铁尾矿砂混凝土力学特性实验研究

通过对尾矿砂混凝土开展室内力学试验研究,分析不同含水率、颗粒粒径和干密度对尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律、黏聚力和内摩擦角的影响.结果表明:不同含水率尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律基本一致,都是随着应变的增大应力逐渐增大,当应变增大一定值时应力逐渐趋于平缓;同时,随着围压的增大,尾矿砂混凝土应力峰值点对应的应变值相对滞后.当尾矿砂混凝土的围压一定时,尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律和峰值应力的数值大致一样,故尾矿砂混凝土变形特性受含水率的影响作用较小,受到围压的影响作用较大;随着尾矿砂粒径的不断增大,尾矿砂混凝土的黏聚力呈现出增大变化规律,而内摩擦角却呈现出逐渐减小的变化规律;由于干密度越大,尾矿砂混凝土内部含有固体颗粒越多,尾矿砂混凝土就越加密实,进而使得颗粒之间的相互咬合力增大,在宏观上呈现出尾矿砂强度的提升.     

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。     

铁尾矿砂用于混凝土细集料的试验研究

为探索铁尾矿砂用作混凝土细集料的可靠性,将不同比例的铁尾矿砂与天然砂混合制备铁尾矿砂混凝土,进行了铁尾矿砂颗粒级配调整、混凝土稠度和强度试验研究。结果表明：随着铁尾矿砂取代天然砂取代率的提高,其细度模数逐渐增大,过粗颗粒逐渐增多,级配曲线逐渐偏向右下角。选取一定比例的天然砂与铁尾矿砂混合后,颗粒级配得到明显改善;当铁尾矿砂的取代率为50%时,混凝土拌合物的工作性良好,达到了预拌混凝土大流动性的施工要求;掺入铁尾矿砂的混凝土28 d抗压强度高于普通混凝土,且随着尾矿砂取代率的递增,混凝土28 d抗压强度也递增,但劈拉强度表现出递减趋势。     

废玻璃粉-尾矿砂混凝土的强度试验研究

将特细尾矿砂和磨细废玻璃粉混合物用于C30混凝土的细骨料,废玻璃粉按照0、10%、20%、30%、40%、50%和60%等质量代替尾矿砂,制作了8组共计72个普通砂和废玻璃粉-尾矿砂细骨料二种混凝土标准抗压试件,养护7 d、28 d、90 d后分别测试它们的抗压强度。结果表明,全部用特细尾矿砂作为混凝土细骨料,混凝土和易性和强度等性能均不如普通中粗砂混凝土;废玻璃粉的添加能够提高尾矿砂混凝土的强度,但是,混凝土的强度增长与废玻璃掺量为非线性关系。当废玻璃粉掺量在20%~30%时,尾矿砂细骨料混凝土各龄期强度即可达到普通中粗砂混凝土各龄期强度值;磨细至一定粒径以下的废玻璃粉具有较高的火山灰活性是混凝土强度提高的内因。研究对固体废弃物的再利用具有参考价值。     

不同深度围压下尾矿砂动力特性研究

尾矿砂的动力特性对尾矿坝的地震等动荷载反应分析有重要影响,通过室内动三轴试验对动荷载作用下不同深度围压下尾矿砂动力特性进行研究,得到尾矿砂动强度、动强度指标、动弹性模量、动剪切模量及阻尼比随着深度变化规律。试验结果表明:填埋深度对尾矿砂的动力特性均有一定的影响,随着深度的增加,尾矿砂动强度不断增大,动强度指标动黏聚力和动内摩擦角出现先增加后减少趋势,深度达到10.4 m,尾矿砂的动剪切模量和弹性模量也较为稳定,且尾矿砂的阻尼比出现先减少后增大的变化规律。     

