固化剂改良铁尾矿路用性能研究

发布时间：2020-04-07 10:01

【摘要】：铁尾矿是我国产量最大、利用率最低的一种工业固体废物,目前由于技术水平的限制铁尾矿只能做堆积处理。铁尾矿的大量堆积不仅占用耕地、污染环境还给相关企业带来严重负担。另一方面,我国公路的大规模建设导致路用材料日益短缺,若能将铁尾矿应用于公路工程不仅解决了铁尾矿堆积导致的环境问题,又能解决路用材料的短缺问题,有利于环境保护,节约自然资源。本文以室内试验的方法系统地研究了水泥、土凝岩改良铁尾矿的路用性能,探究大规模利用铁尾矿的新途径。通过击实试验和7d无侧限抗压强度试验明确固化剂改良铁尾矿最优含水率、最大干密度和适宜掺量,并建立了固化剂改良铁尾矿7d无侧限抗压强度影响因素的简化预报模型。通过无侧限抗压强度试验、劈裂试验、抗压回弹模量试验探究了固化剂改良铁尾矿的力学性能,并构建了一个包含固化剂掺量和养护龄期的表征参数,固化剂改良铁尾矿强度与此表征参数有良好的幂函数关系。通过水稳定性试验、冻融循环试验和高温养护试验探究了固化剂改良铁尾矿的耐久性能,并建立了固化剂改良铁尾矿水稳系数影响因素的简化预报模型;结合试验数据,通过比较分析两种固化剂的经济效益和环境效益。试验结果表明:固化剂掺量为8%-12%时,固化剂改良铁尾矿强度符合相关规范对基层材料的强度要求;影响固化剂改良铁尾矿7d无侧限抗压强度的因素按其权重大小排序为,固化剂掺量(0.476~0.535)、压实度(0.238~0.442)、水泥掺量和压实度交互作用(0.067)。固化剂改良铁尾矿抗压强度影响因素大小排序为:养护龄期固化剂掺量压实度;劈裂强度与固化剂掺量和压实度成正相关,抗压回弹模量与养护龄期成正相关。水泥改良铁尾矿力学性能优于土凝岩改良铁尾矿。影响土凝岩改良铁尾矿水稳定性的因素主要有压实度、固化剂掺量和压实度与固化剂掺量的交互作用,固化剂改良铁尾矿水稳定性较好;固化剂改良铁尾矿5次冻融强度损失率强度在2.77%~38.20之间,10次冻融强度损失率在6.87%~30.02%之间;对于掺量为10%的水泥改良铁尾矿劈裂强度和抗压回弹模量的高温养护龄期分别为10d和14d,对于土凝岩改良铁尾矿劈裂强度和抗压回弹模量的高温养护龄期分别为7d和10d;在水稳定性、抗冻性方面土凝岩改良铁尾矿优于水泥改良铁尾矿。结合试验结果分析固化剂改良铁尾矿经济效益和环境效益可知与传统路用材料相比,水泥改良铁尾矿有较大的经济效益,而土凝岩改良铁尾矿有较大的环境效益。
【图文】：

技术路线图,固化剂,铁尾矿,掺量

裂试验探究固化剂掺量、压实度对固化剂改良铁尾矿的间接抗拉强度；压回弹模量试验探究适用掺量下固化剂改良铁尾矿的抗压回弹模量；探究稳定性试验探究固化剂改良铁尾矿水稳定性。并采用二次回归正交组合设建立以固化剂掺量、压实度、养护龄期为敏感因素的固化剂改良铁尾矿水同对各敏感因素进行逐步回归分析，探究各因素及因素间的交互作用的量融循环试验探究适用掺量下固化剂改良铁尾矿的抗冻性；温养护试验探究固化剂改良铁尾矿劈裂强度和抗压回弹模量的高温养护规分析试验结果评价固化剂改良铁尾矿做路用材料的适用性，同时分析固化剂改环境效益并与目前常用的水泥稳定碎石、二灰碎石和石灰土做对比，，综合做路用材料的适用性。术路线路线如图 1-1 所示

颗粒级配曲线,铁尾矿

北张家口宣化矿区铁尾矿，宣化铁矿矿石以赤铁矿为复杂。其主要矿物成分和铁尾矿化学成分分析结2-1、铁尾矿颗粒级配曲线见图 2-2。表 2-1 矿石矿物成分Table 2-1 Ores mineral composition金属矿物成分脉石矿菱铁矿黄铁矿磁铁矿石英角闪石表 2-2 铁尾矿化学成分分析结果Table 2-2 Chemical analysis results of iron tailingsCaO TFe Al2O3 MgO K2O Na22.21 11.21 15.02 4.25 0.81 0.7
【学位授予单位】：河北建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414

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