铁尾矿粉-硅粉矿物掺合料对混凝土性能的影响

将研磨后的铁尾矿粉末和硅粉分别按照3∶2和4∶1的比例制备了两种复合矿物掺合料替代水泥进行浆体和混凝土试样的制备。通过微观结构分析、强度和耐久性分析对铁尾矿-硅粉复合矿物掺合料浆体和混凝土的基本性能进行了研究，结果表明：随着复合矿物掺合料掺量的增加，试样的水化反应放热量、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性均逐渐降低；且加入铁尾矿粉可使的硬化浆体试块孔隙结构变大，导致混凝土的抗压强度和冻融耐久性降低；但增加硅粉的掺量可以提高试样的水化反应强度，降低Ca(OH)₂的含量，且硅粉水化反应生产的C-S-H凝胶也可以细化孔结构，从而改善混凝土的微观特性、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性；弥补铁尾矿粉对混凝土性能的负面影响。整体上，改性混凝土的抗压强度在普通混凝土抗压强的85%以上，能满足工程要求。     

含粉煤灰或铁尾矿粉复合胶凝材料性能研究

为了验证矿物掺和料在复合胶凝材料水化硬化过程中的作用效应,实验用与水泥细度相近的粉煤灰和铁尾矿粉作为活性和惰性矿物掺合料,研究了相同养护温度、不同水胶比条件下,矿物掺合料掺量和种类对胶砂块试件抗压强度以及7 d龄期混凝土自收缩发展规律。结果表明：在水化初期,粉煤灰和铁尾矿粉在复合胶凝材料水化中起到物理填充作用,随龄期延长,粉煤灰的火山灰效应才逐渐显现。水化初期,矿物掺合料的物理因素（颗粒形貌等）对胶砂块抗压强度影响超过化学因素（反应程度等）,同时活性与惰性掺和料的作用基本相同;粉煤灰和铁尾矿粉的自收缩规律基本相同,均随着掺量增大呈线性递减特性。     

高硫尾矿制备复合掺合料及对混凝土性能的影响

通过机械研磨、添加激发剂和化学改性剂,对高硫尾矿进行活性激发 并改性,使用高硫尾矿与矿粉协同 作用制备复合掺合料,并用于 C30 混凝土的制备,研究高硫尾矿对混凝土工 作性能、物理力学性能和耐久性能的影 响。 结果表明,当高硫尾矿粉用量不高于胶凝材料总用量的 30%时,可以有 效改善混凝土的工作性能;混凝土 28 d 抗 压强度随高硫尾矿粉用量的增加而降低,但均可达到同等用量粉煤灰-矿粉 组强度,且混凝土长龄期抗压强度仍稳定 增长;由高硫尾矿粉制备而成的混凝土具有良好的耐久性能(抗氯离子渗透 性能、抗硫酸盐侵蚀性能、抗冻性能)。     

粉煤灰掺量对煤矸石骨料混凝土性能影响研究

为探讨粉煤灰作为矿物掺合料对煤矸石骨料混凝土性能的影响,在制备煤矸石骨料混凝土试件时,掺入0%、15%、25%、35%、50%的粉煤灰来取代等量的水泥,进行抗压强度、碳化性能及干燥收缩性能试验研究。结果表明,煤矸石混凝土的抗压强度随粉煤灰掺量的增加而有所降低,且均低于未掺粉煤灰时的混凝土抗压强度,但当掺量为15%时,煤矸石混凝土的90 d抗压强度超过同龄期未掺粉煤灰时的混凝土强度;当粉煤灰掺量不超过35%时,对煤矸石混凝土的碳化性能影响不大,粉煤灰掺量达到50%时,煤矸石混凝土的抗碳化能力降低明显;随粉煤灰掺量的增加,煤矸石骨料混凝土的干燥收缩性能得到改善,50%粉煤灰掺量时干燥收缩率最小。试验表明,适量掺入粉煤灰能改善煤矸石骨料混凝土的后期强度及干燥收缩性能,且对碳化性能影响不大,这为煤矸石骨料混凝土掺粉煤灰的应用提供了试验依据。     

