建筑垃圾再生骨料膏体充填材料性能实验研究

摘要

论文运用理论分析、实验室试验与现场应用对比分析相结合的方法，提出一种“建筑垃圾再生骨料+粗粉煤灰基胶凝材料”新型充填材料，对建筑垃圾再生骨料、粗粉煤灰基胶凝材料性能以及充填料浆可输送性、充填体力学性能、耐久性等进行了系统研究，分析了该新型充填材料对环境的影响，为建筑垃圾、粗粉煤灰固体废弃物在煤矿充填开采技术中的推广应用提供了理论依据和技术支持。
　　(1)在充填材料的研究中首先对建筑垃圾再生骨料的表观密度、吸水率、压碎指标值、针片状含量等对充填体性能的影响进行试验研究，试验数据表明建筑垃圾再生骨料可以替代天然碎石、煤矸石作为充填骨料。其次对粗粉煤灰基胶凝性进行研究，根据其物化性质及活化特点，通过复合活化途径激发粗粉煤灰活性。研究表明:在一定时间内，增大粗粉煤灰的比表面积，以10％生石灰、8％石膏、4％早强剂和78％粗粉煤灰的体系可以有效激发其活性，促进水化反应，提高其早期强度。利用正交设计法得出“建筑垃圾再生骨料+粗粉煤灰基胶凝材料”新型充填材料的最优配比，该配比满足膏体充填性能指标。
　　(2)对充填体性能进行了深入分析。力学性能试验研究表明充填材料具有较为明显的延性破坏，材料内部有一定的压实形变空间，充填体在三向受力条件下表现出明显的塑性强化特征。耐久性试验表明充填体抗渗性能较差，充填体耐碱性极强、耐盐性差、耐酸性极差，在温度持续升高的情况下，充填体强度增加，但是高温下充填体的强度下降较为明显，耐高温性能较差。输送性能方面，应用室内膏体充填环管系统研究了建筑垃圾膏体充填材料基本性能变化规律和流变特性。
　　(3)利用物元分析方法对材料的环境友好性进行评价，表明充填材料在满足其充填性能的基础上，对环境属于友好性。通过对充填体浸泡后的地下水水样进行监测与评价，该水样的水质符合地下水质量标准中的Ⅱ类标准，不会对地下水水质造成污染。通过建筑垃圾膏体与矿山实际应用煤矸石膏体进行性能、造价对比分析，得出建筑垃圾膏体的总体性能优于矸石膏体，表明该充填材料具有广阔的应用前景。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 充填材料国内外研究现状分析

1．3 主要研究内容与技术路线

2 建筑垃圾再生骨料特性研究

2．1 建筑垃圾再生骨料基本性质分析

2．2 不同来源建筑垃圾再生骨料基本特征

2．3 再生微粉的胶凝性试验研究

2．4 本章小结

3 粗粉煤灰基胶凝材料性质试验研究

3．1 粉煤灰及其分类

3．2 粗粉煤灰胶凝活性分析

3．3 机械激发粗粉煤灰活性试验

3．4 化学激发粗粉煤灰活性试验

3．5 本章小结

4 建筑垃圾充填材料配比优化及性能研究

4．1 煤矿充填开采膏体材料性能分析

4．2 建筑垃圾膏体充填材料优化配比试验

4．3 建筑垃圾充填体的力学特性研究

4．4 建筑垃圾充填体的耐久性能试验研究

4．5 本章小结

5 建筑垃圾充填材料管道输送性能试验研究

5．1 室内膏体充填模拟系统

5．2 充填材料管道输送试验研究

5．3 试验结果及分析

5．4 本章小结

6 建筑垃圾充填材料现场应用前景研究

6．1 建筑垃圾充填材料对环境影响分析

6．2 建筑垃圾粗粉煤灰充填材料对地下水质影响的研究

6．3 建筑垃圾膏体充填技术经济效益分析

6．4 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 主要创新点

7．3 展望

致谢

攻读博士学位期间主要成果

参考文献