铁尾矿沥青混凝土混合料的路用特性研究

为探究不同铁尾矿掺量下沥青混凝土的路用特性,以齐大山铁尾矿部分替代天然砂为细骨料,考察了铁尾矿掺量对沥青混凝土混合料软化点、高温稳定性、冻融劈裂、抗车辙性以及低温抗裂性的影响。结果表明：①随着铁尾矿掺量的增大,试样软化点先增大后趋于稳定,动稳定度先升高后降低,铁尾矿掺量为20%时沥青混凝土混合料的软化点及动稳定度最高,分别达56 ℃、5 292次/mm。②随着铁尾矿掺量的增大,试样最大弯曲应变先减小后增大,抗弯强度逐渐增大;最大弯曲应变值在铁尾矿掺量为30%时达到了最低,且此时试样的性能基本能够满足路面性能的要求。③随着铁尾矿掺量的增大,试样抗车辙因子先增大后略微降低,铁尾矿掺量为20%时达到最大值。④随着冻融循环次数的增加,试样劈裂强度比逐渐降低;在同一冻融循环次数作用下,随着铁尾矿掺量的增大,沥青试样的劈裂强度比呈现出先增大后减小的趋势。综合铁尾矿沥青混凝土试验结果可知,当铁尾矿掺量为20%~30%时,沥青混凝土的各项指标可达到最佳。     

活化金尾矿掺量对混凝土力学性能与微观结构性能的影响

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。为了研究活性金尾矿掺量对混凝土力学性能、微观结构性能和水化性能的影响，开展了不同掺量金尾矿混凝土的力学性能、XRD、TG-DTG和水化特性实验。结果表明：在粉磨时间为30 min时，金尾矿的比表面积达到了极大值以及其晶体结晶化度达到了极小值。而在金尾矿掺量为30%时，混凝土的基本力学和物理性能达到较佳状态；且掺入活性金尾矿混凝土的微观结构性能、水化放热速率和放热量均优于掺入非活性金尾矿混凝土的微观结构性能、水化放热速率和放热量。随着金尾矿粉磨时间的不断增大，金尾矿粒度累积曲线的变化规律都呈现先增大后趋于稳定的趋势，且随着粉磨时间的不断增大，金尾矿粒度累积越来越大。     

铁尾矿沥青混合料基本性能及老化耐久性研究

为了避免过度使用天然砂石材料做为沥青混合料的骨料以及符合绿色发展的战略方针，采用固体废弃物铁尾矿来代替砂石材料来制备一种新型的铁尾矿沥青混合料。采用质谱仪对所选用铁尾矿进行化学成分分析，并对不同铁尾矿掺量作用下沥青混合料的针入度、锥入度、软化点、延度、粘度以及老化耐久性等方面进行了研究。研究结果表明:铁尾矿沥青混合料的较佳制备温度选定为180℃；综合经济效益和有效性确定铁尾矿的较佳掺量为30%；相对老化后的铁尾矿沥青材料而言，在同一铁尾矿掺量作用下两种不同沥青混合料老化前的针入度和延度均出现了降低的趋势，但是在同一铁尾矿掺量作用下两种不同沥青混合料老化前的软化点却出现了增大的趋势。综合分析得到:温度为180℃以及铁尾矿掺量为30%制备的沥青混合料可以满足公路的路用要求。所有沥青试样的光谱变化规律基本一致，说明了掺入铁尾矿改性沥青的结构与未掺入铁尾矿沥青的结构基本一致；但是随着铁尾矿掺量的增大，沥青的FT-IR光谱在同一波数作用下却呈现出不断减小的变化趋势，说明了铁尾矿可以有效改善沥青的物理性能。      