以铁尾矿为主的多元固废混凝土抗压性能与微观结构研究

为实现铁尾矿、煤矸石等固废再利用,降低混凝土水泥用量,并缓解铁尾矿单独作为混凝土掺合料对抗压性能的不利影响,以铁尾矿-煤矸石-粉煤灰为复合掺合料,考察了复合掺合料掺量和配比对混凝土抗压强度及微观结构的影响。结果表明:(1)复合掺合料的掺入降低了混凝土的抗压强度,掺量为20%时对后期抗压强度影响较小,28 d抗压强度可达42.1 MPa,达到C40混凝土标准;掺量为30%时28 d抗压强度最高可达38.4 MPa。(2)铁尾矿材料活性较低,单独作为掺合料劣化了混凝土抗压性能,但其具有填充效应以及分散作用;粉煤灰和煤矸石都具有一定的火山灰活性,粉煤灰活性较高且具有滚珠效应,对混凝土抗压强度的贡献高于煤矸石;铁尾矿与粉煤灰、煤矸石协同作用缓解了铁尾矿单独作为掺合料对混凝土抗压性能的劣化,最优掺入比例为1∶2∶2。(3)掺量为20%的复合掺合料促进了界面过渡区附近的水泥水化,但劣化了整体孔结构,掺量为30%的复合掺合料优化了混凝土孔结构,明显降低了界面过渡区的孔隙率,但对水泥水化产生了消极影响。研究结果表明,复合掺合料改变了界面过渡区的孔隙率和水化进程,平衡界面过渡区的孔结构和水化进程是提高混...     

复掺矿物掺合料混凝土碳化试验研究

对复掺矿物掺合料混凝土快速碳化进行了试验研究,考察了水胶比、矿物掺合料掺量、掺合料种类及掺合料之间的比例等因素对混凝土碳化深度的影响,分析了矿物掺合料复掺时对混凝土碳化性能的影响.结果表明:水胶比越大,混凝土碳化深度越大;混凝土碳化深度随着矿物掺合料掺量的增加而增大;单掺粉煤灰、矿渣对混凝土抗碳化性能是没有明显改善;当粉煤灰、矿渣复合使用时,混凝土的抗碳化性能随着粉煤灰掺量的增加、矿渣掺量的减少而降低;当粉煤灰与硅灰复合使用时,混凝土的碳化深度随硅灰掺量的减少、粉煤灰掺量的增加而降低.     

极细铁尾矿粉作为矿物掺合料制备高性能混凝土的研究

为研究细铁尾矿粉掺量对高强混凝土材料孔隙结构及力学性能的影响规律,利用核磁共振检测装置及电液伺服压力机测量了细铁尾矿粉掺量为0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%试件细观孔隙结构、孔隙率以及力学性能,分析了细铁尾矿粉掺量对试件孔隙率及抗拉、抗压强度的影响规律。结果表明:(1)细铁尾矿粉高强混凝土材料试件T₂图谱曲线均呈三峰形,随着细铁尾矿粉掺量增加,试件孔隙率从掺量0%时的2.81%降至掺量为30%时的2.10%,试件孔隙率不断降低,前期试件孔隙率降幅更加显著;(2)试件内部孔隙结构以微孔与中孔占比为主,随着细铁尾矿粉掺量增加,试件微孔占比不断增大,中孔、大孔及裂隙占比均降低,细铁尾矿粉的掺入使混凝土内部结构得到优化;(3)铁尾矿粉掺量为20%时对试件抗压、抗拉强度提升效果较好,过量掺入反而会使试件力学性能降低。     

铁尾矿—磷渣—脱硫灰三元固废混凝土抗压性能研究

为实现铁尾矿固废材料的再生利用,提高工业固废利用率,以铁尾矿、磷渣、脱硫灰作为掺合料部分代替水泥制备混凝土,研究三元体系下钙相固废与铁尾矿协同作用对混凝土抗压强度的影响,测试不同水胶比、铁尾矿研磨时间、掺合料掺量及掺合料比例对混凝土抗压强度的影响。结果表明,混凝土抗压强度与水胶比呈正相关关系,机械研磨提高了铁尾矿的比表面积,有利于铁尾矿表面与自由水发生水化反应,30%掺量混凝土后期抗压强度较20%掺量下降不大,在铁尾矿比表面积为1 589.3 m²/kg,铁尾矿、磷渣、脱硫灰分别占胶凝材料的6%、16%、8%时制备的混凝土抗压强度最高,28 d抗压强度达到40.9 MPa。通过采用压汞法（MIP）和背散射电子成像技术（BSE）研究了混凝土的微观结构,结果表明,掺合料的掺入优化了混凝土的孔隙结构,促进了界面过渡区的发展。铁尾矿、磷渣、脱硫灰三元体系在30%掺量下对混凝土强度影响较小,可代替水泥制备混凝土。     

