一种固废基胶凝材料制造技术

本发明专利技术提供了一种固废基胶凝材料

【技术实现步骤摘要】
一种固废基胶凝材料、预测其28天抗压强度的方法及应用


[0001]本专利技术属于低碳绿色建筑材料
，涉及固废基胶凝材料，具体涉及一种固废基胶凝材料
、
预测其
28
天抗压强度的方法及应用
。

技术介绍

[0002]我国西北部煤炭区生态环境脆弱，具有以下典型特征：矿井水高度矿化，以及长期采煤导致的采空区地表塌陷
。
由于西北矿区本身的植被覆盖度就较低，再加上采煤沉陷
、
地下水扰动以及矿井水超标排放等问题，导致了与地表生态功能退化
。
目前常规的应对方案是将矿井水高度矿化进行浓缩处理后排放或者二次利用，采用水泥等材料对采空区塌陷区域进行填充，但上述方案的成本较高，且不符合绿色环保的需求，因此亟待研究一种采空区塌陷处的填充材料
。
[0003]采空区塌陷处的填充材料需要具有一定的力学性能，目前关于材料力学性能大多采取试验方法进行测定，另外也有采取算法模型或者数学模型进行预测的，这种方式与试验方法相比更为快捷
。
例如：授权公告号为
CN110263431B
的中国专利提供了一种混凝土
28d
抗压强度预测方法，该方法通过特征工程提取混凝土原材料相关生产数据的特征，利用自举汇聚方法思想生成多个随机森林，然后再通过自适应提升方法进行集成，生成预测抗压强度模型，以准确
、
快速的预测混凝土
28d
抗压强度
。
[0004]上述方法虽然能够准确预测材料的
28
天抗压强度，但仍然存在以下缺陷：采用算法模型进行预测需要大量的样本进行训练，构建模型的过程复杂繁琐，对设备算力的要求高，在实际应用时的成本较高
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的之一在于，提供一种预测固废基胶凝材料
28
天抗压强度的方法，解决现有技术中的抗压强度预测方法难以兼具简便和高准确度的技术问题
。
[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的另一个目的在于，提供一种固废基胶凝材料及其应用，解决现有技术中治理西北部煤炭区矿井水高度矿化和采空区地表塌陷的方案成本高且绿色环保的技术问题
。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一种预测固废基胶凝材料
28
天抗压强度的方法，所述的固废基胶凝材料包括以下原料：矿井浓盐水
、
粉煤灰
、
脱硫石膏
、
煤矸石
、
矿粉
、
石灰
、
电石渣和矿化增强剂；所述的矿化增强剂包括以下原料：甲酸钙
、
乳酸钠和氢氧化钠
。
[0008]该方法具体包括如下步骤：步骤一，制备固废基胶凝材料
。
[0009]步骤二，材料测试：将步骤一制得的固废基胶凝材料制成建模试样，测定建模试样的
C
‑
A
‑
S
‑
H
凝胶产
量
、
钙矾石产量和
28
天抗压强度
。
[0010]步骤三，建立预测模型：根据步骤二测定的建模试样的
C
‑
A
‑
S
‑
H
凝胶产量
、
钙矾石产量和
28
天抗压强度绘制散点图，采用二元线性回归模型，构建水化产物与材料力学性能的数学模型，该数学模型采用如下式Ⅰ表示：
z=21.52
‑
0.11x+1.96y
式Ⅰ。
[0011]式中：
X
表示
C
‑
A
‑
S
‑
H
凝胶产量
。
[0012]y
表示钙矾石产量
。
[0013]z
表示固废基胶凝材料抗压强度
。
[0014]步骤四，预测抗压强度：按照步骤一的方法制备固废基胶凝材料，然后将制得的固废基胶凝材料制成待预测试样，测定待预测试样的
C
‑
A
‑
S
‑
H
凝胶产量和钙矾石产量后，将待预测试样的
C
‑
A
‑
S
‑
H
凝胶产量和钙矾石产量代入步骤三的式Ⅰ中，计算并获得待预测试样的
28
天抗压强度
。
[0015]本专利技术还具有如下技术特征：具体的，所述的步骤一包括如下步骤：步骤
1.1
，制备混合浆料
A
：将称量好的粉煤灰
、
脱硫石膏和煤矸石混合粉磨，对得到的混合粉末进行筛分，选取筛分后的混合粉末加入至矿井浓盐水中，混合搅拌后制得混合料浆
A。
