干湿循环下复合激发膏体充填材料宏-细-微观强化与损伤特性

为探明盐-碱复合激发膏体充填材料的性能变化规律及干湿循环作用下充填体结构多尺度损伤机制,对以脱硫石膏和水泥熟料为复合激发剂的膏体充填材料进行多目标优化,并对最优配比下的充填体试块进行0~25次干湿循环,开展抗压强度、X射线衍射(XRD)、低场核磁共振(NMR)、扫描电镜(SEM)试验,揭示充填体宏观力学行为和微细观结构演化规律。研究结果表明:充填材料最优配比是矿渣掺量为50%,脱硫石膏与水泥熟料质量比为3:7,硅灰掺量为2.5%。随着干湿循环次数的增加,充填体宏观表现为抗压强度的折减及累积电导率升高,干湿循环10次时出现拐点,质量损失率和强度损失率分别达极小值-1.91%和-8.36%;在细观尺度上,T2谱反演良好,干湿循环作用10次后,横向弛豫时间逐渐右移且谱面积增大,表明膏体充填材料孔隙尺寸及数量随着干湿循环次数增加而增大;微观尺度上,钙矾石、石膏和方解石等侵蚀产物的膨胀结晶应力加速了微观孔隙结构的发育,反复干湿循环作用削减了C-S-H凝胶的黏聚力,由最初的堆叠蜂窝状劣化为小块状。综合宏、细、微观结构演变规律可知,孔隙结构的损伤演化与力学性能的劣化特征具有较好的同步性。

煤泥基充填材料流动性与强度特性试验研究

为研究煤泥基充填材料的流动与强度特性,运用正交试验设计了以煤泥、高水、水泥、粉煤灰为组合的胶结充填材料,采用极差、方差分析及多元回归分析等方法,研究了煤泥水百分浓度(A)、高水添加比例(B)、水泥添加比例(C)、粉煤灰添加比例(D)等4个关键因素对充填材料的初凝时间、扩散度及抗压强度、抗剪强度的影响机制。试验结果表明:①煤泥基充填材料的初凝时间为52~67 min,扩散度为42.0~76.5 cm,抗压强度为0.076~0.247 MPa,抗剪强度为0.033~0.139 MPa。对于初凝时间,影响显著性有B>C>A>D;对于扩散度,有A>D>B>C;对于抗压强度,有D>C>A>B;对于抗剪强度,有C>D>A>B。②拟合出了A、B、C、D与流动性指标及强度指标的数学关系式,初凝时间与A、B成二次函数关系、与C、D均呈指数关系;扩散度与A、B、C均呈指数关系,与D呈三角函数关系;抗压强度与A、D均呈指数关系,与B、C呈二次多项式关系;抗剪强度与A、B呈二次多项式关系、与C、D均呈指数关系;在A、B、C、D等4个因素与4个参数独立拟合方程的基础上,建立4因素共同影响下煤泥基充填材料流动性及强度特性参数预计模型,并进行了验证。

玻璃纤维改性煤基固废胶结充填材料性能研究

基于煤矸石、粉煤灰等煤基固废再生资源利用和胶结充填材料性能优化问题,研究了玻璃纤维掺量、长度和养护龄期对煤基固废胶结材料输送性能和力学性能的影响规律,探讨了玻璃纤维增强机理。实验结果表明:玻璃纤维改性煤基固废胶结材料坍落度随纤维长度和掺量的增大而减小,但均大于200 mm,满足输送性能要求;抗压强度和抗拉强度随纤维长度的增大呈先增高后降低,随纤维掺量的增加而增高的变化规律;当玻璃纤维长度为6 mm、掺量为0.3%时,质量分数为79%的煤基固废胶结材料的综合性能最佳;玻璃纤维改性煤基固废胶结材料水化反应后,生成的针状和团状产物填充了材料细小裂隙且附着于纤维表面,能够有效提高材料的力学性能。