煤矸石掺合料的制备及对高强混凝土性能影响

通过研究未燃煤矸石的煅烧温度、恒温时间以及细度对煤矸石-水泥胶砂强度的影响,制备煅烧煤矸石矿物掺合料,并检验胶砂流动度。在此基础上,研究热活化煤矸石掺合料(包括煅烧和自燃煤矸石两种)与其他掺合料复掺的品种、比例以及减水剂掺量对高强混凝土工作性和强度的影响。结果表明:热活化煤矸石粉与硅灰复掺,在高效减水剂共同作用下,配制预拌高强混凝土可行。热活化煤矸石与硅灰复掺,混凝土7 d、28 d抗压强度都明显高于粉煤灰和硅灰复掺。其中掺合料复掺品种及掺量对高强混凝土7 d抗压强度影响非常显著,随着热活化煤矸石粉掺量的递增,混凝土强度明显递增。复掺品种对混凝土28 d劈拉强度影响显著。热活化煤矸石与硅灰复掺对新拌混凝土坍落度的改善不及粉煤灰与硅灰复掺,但能满足预拌混凝土大流动性的施工要求。     

铁尾矿掺量对冻融循环和硫酸盐侵蚀联合作用下混凝土抗劣化性能的影响

为研究铁尾矿掺量在硫酸钠冻融循环作用下的混凝土劣化机理,对铁尾矿混凝土的质量和抗压强度损失率、相对动弹性模量进行了测试,建立了基于威布尔分布的冻融损伤模型。结果表明:硫酸钠冻融150次后,当铁尾矿的替代率为60%时,铁尾矿混凝土的质量损失最大,为1.7%;铁尾矿混凝土的抗压强度损失率随着冻融次数增加不断增大;60次冻融后,IC15组铁尾矿混凝土和IC45组铁尾矿混凝土的抗压强度损失率明显低于普通混凝土;IC30组铁尾矿混凝土的相对动弹性模量损失最小,而IC60组铁尾矿混凝土的相对动弹性模量损失最大。冻融循环0～30次时,相对动弹性模量降低缓慢,损失较小,当铁尾矿替代率为30%时,相对动弹性模量损失最小,抗冻性和抗硫酸盐侵蚀性最佳;铁尾矿混凝土在冻融循环与硫酸盐侵蚀联合作用下的冻融损伤模型符合威布尔分布,相关系数R2大于0.96。     

矿粉和纤维对活性粉末混凝土工作和力学性能的影响

为研究硅粉和铁尾矿改性混凝土的基本特性，分别用硅粉和铁尾矿粉按照0～20%的比例替代水泥和河砂，并通过力学和氯离子侵蚀实验获得硅粉和铁尾矿粉的较优替代比；然后在此基础上，分别按照体积比为0～2%添加钢纤维、玄武岩纤维和剑麻纤维来改善混凝土的力学特性，结果表明：混凝土的抗压强度和抗拉强度随着硅粉和铁尾矿粉的增加先增后减，其中硅粉和铁尾矿粉的较优替代比分别为15%和10%。三种纤维都能有效地提高混凝土的抗压强度和抗拉强度，但降低混凝土的坍落度。掺入硅粉5%以及10%的铁尾矿粉可以提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能，但过多的铁尾矿粉对混凝土的抗氯离子侵蚀性能不利；玄武岩纤维比钢纤维和剑麻纤维能更好地提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能，SEM分析也获得相同的结论。     

聚合物改性煤矸石粉煤灰混凝土性能研究

为探讨聚合物对大掺量煤矸石粉煤灰混凝土性能的影响,制备不同掺量苯乙烯、191#UP和196#UP 3种聚合物改性大掺量煤矸石粉煤灰混凝土试件,进行抗压强度、抗折强度、碳化性能试验研究。结果表明,3种聚合物的加入均提升了混凝土试件抗压强度,且应控制掺加191#UP和196#UP的量在10%左右;掺加3种聚合物的混凝土试件抗折强度都有明显提高,折压比也呈增长趋势,测得掺191#UP和196#UP混凝土的韧性比掺苯乙烯的性能优越;混凝土试件的碳化深度随着聚合物掺量的增加而逐渐减小,说明聚合物可以改善混凝土的碳化性能,并且随着聚合物的增加,改善效果越明显。试验表明,适量掺入聚合物可以改善大掺量煤矸石粉煤灰混凝土的抗压强度、抗折强度及碳化性能,这为聚合物改性大掺量煤矸石粉煤灰混凝土性能的应用提供了试验依据。     

