以尾矿粉制球替代粗骨料的新型混凝土性能研究

发布时间：2020-03-23 12:55

【摘要】：随着工业化的不断发展,矿产资源的消耗日益增多,在开发利用矿产资源的过程中产生的固体废弃物如尾矿等也越来越多。大量的尾矿堆存在尾矿库中,占用大量的土地资源,同时可能发生溃坝等事故,对生态环境造成严重污染,也给人们的生命财产安全构成威胁。目前对于尾矿的回收利用已经成为研究热点。文章使用低活性的尾矿粉人工合成尾矿球并作为混凝土的粗骨料,对应用这种新型粗骨料的新型混凝土的力学性能、耐久性能和微观结构特性进行了试验研究。主要研究内容如下:(1)对尾矿球按照国家标准进行粗骨料原材料试验,发现尾矿球基本满足作为混凝土粗骨料的各项性能要求,与天然骨料的主要差异在于尾矿球本身强度较低,在40MPa左右,密度稍大,吸水率较高,由于采用离心滚动工艺制成,因此多为球形且粒径较集中,空隙率较高。(2)使用尾矿球粗骨料进行混凝土配合比设计,先确定0.5、0.45、0.4、0.35、0.3这五组水胶比,再利用“绝对体积法”计算出各部分的用量,试拌试验发现拌合物有浆骨分离现象,因此需要按照填充原理进行砂率增大的调整,并需要对尾矿球粗骨料进行提前浸泡以补偿其较大的吸水率。(3)通过对尾矿球混凝土进行各项力学性能试验,水胶比从0.5降到0.3的过程中,立方抗压强度基本呈线性从34.87MPa增长到51.21MPa,各强度等级混凝土的弹性模量实测值大于计算值;早期强度较高,轴心抗压强度与立方抗压强度之比在84%左右,劈裂抗拉强度在立方抗压强度1/11~1/13之间。尾矿球混凝土的抗压强度与水胶比之间满足鲍罗米公式的关系,但是回归系数与天然骨料存在差异。(4)尾矿球混凝土的破坏形态表现为:在水胶比较大,骨料与水泥基体之间粘结力较小时,破坏形态表现为以骨料与水泥基体之间的界面剥落破坏为主;当水胶比较小时,骨料与水泥石之间的粘结力增大,而骨料本身强度较低,因此破坏形态以骨料破坏为主,界面剥落破坏减少。(5)尾矿球混凝土的抗氯离子渗透性能和抗碳化性能较好,与天然骨料混凝土规律一致,这两项耐久性能随着水胶比降低而增强。新型混凝土具有较好的抗冻性能,在经过300次冻融试验后仍然保有75%以上的动弹性模量,质量损失不超过0.3%,强度保有率能达到90%左右,但是呈现出抗冻性能随着水胶比降低而下降的趋势。(6)通过扫描电镜观察不同水胶比的尾矿球混凝土的骨料与水泥石的微观界面,发现“界面过渡区”范围在30μm以下,并且随着水胶比降低,结合面处的界面微裂缝消失,过渡区变得不明显,骨料与水泥基体成为一个整体。
【图文】：

粒径分布,尾矿粉

22.1 3.0 7.0 5.9 26.82.2 尾矿粉试验用铁尾矿粉（图2-1）是将经过选矿之后的尾矿砂、石研磨制成，其比表面积为175.1kg/m2，粒径分布如表 2-3 所示。取样对尾矿粉进行 XRF 光谱分析，从图 2-2 的分析报告中可以看出，铁尾矿粉中的主要成分为 SiO2和 Fe2O3。对尾矿粉进行活性指数试验，分别使用尾矿粉取代 0%、30%和 50%的水泥制作胶砂试件，试验结果如表 2-4 所示，，可以看出，使用尾矿粉取代水泥的胶砂试件强度大幅降低

铁尾矿,XRF分析,尾矿粉

图 2-1 尾矿粉图 2-2 铁尾矿粉 XRF 分析Fig.2-1 Tailings powder Fig.2-2 XRF Analysis of Iron Tailings Powder表 2-4 尾矿粉活性指数Fig.2-4 Activity index of tailings powder尾矿粉取代率%标准养护条件抗压强度 MPa（活性指数%）7d 28d0 41.2（100） 51.1（100）30 20.6（50） 29.7（58）50 12.2（30） 16.2（32）2.3 粗骨料2.3.1 铁尾矿粉成球机理当液体和固体接触时，沿液体表面在固体和液体的接触位置做切线，和固体表面的夹角叫做接触角，用 θ 来表示。当 θ=0 时，固体会被液体完全的润湿，这种情况称做理想润湿。当 θ=π 时，
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU528

【相似文献】