采空区治理用尾矿砂注浆材料的制备及性能研究

为了解决常用的矿山采空区治理用注浆材料凝结时间长、析水率高、结石率低、水下浇筑时水泥流失量大、硬化后易脱空等问题,制备了一种尾矿砂注浆材料,并通过添加性能调节剂CA-Ⅳ、调整原材料配比对其性能进行了优化。结果表明:优化后的尾矿砂注浆材料工作性得到明显改善,凝结时间大幅缩短,24 h竖向膨胀率、结石率和28 d抗压强度均有大幅提高,水泥流失量显著降低。

矿砂船强度评估的运动与加速度公式拟合分析

针对超大型矿砂船的强度评估所需船舶重心处运动和加速度计算公式的准确性问题,对比4艘超大型矿砂船实船水动力数值计算结果和散货船油船共同结构规范(HCSR)规定的船舶重心处运动和加速度计算公式计算结果,表明HCSR规定计算公式大部分不适用于超大型矿砂船强度评估,为此,对不适用的公式进行修正,得到了适用于超大型矿砂船强度评估的重心处运动和加速度新公式。

钢纤维-海泡石纤维优化铁尾矿砂-石英砂混合砂浆性能试验研究

为了在保证经济性的同时改善铁尾矿砂-石英砂混合砂浆的性能,选用钢纤维、海泡石纤维优化混合砂浆,研究了钢纤维、海泡石纤维单掺和以不同比例混掺对混合砂浆工作性能、力学性能和自然干燥收缩率的影响。结果表明,在单掺情况下,海泡石纤维对流动性的负面影响高于钢纤维,两种纤维分别以合适掺量掺入混合砂浆中,钢纤维对抗折强度和28 d自然干燥收缩率的改善效果优于海泡石纤维,而海泡石纤维对抗压强度的改善效果更佳;钢纤维-海泡石纤维以0.50%-1.0%和0.75%-1.0%组合混掺对矿浆力学性能和干燥收缩改善效果最佳。从性能改善效果和经济性角度综合考虑,确定了最优纤维掺量组合,即钢纤维、海泡石纤维掺量分别为0.50%、1.0%。在此掺量组合下,混合砂浆3 d、7 d和28 d抗折强度分别提升了15.8%、13.0%和12.5%,混合砂浆3 d、7 d和28 d抗压强度分别提升了16.2%、14.7%和13.9%,28 d自然干燥收缩率降低了32.8%,且经济性良好,每吨混合砂浆仅增加28.8元左右的成本。

PVA-铁尾矿砂混凝土抗折性能研究

为实现固废再生利用,将铁尾矿砂部分替代细骨料并掺入PVA纤维,制备出具有良好和易性的PVA-铁尾矿砂混凝土,通过标准抗折试验研究了不同铁尾矿砂替代率与PVA纤维掺量对混凝土抗折性能的影响。研究表明,PVA纤维掺量为0%和0.1%(质量分数,下同)时试件发生贯通型开裂脆性破坏,而PVA纤维掺量为0.2%和0.3%的试件破坏时裂缝宽度明显减小且未贯通。当铁尾矿砂替代率为30%、PVA纤维掺量为0.3%时,试件跨中挠度和抗折强度均达到最大值,较普通混凝土分别提高了22.04%和6.57%。当铁尾矿砂替代率超过30%时试件抗折强度和跨中挠度会显著下降。与单掺PVA纤维相比,混掺PVA纤维与铁尾矿砂的试件变形能力增强更明显。由XRD谱可知,30%铁尾矿砂替代率下试件中C-S-H凝胶与钙矾石生成量最多,能显著提高材料强度。

低pH值下微生物诱导碳酸盐沉淀加固尾矿砂试验研究

开展低pH值下微生物诱导碳酸盐沉淀(microbially induced carbonate precipitation,简称MICP)加固尾矿砂试验,研究了菌液浓度、pH值对碳酸钙生成量和絮凝滞后期的影响。采用渗透性、保水性、抗雨滴侵蚀、抗风蚀、贯入度试验评价该方法加固尾矿砂效果。通过分析pH值对脲酶活性和碳酸盐体系平衡的影响,结合扫描电子显微镜和X射线衍射试验观察尾矿砂微观结构,揭示低pH值下MICP加固尾矿砂机制。结果表明,低pH值下MICP方法可以显著提高尾矿砂力学性能,一轮喷淋处理后尾矿砂的风蚀质量为0,渗透系数最大可降低一个数量级,pH值为4的高浓度菌液处理后的尾矿砂风雨侵蚀质量也为0。低pH值暂时抑制了脲酶活性,打破了碳酸盐体系的平衡,延缓了碳酸钙的生成,使得方解石均匀填充于粒间孔隙,将尾矿砂颗粒胶结为整体。提出的尾矿库加固及尾矿砂治理新技术及其加固机制,为低pH值下MICP加固尾矿砂应用提供了理论与试验依据。

