温度对浆体膨胀充填材料性能及结构的影响

发布时间：2019-10-13 05:11

【摘要】：我国煤炭资源丰富且经济发展对煤炭的依赖性较高,但是煤炭的过度开采所造成环境问题日益突出。同时随着火力电厂的大规模建设,产生了大量的粉煤灰,对生态环境造成了严重的破坏。绿色充填开采逐渐成为煤炭资源的重要开采方式。浆体膨胀充填材料是以粉煤灰为基料,以水泥、石灰、石膏等辅料混合而成,具有优良的流动性、固水性、膨胀性、长期稳定性、高强度等特点,既解决了粉煤灰的利用问题,又可用于井下充填,解决煤炭开采过程中造成的环境破坏问题,但是对材料水化机理及微观结构的了解并不深刻,对进一步开发研究造成了制约。为此,本文探讨温度对浆体膨胀充填材料性能及结构的影响,主要研究工作有:(1)通过对浆体膨胀充填材料热力学分析,计算各反应进行前后的焓变、熵变及吉布斯自由能变化量,判断各反应发生的可能性,并将各水化反应进行组合,推断浆体膨胀充填材料的形成过程。(2)构建粉煤灰及水泥的水化动力学模型,水化过程分为结晶成核与晶体生长、相边界反应及扩散3个过程。通过模型可以计算不同温度下不同龄期充填体内粉煤灰及水泥的水化程度,并对不同温度下浆体膨胀充填材料的凝结时间、抗压强度、钙矾石含量及微观结构进行预测。(3)将温度作为唯一变量,对不同温度下的试样进行凝结时间、抗压强度测试,并进行SEM、XRD及差热分析。经过观测发现:温度的提高对浆体膨胀充填材料的凝结时间、前期强度有着积极的影响,但是当温度过高时,充填体内部的自由水会流失,使反应后期丧失了良好的反应环境,从而导致后期水化速率降低,强度增长速度较慢;浆体膨胀充填材料以钙矾石结构为骨架,以硅胶、铝胶等胶凝物质为主要填充物,是固—液—气三相构成的多孔构造结合体。
【图文】：

曲线图,粒级组成,粉煤灰,曲线图

山东理工大学硕士学位论文第二章试验材料、仪表 2.2 粉煤灰粒级组成表Tab. 2.2 Composition of fly ash particle size粒径（um） -5 -10 -15 -20 -25 -30 -3分计（%） 2.2 5.72 6.03 4.47 5.28 4.04 4.5累计（%） 2.2 7.92 13.95 18.42 23.7 27.74 32.粒径（um） -40 -45 -50 -100 -150 -200 +2分计（%） 2.47 5.48 3.05 30.57 19.52 5.46 1.累计（%） 34.72 40.2 43.25 73.82 93.34 98.8 100

维卡仪

并判断数学模型的准确性。5.1 试验方案（1）将基料（粉煤灰）与辅料（石灰、石膏、水泥等）倒入搅拌机中混合搅拌5 分钟，混合均匀后加水继续搅拌 15min 制成浆体。（2）将模具（40cm 40cm 160cm）刷油之后放入水浴锅，，把搅拌均匀的浆体倒入模具内，水浴 12h，温度分别为 20℃、30℃、40℃、50℃、60℃。（3）水浴期间用标准维卡仪测定浆体的初、终凝时间，参照标准为《水工混凝土试验规程》（DL/T5150-2001）。（4）脱模，将试块放在恒温恒湿养护箱内进行袋式密闭标准养护，养护温度为20℃，养护湿度为 95%。（5）测定试样的抗压强度、抗折强度（每组两块试样），测定龄期为：12h、1d、3d、7d、14d、28d。试验方法按照建筑砂浆试件的标准强度测试方法进行。（6）对 12h、7d 试样进行 XRD、SEM 及热重分析。
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD823.7

【参考文献】