

煤矸石粉填料沥青混合料路用性能研究

为了拓宽废弃煤矸石的再利用途径,文章采用不同比例的煤矸石粉代替矿粉后进行AC-13C沥青混合料配合比设计,并对其高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性等路用性能进行对比研究。结果表明,将煤矸石粉作为填料应用于沥青混合料中,提高了沥青混合料的高温稳定性和水稳定性,但降低了其低温抗裂性。当煤矸石粉替代率为50%时,AC-13C沥青混合料的综合性能最优。

活化煤矸石粉对煤矸石混凝土性能的影响

为探究煤矸石对混凝土性能的影响,以不同煤矸石粉(Coal gangue powder,CGP)掺量和煤矸石粗骨料(Coal gangue coarse aggregate,CGA)取代率制备C30混凝土,对煤矸石混凝土抗折性能及抗氯离子渗透性能进行试验研究,并通过压汞法及扫描电镜进一步分析其影响规律和改善机理。结果表明,随着掺量的增加,煤矸石混凝土抗折强度先增大后减小,15%CGP为抗折强度最优掺量。抗氯离子渗透性能随CGP掺量的增加而提高。煤矸石粗骨料取代率为100%时,CGP的掺入对其抗折强度的优化更为显著。CGP的加入使凝胶孔和过渡孔等无害孔增加,毛细孔和大孔等有害孔减小,进而优化混凝土颗粒级配,提高结构密实度。一方面CGP在二次水化中产生大量C-S-H凝胶,使煤矸石混凝土微观结构更加密实,另一方面未反应的CGP可填充至煤矸石混凝土孔隙和裂缝中,提高界面过渡区强度,进而提高煤矸石混凝土抗折强度和抗氯离子渗透性能。

煅烧煤矸石粉对混凝土工作性和强度的影响

将小于5mm方孔筛的未燃煤矸石颗粒以不同温度、不同粉磨时间为间隔取点煅烧及粉磨,分别以30%取代水泥,以胶砂强度较高者确定煤矸石最佳的煅烧温度和粉磨时间。在此基础上采用正交试验,研究煅烧煤矸石粉、粉煤灰和矿粉复掺的相容性及对混凝土工作性和强度的影响。结果表明,清河门矿未燃煤矸石最佳煅烧温度750℃、最佳粉磨时间3min;煅烧煤矸石粉、粉煤灰和矿粉之间的不同品种复掺对混凝土拌合物工作性影响特别显著,对7d强度影响显著,对28d强度影响不明显。而掺量比例对工作性和28d强度影响不明显,对7d强度有一定影响。煅烧煤矸石粉与粉煤灰复掺的相容性最好,二者复合使用,既能改善混凝土拌合物工作性,又能保证混凝土7d和28d强度。

煅烧煤矸石粉体材料活性评价方法的研究进展

煤矸石是煤炭开采和加工过程中产生的固体废弃物,将其应用于水泥基材料是煤矸石资源化的有效途径。本文综述了国内外关于煅烧煤矸石粉体材料活性的评价方法——强度评价方法、火山灰性试验方法和现代分析测试方法(XRD、IR、NMR和ICP-AES)。针对煅烧煤矸石活性材料在水泥基材料研究和应用中存在的主要问题,分析阐明了其高效应用于实际工程中的研究重点。为加快煤矸石在水泥基材料中的资源化利用,提出了一些参考性建议。

改性煤矸石粉的活化效果评价

利用硅烷偶联剂(KH-550)对煤矸石粉进行改性。采用红外光谱(FTIR),扫描电子显微分析(SEM)和热重分析技术(TGA)对改性前后煤矸石粉进行了分析。通过对改性前后煤矸石粉/苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)的力学性能来评价KH-550对煤矸石粉的活化效果。实验结果表明,KH-550与煤矸石粉能形成化学键,煤矸石粉的有机成分含量增加。改性后煤矸石粉的粒径变小,煤矸石粉表面活性增加。与未改性煤矸石粉/SBS材料力学性能相比,改性煤矸石粉/SBS材料的力学性能明显提高。改性煤矸石粉/SBS材料与炭黑/SBS材料的力学性能相当,说明改性后煤矸石粉的活化效果明显,可取代炭黑作为橡塑材料的填料。

煤矸石粉填充改性聚丙烯材料的研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯/煤矸石粉复合材料,研究了纯煤矸石粉和用钛酸酯表面处理的煤矸石粉对聚丙烯力学性能、加工流动性的影响。结果表明:随着煤矸石粉用量的增加,复合材料的弯曲强度上升,冲击强度和断裂伸长率下降,但对复合材料的拉伸强度和加工流动性的影响不大;用钛酸酯对煤矸石粉进行处理后,复合材料的断裂伸长率、冲击强度及加工流动性有了一定的改善。