压实尾矿砂-膨润土混合料在填埋场覆盖系统中的防渗性能研究

【目的】为了实现固废的资源化利用,采用膨润土改良尾矿砂,探究了压实尾矿砂-膨润土混合料作为填埋场覆盖系统防渗层材料的可行性。【方法】使用标准轻型击实试验确定了不同膨润土掺量下尾矿砂-膨润土混合料的最优含水率和最大干密度,通过固结渗透试验测试了不同膨润土掺量下尾矿砂-膨润土混合料的饱和渗透系数,通过压汞试验(MIP)和电镜扫描试验(SEM)分析了试样的微观孔隙特征,最后通过数值模拟研究了压实尾矿砂-膨润土混合料在覆盖系统中的服役性能。【结果】结果表明:随着膨润土掺量的增加,尾矿砂-膨润土混合料的最大干密度先增大后降低,在10%掺量下达到最大的1.94 g/cm^(3),其渗透系数随着膨润土掺量的增加而降低,在膨润土掺量达到10%时,其k_(s)=5.61×10^(-10) m/s,满足防渗层渗透性要求(即k_(s)≤10^(-9) m/s),此时,10 cm厚度的防渗层即可满足年渗漏量低于30 mm/年的规范要求,同时设置一定的坡度和侧向导排作用可有效降低覆盖系统的渗漏量。

钒钛磁铁矿尾矿砂制备水泥砂浆的力学性能研究

本文聚焦承德地区钒钛磁铁矿尾矿砂再利用,分析其成分、颗粒级配及特性。通过调整尾矿砂替代比例与木质纤维素量,对水泥材料进行力学、XRD、SEM测试并评估性能。研究显示,20%替代率与0.3 g木质纤维素为最优条件,水泥材料经28天养护后,抗折、抗压强度分别达到19.02 MPa与80.84 MPa,性能最佳。

花岗岩尾矿砂制备砂浆的黏结性能研究

利用花岗岩尾矿砂(GTS)制备砂浆,研究了胶砂比、聚乙烯醇胶粉(PVAP)和聚乙烯醇纤维(PVAF)对砂浆黏结性能的影响规律,分析了砂浆破坏形式与拉伸黏结强度之间的关系,并通过SEM对其微观机理进行分析。结果表明,单掺聚乙烯醇胶粉或聚乙烯醇纤维对砂浆黏结性能均有提升,复掺聚乙烯醇胶粉和聚乙烯醇纤维时砂浆黏结性能最优。砂浆的胶砂比为1∶2,聚乙烯醇胶粉为0.9%(质量分数),聚乙烯醇纤维为1.5%(体积分数)时,黏结性能最优,28 d拉伸黏结强度最高可达1.75 MPa。砂浆破坏形式与拉伸黏结强度有关。未掺聚乙烯醇胶粉与聚乙烯醇纤维时破坏形式多为界面破坏,复掺聚乙烯醇胶粉与聚乙烯醇纤维时破坏形式多为基体破坏,单掺聚乙烯醇胶粉或聚乙烯醇纤维时破坏形式多为界面-基体破坏。

干湿循环作用下掺铁尾矿砂水泥土耐久性研究

为了探究掺铁尾矿砂水泥土在特殊环境条件下的耐久性,对掺铁尾矿砂水泥土进行了干湿循环试验,并与相同条件下素水泥土进行了对比。通过干湿循环试验研究发现,高掺量水泥强度损失较低。铁尾矿砂的掺入会延缓水泥土受干湿循环次数增加所产生的强度损失,但随着干湿循环次数增加其强度损失与素水泥土逐渐接近,干湿循环导致的铁尾矿砂水泥土强度降低主要表现在黏聚力大幅下降,内摩擦角变化较小。利用极限偏应力(σ_(1)-σ_(3))_(max)、c,φ值与孔隙率η、胶结物体积含量Gv等参数的关系,建立了干湿循环循环作用下铁尾矿砂水泥土强度损伤模型,通过计算值与试验值对比,该损伤模型可以有效地预测铁尾矿砂水泥土在干湿循环下的极限偏应力(σ_(1)-σ_(3))_(max)及c,φ值。