大宗煤基固废膏体充填材料少水化配比优化研究

为解决西部采煤区固废多、处理难的问题,以宁东矿区的脱硫石膏、粉煤灰、水泥为主要原料,对原料的微观形态及少水配比的煤基固废膏体充填材料的成分进行分析,以初期流动性、脱模后7 d和28 d的抗压强度为指标进行充填材料配比优化。设计了3因素3水平17组配比方案,建立响应面回归模型,分析单因素及多因素交互作用对少水充填材料强度和流动性的影响。研究结果表明,粉煤灰与水泥质量比是影响少水充填材料强度的重要因素,料浆质量分数是影响少水充填材料流动性的重要因素。少水配比的煤基固废膏体充填材料的最优配合比:脱硫石膏质量分数53%,粉煤灰与水泥质量比2∶1,料浆质量分数74%。波速与强度的响应关系表明,可以利用充填体的波速来预测其强度。

新型氟石膏基充填材料性能及水化机理研究

目的针对矿山充填材料成本高,工业固废堆积占地等问题,研制了一种含工业固废的新型矿山充填材料。方法用氟石膏和粉煤灰代替水泥作为胶凝材料,通过正交实验法探究氟石膏基充填材料的最优配比,并对其力学特性、水化产物、水化作用机理和微观结构进行研究。结果结果表明,最优配比材料充填体的1,7,28 d强度分别可以达到1.41,4.11,6.47 MPa,可满足矿山充填基本要求;膏体坍落度、扩散度、泌水率分别为22.7 cm,42.6 cm,2.58%,膏体流动性较好,便于运输。氟石膏含量、粉煤灰含量和浆料浓度为材料配比中的3个变量因素,其中对充填体1 d强度影响最大的因素为浆料浓度,对充填体7,28 d强度和泌水率影响最大的因素为粉煤灰含量,对膏体坍落度和扩散度影响最大的因素为氟石膏含量。充填体的单轴破坏形式为剪切破坏,破坏后内聚力和内摩擦角分别为2.02 MPa,32.6°。水化产物包含钙矾石、二水硫酸钙和水化硅酸钙凝胶,水化过程中氟石膏固结体由无水相转化为二水相,其中钙矾石和水化硅酸钙凝胶的增多会形成致密结构,有利于提升充填体抗压强度。结论用氟石膏和粉煤灰替代水泥制备的充填材料具备可行性,且成本较低,固废用量占比90%以上,有显著的经济效益,应用前景广阔。

基于无废企业工业废料充填体强度与材料配比优化研究

为了构建无废企业,某煤电一体化企业采用连采连充式充填来循环再利用其生产的工业废弃物。结合充填工艺特点,以矸石和炉渣为骨料,粉煤灰、石膏、水泥和电厂废水配成的浆液为胶结材料,用DPS数据处理系统建立回归模型,通过方差分析与响应曲面分析法分析双因素交互作用下对充填体强度影响。研究结果表明,石膏水泥比与矸石浆液比交互作用影响最大,其次是粉煤灰水泥比与矸石浆液比的交互作用,石膏水泥比与粉煤灰水泥比交互作用影响最小。根据优化结果得到最终配比为石膏水泥比0.1,粉煤灰水泥比0.35,矸石浆液比2.9,以此参数得到充填体试验最终强度为5.21 MPa,其相对误差小于5%。研究结果可为无废企业的废弃物的循环再利用提供借鉴。

聚丙烯腈纤维调控水泥基充填材料凝结硬化与力学性能研究

利用聚丙烯腈(PAN)纤维调控水泥基充填材料,对水泥基充填材料的凝结硬化时间、抗压强度、黏结强度、抗弯强度和抗拉强度进行了分析,研究了不同纤维掺量(0.5%、1%、1.5%)和不同长径比(100、200、300)的聚丙烯腈纤维对水泥基充填材料力学性能的影响。结果表明:当PAN纤维掺量为1.5%时,较CM组(不掺PAN纤维)的初凝和终凝时间分别降低了11.1%和5.7%;PAN纤维水泥基充填材料的抗压强度随着PAN纤维含量增加而降低。与CM组相比,当PAN纤维体积含量为0.5%、1.0%和1.5%时,抗压强度分别下降了13.0%、3.7%和7.4%;纤维掺量为1%、长径比为200的水泥基充填材料的抗弯强度较CM组增加了78.6%,增幅最大。水泥基充填材料的黏结强度和抗弯强度先增加,然后随着PAN体积掺量和长径比增加而降低;随着PAN纤维掺入,水泥基充填材料的抗拉强度有所提高,与CM组相比,PAN纤维水泥基充填材料的抗拉强度提高了36.4%~418.2%。