煤矸石粉填充聚丙烯复合材料的性能

研究了纯煤矸石粉及用表面活性剂处理或加入界面改性剂的煤矸石粉对两种聚丙烯 (PP)的力学性能及加工流动性能的影响。结果表明 :随着煤矸石粉用量的增加 ,PP填充复合材料的拉伸断裂伸长率和冲击强度下降 ,但拉伸屈服强度和加工流动性变化不大 ;煤矸石粉经硬脂酸处理后对复合材料的断裂伸长率、冲击韧性及加工性能有一定的改善作用 ;

磨细煤矸石粉颗粒特征及其最佳细度的选择

采用MaIvern激光粒度分布测定仪,测定4种不同粉磨时间下煤矸石粉的颗粒特征,并测定相应磨细粉的胶凝材在不同龄期时的力学性能。结果表明,随着粉磨时间的增加,煤矸石粉的颗粒尺寸分布得到进一步优化,但超过一定粉磨时间后若继续粉磨优化则效果却不明显,外观表征为矿粉胶凝材强度增加的幅度不大,因此不经济。从性能和能耗方面考虑,认为煤矸石在粉磨30min时性价比最优。

煅烧煤矸石粉掺合料制备及对混凝土性能影响

通过胶砂强度评价法,确定煅烧煤矸石粉掺合料最佳制备工艺条件为:煅烧温度750℃、恒温2 h、研磨3 min;在此基础上,研究煤矸石掺合料与其他掺合料复掺比例对混凝土工作性、抗压强度、抗冻性的影响。结果表明:煅烧煤矸石粉与矿粉或粉煤灰最佳复掺比例为3∶7,与粉煤灰复掺,混凝土塌落度值、7 d、28 d抗压强度高于与矿粉复掺。与粉煤灰复掺,冻融循环次数可达550次;与矿粉复掺,冻融循环次数达到500次。综合各项指标,煅烧煤矸石粉与粉煤灰的相容性优于与矿粉之间的相容性,二者复合使用,既能改善混凝土拌合物的工作性,又能保证混凝土强度。

改性煤矸石粉/SBS复合材料的制备及性能研究

采用双辊开炼机和平板硫化机高压制样的方法制备了煤矸石粉/SBS复合材料体系,运用SEM、DSC、TG对复合材料的断面形貌和热性能进行了分析,同时对复合材料的力学性能进行考察。结果表明,表面改性的煤矸石粉在SBS体系中与弹性体充分结合,断面产生了大量的网状结构,进一步提高了材料的拉伸强度、断裂伸长率和热稳定性,硬度增加幅度较小。

砂率对煤矸石粉混凝土和易性及抗压强度的影响

通过对砂率为35%、39%、43%、47%、51%的煤矸石粉混凝土进行试验,研究掺加煅烧煤矸石粉的情况下,砂率对混凝土和易性及7、28、60 d抗压强度的影响。煤矸石粉取代水泥掺入混凝土中,取代率为20%。研究结果表明:与基准组混凝土相比,砂率对煤矸石粉混凝土和易性及强度的影响趋势较平缓;煤矸石粉掺入混凝土后混凝土的整体强度降低,但能一定程度改善混凝土的保水性及黏聚性。

煤矸石粉与传统填料沥青混凝土力学性能和环境影响的对比研究

由于自然资源日益枯竭,各行各业对于废物利用的需求显著增长。煤矸石是在煤的开采、加工过程中产生的副产品,其在自然环境中的累积引起了一系列经济和环境问题。为了研究煤矸石粉在道路工程中的适用性,通过马歇尔稳定度、间接拉伸强度、水稳定性、回弹模量和耐疲劳性能试验,对煤矸石粉热拌沥青混凝土与石灰石粉、沸石粉和普通硅酸盐水泥等传统填料热拌沥青混凝土进行力学性能对比。结果表明:与石灰石粉和沸石粉相比,煤矸石粉尤其是煤矸石灰作为填料改善了热拌沥青混凝土的力学性能,而煤矸石灰沥青混凝土和普通硅酸盐水泥沥青混凝土有几乎相同的力学性能。另外,采用毒性特征浸出程序(TCLP)来评价煤矸石粉沥青混凝土对环境的影响,结果表明:不同试验样品的重金属浓度在很大程度上小于标准值。因此将煤矸石粉作为填料应用在热拌沥青混凝土中不仅可以获得优良的力学性能,而且还可以有效减少煤矸石对环境的污染。

活化改性对煤矸石粉补强天然橡胶性能的影响

将煤矸石粉经活性改性处理后用作天然橡胶补强填充剂。采用XRD、FT-IR和SEM等手段研究了热处理和偶联剂改性对煤矸石补强天然橡胶性能的影响。煤矸石粉热处理在800℃以内时,天然橡胶硫化胶的拉伸强度随温度升高而增大,当热温度达到900℃时,硫化胶的拉伸强度略有下降。偶联剂改性能显著提高煤矸石的补强性能,当硅烷偶联剂KH-570质量分数≤2%时,天然橡胶的拉伸强度随偶联剂用量增加显著增大;当偶联剂质量分数>2%时,拉伸强度的增加幅度不明显;而偶联剂质量分数为2%时,硫化橡胶的300%定伸应力达到最大,之后定伸应力随偶联剂质量分数增大而减小。