冻融循环作用下尾矿砂孔隙率变化规律研究

冻融循环作用对砂土的孔隙率和孔隙体积变化具有重要影响。采用压汞法对冻融作用下尾矿砂孔隙率和孔隙体积变化规律进行研究,使用分形维数定量表征冻融循环作用下尾矿砂内部孔隙结构变化。研究结果表明,冻融循环作用通过破坏尾矿砂颗粒的大小和改变尾矿砂颗粒间骨架结构是导致尾矿砂孔隙体积和孔隙率变化的主要原因,随着冻融循环作用次数的增加,尾矿砂孔隙体积呈现出非线性增大趋势,孔隙率呈先增大后减小再缓慢增大的趋势,孔隙分形维数先急速下降后缓慢升高最终趋于稳定;尾矿砂内部结构微结构调整出现在冻融循环前期。     

石场尾矿砂用作混凝土细集料的试验研究

原状尾矿砂粗颗粒较多且颗粒级配差,但以适当比例与细砂混合后可使级配得以改善,适合配制混凝土.试验表明,尾矿混合砂作为混凝土细集料使用,会增加新拌混凝土的需水量,但通过掺加高效减水剂,在保持用水量不变的情况下,使混凝土拌合料坍落度达到(180+20) mm,取得与天然中砂混凝土相同的施工性能.用7∶3尾矿细砂混合砂配置C30混凝土,28 d强度比天然中砂混凝土提高8.7％.尾矿混合砂配制的混凝土收缩值较天然中砂混凝土大.然而随着混合砂的级配和细度模数的改善,尾矿混合砂对混凝土的收缩性能影响逐渐减小.     

酸碱溶液对含硫尾矿砂力学特性的影响

为研究酸碱溶液作用下含硫尾矿砂物理力学特性的变化规律,通过对不同酸碱度溶液浸泡后的尾矿砂进行筛分试验与固结试验,得到了酸碱溶液对尾矿砂粒径级配的影响,并研究了不同水化学环境下含硫尾矿砂压缩特性的变化规律。研究表明,经酸碱溶液浸泡后的尾矿砂试样中位于级配曲线中部粒径含量有增多的趋势,且经酸溶液处理过的尾矿砂增多趋势更为明显;尾矿砂孔隙比随固结压力的增加而减小;酸(碱)溶液pH值与尾矿砂压缩系数呈单调递增(减)关系;酸溶液pH值与压缩模量呈单调递增的关系,碱性溶液中压缩模量先增加,之后在7上下波动。研究成果将为矿区尾矿砂污染物控制与治理以及尾矿砂的资源化利用提供理论依据和技术支持。     

聚丙烯纤维加筋尾矿砂力学特性试验研究

为探索加筋尾矿砂用作路堤填料的可行性,将不同长度、不同含量的聚丙烯纤维掺入铁尾矿砂中,开展纤维对尾矿砂单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角影响的室内试验。结果表明,掺加聚丙烯纤维能够显著提高尾矿砂的单轴抗压强度,但连续增大聚丙烯的纤维长度、持续提高纤维含量对尾矿砂抗压强度影响不大;加筋尾矿砂的黏聚力随纤维长度和含量的增加呈先增大后减小的趋势,但掺加纤维后尾矿砂的黏聚力整体上高于未添加纤维的尾矿砂;尾矿砂的内摩擦角几乎不受聚丙烯纤维长度和含量的影响。长度1.5 mm、含量0.20%的聚丙烯纤维是最优的加筋配比,这为尾矿砂用于路堤填料提供了试验依据。     

细粒含量对尾矿砂动力特性影响研究

由于不同粒径颗粒沉积速度不同,尾矿库尾矿沉积分选后,随着距离尾矿库滩顶长度增大,细粒含量不断增多。为探讨细粒含量对尾矿砂动力特性的影响,对不同细粒含量的尾矿砂进行固结不排水振动三轴试验,试验围压为100kPa。试验结果表明,尾矿砂具有统计意义上的自相似性,分维值为2~3,随细粒含量增大,尾矿砂颗粒粒度分布由不均匀到均匀再到不均匀;随细粒含量增多,在相同振次条件下,尾矿砂动剪应力比先减小后增大,振次比相同时,孔压比的增长量先减小后增大,临界细粒含量为27.8%左右。     