Dyract复合充填材料的理化性能测试

目的：测试Ｄｙｒａｃｔ的理化性能。方法：用拉力机、显微硬度机测试。结果：固化深度光照４０ｓ达８ｍｍ；径向拉伸强度４２．４±７．１６ＭＰａ，性能相似于复合树脂Ｄｕｒａｆｉｌ和Ｐｅｋａｌｕｘ；表面硬度为ＨＶ３１．９±３．８４，也近似Ｄｕｒａｆｉｌ和Ｐｅｋａｌｕｘ；剪切粘结强度为８．５４±２．０５ＭＰａ，温度交替后为８．４１±２．５０ＭＰａ。

Dyract复合充填材料修复楔状缺损

本文应用Dyract复合材料修复楔状缺损156颗患牙,并在同一个体上,选择条件基本相同的患牙作为对照,采用光固化复合树脂修复,共156颗患牙,随访观察12～18月.结果表明,Dyract组有2颗牙修复物脱落,其余牙修复物外形均完整、无缺损、表面光滑、色泽光亮;Dyract组修复物的脱落率为1.28%,修复后牙髓病变发生率为0,均明显低于复合树脂组(P<O.05);Dyract组的边缘密合度满意率为100%,明显高于复合树脂组(P<0.05).Dyract组的总失败率为1.28%,明显低于复合树脂组(P<0.01);临床应用表明,Dyract复合材料机械物理性能良好、粘结力强、密合度好、对牙髓刺激性极小,是修复楔状缺损较为理想的材料之一.

Dyract复合充填材料与夹层技术修复楔形缺损的临床对照研究

目的：探讨Ｄｙｒａｃｔ复合充填材料在牙体修复方面替代夹层技术的可行性。方法：在同一个体上选择条件基本相同的楔形缺损患牙共３２０颗，分别采用Ｄｙｒａｃｔ复合充填材料和夹层技术充填修复，随访观察１８－２４月，并对其疗效进行比较。结果：Ｄｙｒａｃｔ组、夹层技术组分别有３、５颗修复物脱落，两组其余牙外形均完整、无缺损、表面光滑、色泽光亮 ； Ｄｙｒａｃｔ组修复物的脱落率为 １．８７％，边缘密合度失败率为１．８７％，均低于夹层技术组（ Ｐ＞ ０．０５）；两组均无牙髓病变及继发龋发生； Ｄｙｒａｃｔ总失败率为 １．８７％，低于夹层技术组（ Ｐ＞ ０．０５）２结论： Ｄｙｒａｃｔ复合充填材料具有玻璃离子复合树脂夹层技术的功效。

磷石膏矿山充填材料研发与性能试验研究

为了研究固废磷石膏制备矿山充填材料的可行性,以磷石膏为骨料,添加电石渣、矿渣制备充填材料。采用单因素试验和正交试验法研究了电石渣质量分数、矿渣质量分数、物料质量分数,以及烘干温度对充填材料抗压强度的影响规律,并利用SEM分析了样品的微观形貌特征。试验结果表明:当磷石膏、电石渣、矿渣质量分数分别为65%、5%、30%时,物料质量分数为65%充填材料的强度及初始流动度满足充填要求。在130℃烘干8 h条件下,充填材料峰值强度最高。电石渣激发了矿渣活性,磷石膏与矿渣形成了针状钙矾石及水化铝酸钙和水化硅酸钙凝胶,增强了充填材料强度。

基于矿冶废渣制备充填专用胶凝材料

首先测定了矿冶废渣及原材料的基本化学性质,并根据测试结果研发了复合型强碱性激发剂,用于激发矿冶废渣活性,从而制备出适用于矿山充填专用胶凝材料;通过XRD测试了充填专用胶凝材料硬化体中的水化反应产物,结果表明:支撑充填体强度的主要物质为钙矾石(AFt)和氢氧化钙(CH)、铝胶(AH 8-10)、水化硅酸钙(C-S-H)、水化硅铝酸钙(C-A-S-H)等。一个AFt分子形成会结合和吸附32个H_(2)O分子,表明矿山充填专用胶凝材料更适合含水量较大的尾砂充填料浆。同时采用SEM分析了不同龄期充填硬化体内部结构,揭露了充填硬化体强度增长规律,并分析了各阶段硬化体产生强度的机理;通过强度试验测试了不同条件下两种胶凝材料充填体强度,结果表明充填专用胶凝材料(KS)制备的充填体强度指标高于水泥(SN)制备的充填体强度,强度值相差1倍。