纳米偏高岭土对铁尾矿砂再生混凝土氯离子渗透性能影响研究

为综合利用建筑固废,将铁尾矿砂(ITS)和再生粗骨料(RA)分别替代天然粗细骨料,同时将纳米偏高岭土(NMK)等质量替代水泥制作纳米偏高岭土增强铁尾矿砂-再生混凝土,进行氯离子渗透试验,探究纳米偏高岭土对铁尾矿砂-再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响及改善机理。使用扫描电子显微镜(SEM)、压汞法(MIP)等分析纳米再生混凝土抗氯离子渗透性能,结果表明:(1)铁尾矿砂的掺入降低了再生混凝的抗氯离子渗透能力;(2)适配掺量的NMK能显著提高铁尾矿砂再生混凝土的抗氯离子渗透能力。

铁尾矿砂浮石混凝土多孔砖砌体力学性能试验研究

为寻求铁尾矿堆积问题解决方案,以材料再利用为基础,结合实际,提出用铁尾矿砂、浮石分别代替部分细、粗骨料制备砌块,并对该砌块砌筑成的砌体进行力学性能试验研究,主要进行抗压、抗剪及沿通缝和齿缝抗弯试验,分析其破坏过程及破坏形态。试验结果表明,铁尾矿砂浮石混凝土多孔砖砌体表现出更大的脆性,抗压、剪、弯强度试验值均比现行规范计算值大,尤其是抗剪及抗弯强度,主要原因是出现了类似结构加固中销键的构件。最后,对试验数据采用最小二乘法进行回归分析,建立了该砌体对应的强度平均值计算公式。

水泥稳定石墨尾矿砂的路用性能试验研究

石墨尾矿大量堆积引发了一系列的危害,包括环境污染、水资源受损以及地质灾害风险增加等。使用水泥稳定石墨尾矿砂作为路基材料,不仅可以提高石墨尾矿砂的综合利用率,还可以降低施工成本。本文探讨了水泥掺量对水泥稳定石墨尾矿砂抗压强度和抗冻性能的影响。结果表明:水泥稳定石墨尾矿砂试件的抗压强度随着水泥掺量的增加而增加;当水泥掺量为7%时,水泥稳定石墨尾矿砂试件7 d龄期的抗压强度达到了2.61 MPa;随着冻融循环次数的增加,水泥稳定石墨尾矿砂试件的质量损失率逐渐增大,抗压强度逐渐减小;水泥掺量越大,水泥稳定石墨尾矿砂试件抵抗冻融的能力就越强。研究结果可为中国东北地区使用水泥稳定石墨尾矿砂作为路基材料提供参考。

循环压缩作用下铁尾矿砂混凝土变形破坏试验研究

为了研究循环压缩对不同铁尾矿砂掺量的混凝土疲劳损伤的影响,对铁尾矿砂混凝土开展了拌合物性能和变幅循环压缩试验。结果表明:铁尾矿砂混凝土吸水率均大于普通混凝土且吸水率随掺量增加而增大;铁尾矿砂掺量在40%以内时混凝土流动性较好,且压力泌水率属于可泵送空间;掺有铁尾矿砂的混凝土的循环受压应力-应变曲线由密变疏且变形相对普通混凝土较小;加载变形模量在临近破坏时会突然降低,总输入能和弹性应变能增长速率随着循环受压次数的增加而增大,而耗散能先缓慢增大之后迅速增大。

火灾后铁尾矿砂混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究铁尾矿砂全部替代天然砂对混凝土梁火灾后抗弯性能的影响,对3根受火45 min和3根非受火混凝土梁进行了静载试验.对比了受火过程中梁内混凝土和钢筋温度分布、梁跨中挠度以及火灾后静载试验荷载-挠度曲线、残余抗弯承载力、破坏形态,验证了平截面假定,分析了铁尾矿砂全部替代天然砂和不同铁尾矿砂混凝土强度对钢筋混凝土梁火灾后抗弯性能的影响.结果表明:铁尾矿砂混凝土梁与天然砂混凝土梁受火过程中混凝土和钢筋温度、跨中挠度无明显差异,受火45 min后满足平截面假定;铁尾矿砂混凝土梁的火灾后残余抗弯承载力与天然砂混凝土梁无明显差异,但破坏时跨中挠度显著增加;不同铁尾矿砂混凝土强度(C30、C40)对梁火灾后抗弯承载力影响不大.

铜尾矿砂改良红黏土导热性能试验研究

回填土导热性能是直埋电缆载流量的重要影响因素之一。为探究各因素对改良红黏土导热性能的影响规律,制备不同掺砂率、干密度、含水率的试样,在恒温密闭的条件下,采用瞬态热线法测试试样导热系数,分析掺砂率、干密度、含水率对改良土导热系数影响规律。研究结果表明:铜尾矿砂对红黏土导热系数具有较好的改良作用,改良土的导热系数随着掺砂率、含水率均呈现线性增长。改良土导热系数随着干密度的增大,其增长趋势具有阶段性,当改良土的干密度大于1.65 g/cm3时,导热系数的增长速率明显减小。铜尾矿砂对改良土导热系数的影响在于其中大量石英改善了固体骨架之间的传热效率。含水率和干密度对改良土导热系数的影响,主要在于其使改良土的三相传热方式发生了改变。基于测试结果,构建预测改良土导热的新模型,其能够较好预测改良土导热系数。