[0016]步骤
1.2
，制备混合浆料
B
：将称量好的矿粉
、
石灰和电石渣混合粉磨，对得到的混合粉末进行筛分，选取筛分后的混合粉末加入至混合料浆
A
中，混合搅拌后制得混合料浆
B。
[0017]步骤
1.3
，添加矿化增强剂：向步骤
1.2
制得的混合浆料
B
中添加甲酸钙
、
乳酸钠和氢氧化钠，搅拌均匀后制得固废基胶凝材料
。
[0018]具体的，步骤
1.1
中，加入矿井浓盐水中的混合粉末的粒径小于
0.15mm。
[0019]具体的，步骤
1.1
中，混合搅拌的速率为
50
～
100r/min
，混合搅拌的时间为5～
10min。
[0020]具体的，步骤
1.2
中，加入混合料浆
A
中的混合粉末的粒径小于
0.075mm。
[0021]具体的，步骤
1.2
中，混合搅拌的速率为
50
～
100r/min
，混合搅拌的时间为1～
2min。
[0022]本专利技术还保护一种固废基胶凝材料，该材料以质量百分比计，由以下原料组成：矿井浓盐水为
10
～
40%
，粉煤灰为
10
～
50%
，脱硫石膏为5～
20%
，煤矸石为
10
～
50%
，矿粉为5～
20%
，石灰为1～
10%
，电石渣为1～
10%
，矿化增强剂为
0.1
～
5%
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种预测固废基胶凝材料
28
天抗压强度的方法，其特征在于，所述的固废基胶凝材料包括以下原料：矿井浓盐水
、
粉煤灰
、
脱硫石膏
、
煤矸石
、
矿粉
、
石灰
、
电石渣和矿化增强剂；所述的矿化增强剂包括以下原料：甲酸钙
、
乳酸钠和氢氧化钠；该方法具体包括如下步骤：步骤一，制备固废基胶凝材料；步骤二，材料测试：将步骤一制得的固废基胶凝材料制成建模试样，测定建模试样的
C
‑
A
‑
S
‑
H
凝胶产量
、
钙矾石产量和
28
天抗压强度；步骤三，建立预测模型：根据步骤二测定的建模试样的
C
‑
A
‑
S
‑
H
凝胶产量
、
钙矾石产量和
28
天抗压强度绘制散点图，然后采用二元线性回归模型，构建水化产物与材料力学性能的数学模型，该数学模型采用如下式Ⅰ表示：
z=21.52
‑
0.11x+1.96y
式Ⅰ；式中：
X
表示
C
‑
A
‑
S
‑
H
凝胶产量；
y
表示钙矾石产量；
z
表示固废基胶凝材料抗压强度；步骤四，预测抗压强度：按照步骤一的方法制备固废基胶凝材料，然后将制得的固废基胶凝材料制成待预测试样，测定待预测试样的
C
‑
A
‑
S
‑
H
凝胶产量和钙矾石产量后，将待预测试样的
C
‑
A
‑
S
‑
H
凝胶产量和钙矾石产量代入步骤三的式Ⅰ中，计算并获得待预测试样的
28
天抗压强度
。2.
如权利要求1所述的预测固废基胶凝材料
28
天抗压强度的方法，其特征在于，所述的步骤一具体包括如下步骤：步骤
1.1
，制备混合浆料
A
：将称量好的粉煤灰
、
脱硫石膏和煤矸石混合粉磨，对得到的混合粉末进行筛分，选取筛分后的混合粉末加入至矿井浓盐水中，混合搅拌后制得混合料浆
A
；步骤
1.2
，制备混合浆料
B
：将称量好的矿粉
、
石灰和电石渣混合粉磨，对得到的混合粉末进行筛分，选取筛分后的混合粉末加入至混合料浆
A
中，混合搅拌后制得混合料浆
B
；步骤
1.3
，添加矿化增强剂：向步骤
1.2
制得的混合浆料
B
中添加甲酸钙
、
乳酸钠和氢氧化钠，搅拌均匀后制得固废基胶凝材料
。3.
如权利要求2所述的预测固废基胶凝材料
28
天抗压强度的方法，其特征在于，步骤
1.1
中，加入矿井浓盐水中的混合粉末的粒径小于
0.15mm。4.
如权利要求2所述的预测固废基胶凝材料
28
天抗压强度的方法，其特征在于，步骤
1.1
中，混合搅拌的速率为
50
～
100r/min
，混合搅拌的时间为5～
10min。5.
如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛光荣，韩乐，王晓东，许刚刚，胡骁，张全，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：