改性钢渣制备水泥的基础性能研究

摘要:以钢渣、铁尾矿为主要原料,将钢渣掺加三种铁尾矿并在高温下熔融,熔融后得到的改性钢渣用于制备钢渣水泥。研究钢渣掺加三种铁尾矿制备的钢渣水泥的凝结时间、安定性、抗折抗压强度等性能。通过物理性能和XRD检测分析三种改性钢渣水泥的各项基础性能。结果表明,此改性钢渣水泥具有良好的物理力学性能。钢渣掺加铁尾矿改性之后能缩短钢渣水泥的初凝时间,有效提高钢渣水泥的早期强度;改性钢渣水泥中f-CaO含量低于2%,钢渣掺加铁尾矿能有效降低f-CaO含量,提高水泥的安定性;抗折抗压强度分别达到P?SS42.5和P?SS32.5R等级。本项目利用当地工业废渣和尾矿研制的改性钢渣复合硅酸盐水泥,铁尾矿掺量达到了10%,对废弃资源进行了有效利用,增加了钢渣的高附加值,减少了环境污染。      

矿渣微粉对矿用喷射混凝土性能的影响

在实验室进行了不同矿渣微粉掺量对轻质喷射混凝土抗压强度、抗拉强度、抗折强度,弯曲韧性及抗氯离子渗透性的影响研究,并分析了产生这些影响的原因与机理.研究结果表明:轻质喷射混凝土3和7d抗压强度在矿渣微粉掺量30%内均有不同程度的提高;抗折强度随矿渣微粉掺量增加而减小;抗拉强度在矿渣微粉掺量为10% 内有所增加,超过20% 后降低;随着矿渣微粉掺量增加,混凝土韧度指数有所降低,而抗氯离子渗透性能逐渐提高;矿渣微粉合适的掺量范围为10%～20%.     

基于不同机械活化方式的二元固废混凝土抗压性能研究

为了改善二元固废混凝土的抗压性能,基于不同机械活化方式研究了铁尾矿-粉煤灰复合掺合料对二元固废混凝土抗压性能的影响,并采用X射线衍射、扫描电镜和热重分析等检测手段探究了铁尾矿-粉煤灰复合掺合料混凝土抗压强度增强的水化机理。当采用先掺后磨的机械活化方式时,铁尾矿-粉煤灰复合掺合料的混凝土抗压强度增强效果最明显,28 d龄期可达70.6 MPa。不同机械活化方式导致水化产物结构不同,同时改变了掺合料参与二次水化反应的程度;采用先掺后磨的机械活化方式,能促进水泥熟料的进一步水化,消耗更多Ca(OH)2参与二次水化反应,生成更多更致密的网状C—S—H凝胶。从混凝土抗压强度及混凝土胶凝材料的水化硬化机理来看,采用先掺后磨的机械活化方式活化效果更优,利于二元固废混凝土的强度发展。     

铁尾矿砂掺量对混凝土力学性能、耐久性及水化特性的影响研究

为探究铁尾矿砂掺量对铁尾矿砂混凝土力学性能及耐久性的影响,以唐山某铁尾矿砂为骨料,考察了不同铁尾矿掺量下混凝土的抗压抗折强度、抗冲击性能、抗渗性能以及水化特性。结果表明：①随着铁 尾矿砂掺量的增加,混凝土抗压强度与抗折强度均呈现先增大后减小的趋势,铁尾矿砂掺量为10%时抗压强度最大,铁尾矿砂掺量为20%时抗折强度最大;混凝土的冲击功及断裂吸收能量呈现先增大后减小的趋势,铁 尾矿砂掺量为20%时冲击功及断裂吸收能量取得最大值。②随着铁尾矿砂掺量的增加,混凝土的吸水率逐渐降低,而混凝土的碳化深度及渗透深度先减小后增大,当铁尾矿砂掺量为20%时混凝土的抗碳化性能及抗渗性 能最佳。③随着水化反应的持续进行,水化放热速率呈现增、减、增、减的变化趋势,但同一水化时间下混凝土的水化放热速率随着铁尾矿砂掺量的增大而减小;随着水化时间的延长,混凝土的水化放热量呈现不断 增大的趋势;铁尾矿砂掺量增加,同一水化时间下混凝土的水化放热量越小。     

