利用黃河泥沙制作防汛石材固結(jié)膠凝技術(shù)研究.pdf

1、本論文基于水利部公益性項目“黃河泥沙資源利用成套技術(shù)研發(fā)與示范(201501003)”，與黃河水利委員會黃河水利科學(xué)研究院一同負責“利用黃河泥沙制作防汛石材固結(jié)膠凝技術(shù)研究”部分。利用黃河泥沙制作黃河防汛石材，既能緩解黃河下游的防洪壓力，又能滿足沿黃地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展需求，具有重大的經(jīng)濟和社會效益。本文通過分析鄭州花園口處黃河泥沙和焦作孟州處黃河泥沙的物理化學(xué)性質(zhì)，采用堿激發(fā)的方法對其改性，并摻入?；郀t礦渣粉（以下簡稱“礦粉”）、紅色煤泥

2、、黑色煤泥等摻合料，制備90天抗壓強度大于10MPa的防汛石材;同時，借助XRD、紅外光譜、SEM等微觀測試技術(shù)，對改性黃河泥沙復(fù)合膠凝材料的抗壓強度增強機理進行深入探索。主要研究內(nèi)容包括:
　　利用不同摻量的Ca(OH)2分別對鄭州花園口處黃河泥沙和焦作孟州處黃河泥沙進行堿激發(fā)改性，結(jié)果表明:利用Ca(OH)2改性黃河泥沙后，其抗壓強度有明顯提高，在一定范圍內(nèi)，隨著Ca(OH)2摻量的增加，同齡期的試塊抗壓強度增長幅度也越來越大

3、;XRD、TG-DTG及SEM測試結(jié)果表明，利用Ca(OH)2對黃河泥沙改性后，反應(yīng)產(chǎn)物主要是無定型膠凝物質(zhì)和CaCO3。
　　分別單獨利用Ca(OH)2與NaOH對黃河泥沙/礦粉復(fù)合膠凝材料進行激發(fā)改性，再通過復(fù)摻Ca(OH)2和NaOH的方式激發(fā)改性黃河泥沙/礦粉復(fù)合材料，并研究其不同養(yǎng)護條件下的抗壓強度變化趨勢。結(jié)果表明:在利用Ca(OH)2對黃河泥沙/礦粉復(fù)合材料進行激發(fā)改性時，其抗壓強度基本隨著Ca(OH)2摻量的增加而

4、增加;隨著齡期增長，改性黃河泥沙/礦粉復(fù)合膠凝材料的抗壓強度也呈增長趨勢，當Ca(OH)2摻量大于5％時，試塊90天抗壓強度均大于13 MPa，符合防汛石材90天抗壓強度大于10MPa的要求。在利用NaOH對黃河泥沙/礦粉復(fù)合材料進行激發(fā)改性時，其早期抗壓強度增長迅速，當NaOH摻量大于3％時，其抗壓強度呈劣化趨勢。在復(fù)摻Ca(OH)2與NaOH對黃河泥沙/礦粉復(fù)合材料進行激發(fā)改性時取得了良好的試驗效果，試塊早期抗壓強度增長較快，而且后

5、期并未出現(xiàn)抗壓強度劣化情況，泛堿情況也得到了改善，當NaOH摻量為0.5％，Ca(OH)2摻量為5％或7.5％時，試塊抗壓強度在28天就達到了10MPa，并且在28天以后抗壓強度穩(wěn)定保持大于10MPa的水平。
　　分別利用Ca(OH)2和NaOH對黃河泥沙/黑色煤泥復(fù)合材料進行激發(fā)改性，結(jié)果表明:改性黃河泥沙/黑色煤泥復(fù)合膠凝材料的抗壓強度隨Ca(OH)2摻量的增多而呈增長趨勢，但其抗壓強度隨齡期增長的變化并不明顯，甚至呈倒縮趨勢

6、。在利用NaOH對黃河泥沙/黑色煤泥復(fù)合材料進行激發(fā)改性時，泛堿嚴重。
　　分別利用Ca(OH)2、 NaOH對黃河泥沙/紅色煤泥復(fù)合材料進行激發(fā)改性，結(jié)果表明:在利用Ca(OH)2對黃河泥沙/紅色煤泥復(fù)合材料進行激發(fā)改性時，其抗壓強度隨Ca(OH)2摻量的增加而增長。該復(fù)合材料的早期抗壓強度增長較快，但常溫養(yǎng)護28天以后抗壓強度基本不再增長。其反應(yīng)產(chǎn)物中除了凝膠狀物質(zhì)，還有鈣礬石。為了改善其抗壓強度，加入少量的NaOH及石膏后，