纳米偏高岭土对铁尾矿砂-再生混凝土抗压性能影响及微观结构分析

为综合利用固体废弃物,以再生粗骨料部分取代天然骨料、以铁尾矿砂部分取代天然砂分别作为粗、细骨料,同时以纳米偏高岭土(NMK)部分取代水泥作为胶凝材料制成铁尾矿砂-再生混凝土(IRC),进行立方体抗压强度试验,探究NMK对IRC抗压强度的影响。利用扫描电镜(SEM)及氮吸附法(BJH)研究再生混凝土微观结构的变化规律。研究结果表明:铁尾矿砂取代率的增加会提高再生混凝土强度变化率,且取代率越大,抗压强度变化率越高;适量掺入NMK可以提高再生混凝土的抗压强度,当NMK取代率为5%时,抗压强度最大;掺入适量的NMK可以通过促进二次水化反应生成大量的C-S-H凝胶,提高砂浆内部及砂浆与骨料之间的密实度,提升界面过渡区强度,优化内部孔隙结构,进而提升IRC的抗压强度。

纤维增强铁尾矿砂水泥基材料力学性能和孔隙结构实验

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。本文详细研究和讨论了铁尾矿砂和PVA纤维对水泥基复合材料抗压强度、四点抗弯强度、弯曲韧性、孔隙结构。此外,建立了抗压强度与四点抗弯强度之间换算关系。结果表明:铁尾矿砂掺入对力学性能有增强效果,并且这种增强效果随着取代率的增加呈现先增加后减小趋势。而PVA纤维掺入后力学性能进一步提升,并且呈现出良好韧性。此外,铁尾矿砂取代率40%和PVA纤维复合时,基体内部孔隙明显降低。因此,认为当铁尾矿砂取代率为40%与PVA纤维结合,水泥基复合材料拥有良好的力学性能。

磷尾矿砂-土的击实性质及机理

利用磷尾矿砂改性黏土制备磷尾矿砂-土填料,通过击实试验对11种不同配合比的磷尾矿砂-土的击实性质进行分析,判断磷尾矿砂最佳掺量,并从级配角度分析其击实机理。结果表明,三次函数的拟合结果总体优于二次函数;随着磷尾矿砂掺量的增加,混合料的最大干密度先增加后减小,最优含水率持续减小。磷尾矿砂和黏土具有颗粒互补性质,采用40%磷尾矿砂和60%黏土形成的磷尾矿砂-土混合料,可以形成骨架密实结构。

尾矿砂动力特性的动三轴试验研究

尾矿库是堆存选矿后尾矿的场所,尾矿砂主要为细砂、粉砂等无黏性土,往往处于饱和状态,因此在地震作用下易发生液化并造成尾矿坝的失稳破坏。以某尾矿库为研究对象,通过现场勘察取样,对4种类型尾矿砂即尾中砂、尾细砂、尾粉砂和尾粉质黏土的特征进行了描述和物理参数测试。采用STX-200液压伺服式动三轴试验仪对尾矿砂试样动弹性模量、动剪切模量和阻尼比等动力学参数进行了试验测试。结果表明:试样的初始动弹性模量和初始动剪切模量均随动应变的增大先减小后趋于稳定,且受试样固结围压影响很大;随着动应变的增大,试样最大阻尼比呈明显的非线性增大,即先迅速增大后缓慢增大并趋于平稳,但其受围压的影响较小。试验结果可为尾矿库在地震作用下的动力液化分析提供数据支持。

早强型尾矿砂盾构注浆料性能研究

研究了3种尾矿砂(锡尾矿砂、硫铁尾矿砂和锂尾矿砂)取代河砂对盾构注浆料工作性、稳定性和力学性能的影响,探究了注浆料在早强剂作用下性能的变化规律,采用SEM分析了微观机理。研究表明,尾矿砂使盾构注浆料流动度和稠度减小,凝结时间缩短,泌水率减小,结石率增大,稳定性提高;相比使用天然河砂,使用锡尾矿砂、硫铁尾矿砂、锂尾矿砂时盾构注浆料的28 d抗压强度分别提高了14.62%、0.84%、-25.21%;掺早强剂时注浆料的3 d抗压强度分别提高了52.78%、55.56%、28.33%。盾构注浆料水化产物主要为水化硅酸钙凝胶和少量针状钙矾石;硫铝酸盐类早强剂的掺入可进一步减少孔隙,增加钙矾石生成量,提高早期强度。