戈壁砂和全尾砂充填骨料在金川矿山的应用研究

充填骨料是充填材料的重要组成部分,充填骨料的选择与应用直接影响充填采矿成本和采矿经济效益。戈壁砂和全尾砂在金川充填采矿中的应用,是降低金川充填采矿成本的重要途径之一。根据金川矿山充填系统和工艺参数,采用高浓度料浆和1∶4高灰砂比,开展了戈壁砂、全尾砂和棒磨砂的混合料配比试验。试验结果表明,作为充填骨料戈壁砂与棒磨砂不存在本质上差异,可以替代棒磨砂用于金川矿山充填法采矿。全尾砂与棒磨砂混合充填骨料的胶结充填体强度试验发现,当全尾砂掺量控制在30%以内,3 d充填体强度高于纯棒磨砂充填骨料,同时7 d和28 d充填体强度达到金川矿山充填体设计强度。该研究成果应用于金川矿山充填采矿生产,为戈壁砂和全尾砂的工业化应用奠定了基础。     

金尾矿砂作为混凝土集料的物化性质及其改性试验

金尾矿砂是金矿选矿作业排放的固体废弃物，其露天堆存不仅占用土地、污染环境，还造成极大的安全隐患。以金尾矿砂代替天然砂石作为混凝土的集料，既可减少天然砂石的开采，又能实现固废资源化利用。以陕西某金矿尾矿砂作为研究对象，分析了其基本物化性质及作为混凝土集料的物化性质。在此研究基础上，通过改性剂对金尾矿砂进行了表面涂覆改性，将改性后的金尾矿砂取代部分河砂作为全集料进行了混凝土试配试验。结果表明，金矿尾矿砂粒度过细，泥块含量超标，棱角尖锐，直接作为集料对混凝土性能不利；通过改性剂涂覆可有效降低金尾矿砂颗粒间的黏聚力和内摩擦角；在改性剂SA涂覆用量为砂量0.015倍的条件下，金矿尾砂颗粒之间的黏聚力下降约56%，内摩擦角下降约13%；在取代河砂30%的条件下，表面改性后的金尾矿砂制备的无粗集料混凝土样用水量较低，而扩展度及强度明显较高；在砂灰比为1.5的条件下，掺改性金尾矿砂的混凝土强度较无改性样高出20%以上。通过调整砂灰比、用水量以及减水剂量，以改性金尾矿砂取代部分细集料可以配制出不同强度等级及不同流动性的无粗集料混凝土材料，以满足不同建筑工程的使用要求。     

大掺量粉煤灰免振捣混凝土的均匀试验研究

研究了胶凝材料用量、粉煤灰掺量、水胶比、外加剂和砂率等因素对大掺量粉煤灰免振捣混凝土性能的影响.利用SPSS软件中的逐步回归分析法建立了以混凝土拌合物流速、混凝土强度等为目标函数的回归方程,用Matlab软件中的优化技术求出了大掺量粉煤灰免振捣混凝土的优化配比组合.即水泥用量∶粉煤灰掺量∶高效减水剂掺量=1∶0.74∶0.035 6,水胶比40%,砂率45.4%指导试验,成功地配制出C40高抗渗免振捣混凝土.最后从机理上分析了粉煤灰对免振捣混凝土性能的影响.     