超细矿粉对喷射混凝土力学性能的影响研究

为了揭示纳米微粉改性路面粉煤灰混凝土的工作性能,推动其在路面工程中的应用,开展了不同粉煤灰取代率与纳米矿粉掺量的正交试验,对改性后的混凝土力学性能、抗冻融耐久性、干缩性及耐磨性进行了分析。研究结果表明:粉煤灰取代率的增加使得混凝土力学性能呈先上升后下降趋势,且在粉煤灰取代率为25%、矿粉掺量为0.5%时达到峰值;改性后的混凝土耐磨性、抗冻性、干缩性随着纳米矿粉掺量增加而增加,且在掺量为0.5%提升幅度最大;综合考虑各方面力学性能,粉煤灰取代率为25%、纳米矿粉掺量为0.5%,改善效果显著且经济效益高,建议该配合比作为路面混凝土的设计配合比;纳米矿粉可在混凝土颗粒中生成C—S—H凝胶体,逐渐填充混凝土内部孔隙,在孔隙中形成一道阻止裂缝扩展屏障,从而达到改善水泥基复合材料孔隙结构的目的。     

煤矸石混凝土抗氯离子渗透实验研究

为了解煤矸石混凝土抗氯离子渗透性能,以自燃煤矸石为粗、细集料,42.5普通硅酸盐水泥为胶凝材料并掺入粉煤灰,制备煤矸石混凝土试件,进行抗氯离子渗透实验,研究了水胶比、粉煤灰掺量以及抗压强度对煤矸石混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明：非稳态条件下煤矸石混凝土氯离子渗透深度随水胶比增加而加深,呈正相关,氯离子渗透深度增长速度在水胶比0.42~0.48时较快,在水胶比0.48~0.56时缓慢;氯离子迁移系数与水胶比呈正相关,与粉煤灰掺量呈负相关;氯离子迁移系数随抗压强度增大而减小,呈负相关,负相关显著性强弱表现为粉煤灰掺量0%<粉煤灰掺量20%<粉煤灰掺量40%。掺入粉煤灰可以改善煤矸石混凝土耐久性能。     

铁尾矿粉沥青混凝土胶浆-集料粘附性和TG-DSC实验研究

在研究铁尾矿粉掺入沥青混凝土中的力学性能和路用性能的基础上,分析了铁尾矿粉掺量对沥青胶浆-集料粘附性的影响,并开展了不同铁尾矿粉掺量下沥青混凝土的TG和DSC实验。结果表明,综合不同铁尾矿粉掺量作用下沥青混凝土胶浆基本物理性能指标的变化规律,得到在铁尾矿粉掺量为60%时,沥青混凝土各项指标达到较佳值,且此时沥青混凝土的路用性能也能完全满足公路道路的使用要求。随着铁尾矿粉掺量的不断增大,沥青胶浆接触角和表面能与粘附功和剥落功的变化规律呈现出先增大后减小的趋势,且在铁尾矿粉掺量为60%时取得较大值。同时,铁尾矿粉的掺入可以有效地提升沥青混凝土的耐热性能以及有效地提升了沥青混凝土热稳定性。      

煅烧煤矸石粉掺合料制备及对混凝土性能影响

通过胶砂强度评价法,确定煅烧煤矸石粉掺合料最佳制备工艺条件为:煅烧温度750℃、恒温2 h、研磨3 min;在此基础上,研究煤矸石掺合料与其他掺合料复掺比例对混凝土工作性、抗压强度、抗冻性的影响。结果表明:煅烧煤矸石粉与矿粉或粉煤灰最佳复掺比例为3∶7,与粉煤灰复掺,混凝土塌落度值、7 d、28 d抗压强度高于与矿粉复掺。与粉煤灰复掺,冻融循环次数可达550次;与矿粉复掺,冻融循环次数达到500次。综合各项指标,煅烧煤矸石粉与粉煤灰的相容性优于与矿粉之间的相容性,二者复合使用,既能改善混凝土拌合物的工作性,又能保证混凝土强度。