碱激发胶凝材料在充填领域的应用及发展

碱激发胶凝材料是一种由硅铝酸盐矿物在碱激发剂的激发活化作用下形成的无机胶凝材料,具有强度高、耐久性优异、绿色环保等优点。为明确碱激发胶凝材料在溶洞等充填领域的应用现状,简要介绍了碱激发胶凝材料胶结骨料的反应机理,分别阐述了碱激发矿渣、粉煤灰、尾矿和有色金属冶炼渣等胶凝材料在充填领域的研究进展,概括提出了碱激发胶凝材料在充填领域的下一步研究发展趋势。结论表明,碱激发胶凝材料胶结骨料的反应机理主要包括溶解、解聚、缩聚和固化等阶段,相较于水泥基胶结充填体,碱激发矿渣、粉煤灰、尾矿和有色金属冶炼渣胶结充填体表现出了更为显著的力学特性、工作性能、成本低廉和环境相容性。

Dyract复合材料充填乳牙复面洞的临床观察

目的：探讨Dract复合材料充填乳牙对Ⅱ类洞的临床效果。方法：观察半年至一年43例4～8岁）儿童第一、二乳磨牙Ⅱ类洞充填的临床效果。结果：经半年至一年复查，102颗乳牙中，1颗发生根尖周炎，2颗充填物脱落，2颗出现边缘色素沉着和轻度继发龋，有效率达95．1％。结论：Dyract复合材料边缘封闭性好，磨耗较轻，是一种值得推广的新型充填材料。

基于响应面法的采空区充填材料配比优化研究

为解决采空区垮落和瓦斯扩散问题,分别选用矿渣、粉煤灰和水泥作为充填材料的骨料、细料和胶结剂,采用响应面法(Response Surface Method,RSM)设计配比试验,以质量浓度、材料比例和矿渣粒径作为单因素影响因子,材料流动性、抗压强度和渗透率为响应目标值,分析料浆质量浓度、材料比例和矿渣粒径对充填材料流动性、抗压强度和渗透性能的影响规律,并建立非线性回归方程,优化多目标条件下的充填材料配比。研究结果表明:①粉煤灰的火山灰效应会影响充填材料的水化反应进程,随着粉煤灰比例增大,各龄期的抗压强度先增大后减小,各龄期的渗透率增大;②矿渣表面粗糙,密度变化较大,在养护后期,随着矿渣粒径增大,材料抗压强度先增大后减小,材料渗透率减小;③充填材料的最佳材料配比为水泥∶粉煤灰∶矿渣=1∶3∶5,其中料浆质量浓度为80%,矿渣粒径为5~10 mm;④该配比条件下的充填材料浆体流动度为20.5 cm,14 d渗透率为0.021×10^(-14)m^(2),14 d抗压强度为22.2 MPa。研究成果为采空区减沉与瓦斯封存协同治理提供了基础参数和理论依据。

金属矿绿色高效膏体充填胶凝材料研究与应用进展

目的:为摸清金属矿充填胶凝材料的现状,认清行业难题,启发研究思路,探索发展方向,推进绿色、低成本、高效膏体充填。方法:本文通过文献查阅、经验总结、实地调研、统计分析等方法,综述了当前充填胶凝材料的研究与应用进展。结果:首先,总结了充填胶凝材料的主要类型包括水泥类、冶金渣类、电热渣类、化工渣类、尾砂类5大类十余种小类;其次,归纳了充填胶凝材料在活性激发、水化机理、有害离子固化、节能减排等方面的研究进展;再次,探讨总结了充填胶凝材料的应用现状,仍以水泥最为常见,胶固粉次之,钢渣固结粉和CH(ChanHen)半水磷石膏充填案例效果显著,固废基充填胶凝材料逐渐取代水泥是趋势;最后,指出了充填胶凝材料研究与应用方面亟待解决的问题,包括水硬化模拟、极端环境下材料性能、水硬化过程控制、地域性固废处置、充填胶凝材料的技术标准等。结论:本文为推进绿色、高效膏体充填及行业发展提供借鉴与依据。