尾矿砂在大流动性混凝土中的应用研究

分别用20%、40%、60%、80%和100%比率的铁矿尾矿砂取代天然砂, 并掺入矿渣微粉和粉煤灰, 配制了C30、C40大流动性混凝土。通过与基准混凝土的对比试验, 研究了不同尾矿砂取代率下混凝土和易性、强度及坍落度经时损失等性能。结果表明, 在20%～100%取代率时, 混凝土拌合物和易性均能满足要求; C30混凝土28 d强度为37.6～39.7MPa; C40混凝土28 d强度为47.7～49.2 MPa; 经80 min坍落度经时损失试验, 60%取代率时, 砼坍落度值由200 mm降至170 mm; 100%取代率时, 砼坍落度值由185 mm降至95 mm。尾矿砂可以作为细集料, 以适当的比率取代天然砂配制混凝土。     

硅质材料细度对低硅铜尾矿加气混凝土性能的影响

研究了寿王坟低硅铜尾矿和高硅硅砂细度对加气混凝土料浆的流动性和稳定性、绝干强度与绝干比强度等性能的影响,得出该低硅铜尾矿和硅砂作为加气混凝土硅质材料的最佳级配细度为铜尾矿粉磨20 min（+0.074 mm占1.1%）、硅砂粉磨30 min（+0.074 mm占5.2%）。     

铅锌尾矿砂对混凝土单轴压缩声发射特征的影响研究

为了研究尾矿砂骨料混凝土的力学特性,对4种铅锌尾砂含量的混凝土开展单轴压缩实验,同时获取了压缩过程中的声发射信号,基于声发射信号对材料损伤演化特征进行了评价。结果表明:混凝土试件的变形过程分为弹性、塑性、断裂破坏和残余变形4个主要阶段;随着铅锌尾砂取代率增加,抗压强度有增大趋势,并在超过30%后趋于稳定;根据声发射实验得到了损伤因子与应变的关系曲线;普通混凝土结构损伤主要在塑性变形阶段,尾矿砂改性混凝土的结构性损伤集中在塑性和断裂破坏阶段;一定比例的铅锌尾砂有助于加速水化凝胶物的形成,从而增强强度和变形性能。      

矿用高性能聚合物改性混凝土的应用研究

为了解决普通混凝土在井巷施工和使用过程中存在脆性大、柔性不足等问题,研制出一种矿用高性能聚合物改性混凝土.通过正交试验研究了聚丙烯酸乳液和苯丙乳液,聚灰比、水灰比、减水剂掺量和砂率对混凝土力学性能的影响,确定了矿用高性能聚合物改性混凝土的配合比,并进行了井下试验,分析了该混凝土修补巷道裂缝的机理.结果表明:聚丙烯酸酯乳液对混凝土有更好的改性作用.与普通混凝土相比,研制的聚合物改性混凝土抗折强度提高了39.3%,劈裂抗拉强度提高了53.1%,黏结强度提高了73.0%,抗渗性提高了83.3%.     

钼尾矿在混凝土中应用的研究进展

钼尾矿作为全球开采钼矿产资源产生的固体废弃物之一,将其替代混凝土细骨料或水泥既可解决环境污染,还可弥补天然砂资源短缺的现状,是钼尾矿最经济、最环保的资源化利用方式之一,符合绿色可持续发展的战略要求。本文综述了钼尾矿在混凝土中应用的研究进展,分析了钼尾矿的理化特性,探讨了钼尾矿混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能,提出了钼尾矿在混凝土应用中现存的主要问题。以期为实现钼尾矿在混凝土中的广泛应用打下基础。     

用某钼尾矿制备高性能混凝土的试验

将钼尾矿、矿渣、水泥熟料、石膏进行机械力粉磨,制备胶凝材料,研究了胶凝材料掺量和砂率对混凝土力学性能的影响。结果表明,随着胶凝材料掺量的增加,混凝土的坍落度和混凝土试块的抗压强度均增大;随着砂率的增大,混凝土的坍落度和混凝土试块的抗压强度均先增大后减小。当胶凝材料和骨料质量比为1∶3.0,砂率为0.35时,养护28 d的混凝土试块的抗压强度达68.7 MPa。在钼尾矿胶凝材料体系中,C-S-H凝胶、AFt及氢氧化铁凝胶等水化产物相互交织,未参与反应的微细粒填充到体系的孔隙中,促进了胶凝材料强度的增长。