粉煤灰膏体采空区充填材料性能影响因素

为了筛选出粉煤灰膏体采空区充填材料,以优良的、物美价廉的粉煤灰与煤矸石为骨料,水泥为胶结料,同时配备一定质量比例的细砂和黄土为粉煤灰膏体充填材料,添加适当的速凝剂以改善粉煤灰膏体的凝结时间。运用正交试验方法,通过改变粉煤灰掺量、煤矸石掺量、水泥掺量、速凝剂以及浆液质量浓度,研究了不同配比粉煤灰膏体充填材料的塌落度、初凝时间和早期与后期抗压强度等性能参数的变化规律。研究表明:本试验条件下粉煤灰膏体充填材料最优配比为粉煤灰∶水泥∶煤矸石∶细沙∶黄土=2∶3∶4∶0.5∶0.5,添加剂为水泥掺量的4%,浆液质量浓度为75%;在本组配比条件下,粉煤灰膏体充填材料的塌落度为205.7mm,初凝时间为4.4h,1d、7d、14d、28d的抗压强度分别为0.879MPa、9.252MPa、11.586MPa、13.479MPa。

沿空留巷巷旁复合充填体分层材料优选研究

沿空留巷巷旁充填体分为让压层和抗压层,让压层材料应具有大变形的特性,减缓基本顶岩梁的剧烈活动;抗压层材料应具有强度高、刚性大等特点,柔性让压之后实现对上覆岩梁的有效控制。因此对让压层和抗压层材料的不同配比进行力学特性分析,并通过电镜扫描(SEM)对让压层和抗压层的对照组和优化组进行微观结构分析,最后对让压层和抗压层的最优配比进行组合试验。研究结果表明:让压层材料的最优配比为水灰质量比1.5∶1,发泡剂掺量0.06%,纤维掺量0.2%;优化组28 d时抗压强度达到了8.84 MPa;不同期龄下的应变力,优化组为对照组的1.8~2.6倍。抗压层材料配比中细矸率为40%,料浆质量分数78%,水泥掺量为20%时为最优,其平均抗压强度为13.21 MPa,抗拉强度为0.97 MPa,弹性模量为0.75 GPa,内摩擦角为26°,黏聚力为2.85 MPa;该配比下的充填体随着水泥掺量的增加后期强度逐渐增大。组合试件中让压层占比10%~20%时,具有较好的让压能力,也具有一定的关键承载能力。研究结果为沿空留巷巷旁充填体材料配比提供了参考。

Dyract复合体充填材料修复严重缺损的磨牙牙冠

目的 探讨Dyract复合材料在重建牙冠缺损中的应用价值。方法 Dyract复合材料 ,牙用自攻螺纹钉及银汞合金用于修复严重缺损的磨牙牙冠 ,对比观察Dyract复合材料及银汞合金的优缺点。结果 Dyract复合材料与牙用自攻钉的联合应用 ,修复严重缺损的磨牙 5 4颗 ,经 1～ 2年的观察 ,其冠重建外形 ,密合度及继发龋等指标具有优愈的临床适应性。结论 Dyract复合材料修复严重缺损的磨牙牙冠的远期疗效 。

不同胶凝材料尾砂充填体强度与微观结构分析

胶凝材料是影响尾砂充填体抗压强度和充填成本的主要因素之一。实验采用水泥和胶固粉(矿渣基)2种胶凝材料,研究了尾砂充填体抗压强度随养护时间的演化规律,并借助化学结合水量测量、XRD、SEM和MIP等测试方法,从微观层面综合对比分析了尾砂充填体抗压强度差异化产生机理。结果表明:矿渣基充填体早期与长期抗压强度明显优于水泥基充填体。一方面矿渣基充填体中水化产物总含量,尤其是钙矾石含量高于水泥基充填体;另一方面矿渣基充填体内部水化硅酸钙具有更优的微观力学性能,其与钙矾石空间结合形式,强化水化硅酸钙间联系的同时又进一步填充细化了充填体内部孔径,增加了充填体整体密实程度,两者共同提高了矿渣基充填体抗压强度。