改性铁尾矿微粉对中高强混凝土性能的影响研究

将不同掺量的改性铁尾矿微粉完全替代粉煤灰做矿物掺合料制备C50混凝土，并设置与铁尾矿微粉等掺量的粉煤灰组为对照，研究改性铁尾矿微粉对中高强混凝土抗压强度、工作性能和耐久性能的影响。结果表明：改性铁尾矿微粉混凝土具有较好的工作性能；抗压强度随改性铁尾矿微粉掺量的增加而降低，各组较对应的粉煤灰对照组强度略低，相差范围在3.7～4.6 MPa内，在改性铁尾矿微粉的掺量为矿物掺合料总量的30%～60%时，均满足C50混凝土的抗压强度要求。在改性铁尾矿微粉的掺量为矿物掺合料总量的40%～60%时，抗碳化性能随改性铁尾矿粉掺量的增加先增强后减弱，与粉煤灰对照组基本持平；抗渗透性能随铁尾矿粉掺量增加而减弱，但抗渗等级均能与粉煤灰对照组一致，为“非常低”;抗硫酸盐侵蚀性能、抗冻性能均随改性铁尾矿粉掺量增加而增强，抗硫酸盐等级可以达到KS180,抗冻等级均可达到F300,且均优于粉煤灰对照组。综合看来，改性铁尾矿微粉在其掺量为矿物掺合料总量的40%～60%时可替代粉煤灰应用于中高强混凝土中。     

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。     

钢渣粉掺入对高强尾矿混凝土性能的影响

为了研究钢渣粉掺入对高强尾矿混凝土性能的影响,以比表面积为5 950 cm2/g的钢渣粉等量替代比表面积为5 137 cm2/g的基础胶凝材料(铁尾矿、矿渣、水泥熟料、天然石膏的梯级磨矿产品,各对应成分的质量比为40∶26∶26∶8)进行了胶砂流动度试验,并以等质量的原始粒级铁尾矿为骨料,进行了混凝土试件强度试验。结果表明:钢渣粉的掺入在一定程度上提高了体系的流动度;钢渣粉的掺入对混凝土早期强度有明显的负面影响;钢渣粉水化作用的缓慢、持久释放,使掺钢渣粉的混凝土后期强度显著增长,但钢渣粉的掺量不宜超过20%。试验产品的SEM分析表明,无论是否掺加钢渣粉,尾矿混凝土水化产物均为钙矾石和C-S-H凝胶;在反应的中后期,体系中C-S-H凝胶和钙矾石的协同生成能够促进体系强度的增长。     

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。     

高效减水剂对铁尾矿高性能混凝土性能的影响

将北京密云铁尾矿与高炉水淬矿渣、水泥熟料、脱硫石膏通过三段混合磨矿形成胶凝材料,然后将胶凝材料与铁尾矿混合,并加入高效减水剂,制备成高性能混凝土材料,其中铁尾矿总掺量达到70%。固定其它参数与试验条件,改变高效减水剂的种类和掺量,研究高效减水剂对铁尾矿高性能混凝土性能的影响。试验结果表明：聚羧酸系高效减水剂对新拌混凝土的工作性能最有利,掺入UNF-5的硬化混凝土各龄期的抗压强度最高,28 d强度已经达到80 MPa。     

赤泥矿粉沥青混合料的抗水损坏研究

为了解决制铝工业中排放的赤泥废弃料难题,为了探究赤泥矿粉替代量对沥青混合料抗水损坏性能的影响,提高废弃物资源的再利用率,采用“干法改性”方案,利用赤泥等质量代替沥青混合料中的石灰岩矿粉制成赤泥沥青胶浆和赤泥沥青混合料,通过赤泥沥青胶浆的吸持性能实验和赤泥沥青混合料的浸水马歇尔实验、冻融循环劈裂实验、浸水车辙实验来测试不同替代量赤泥沥青胶浆的粘附性能和赤泥沥青混合料的抗水损坏性能。结果表明:赤泥替代沥青混合料中的石灰岩矿粉能有效地改善沥青胶浆的粘附性能和沥青混合料的抗水损坏性能。而且通过对赤泥沥青胶浆粘附性能和沥青混合料抗水损坏的机理分析 揭示了赤泥沥青混合料抗水损坏性能的原因,得出赤泥替代量为50%时沥青混合料性能较佳的结论。      

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。     

低硅铁尾矿制备抹面砂浆试验研究

抹面砂浆用于涂抹在建筑物或建筑构件表面，起到保护墙体的作用，提高防潮、防腐蚀、抗风化性能，增加耐久性；同时可使建筑达到表面平整、清洁和美观的效果。武钢资源集团程潮矿业有限公司杨家湾尾矿坝低硅铁尾矿堆存量巨大、利用难度高，以该低硅铁尾矿为原料，通过添加水泥和外加剂利用水化反应机理制备抹面砂浆，探究了水胶比、胶砂比、可再分散乳胶粉用量、纤维素醚用量等因素对抹面砂浆性能的影响，并在水胶比为0.8、可再分散乳胶粉用量1.67%、羟丙基甲基纤维素醚用量0.6%、引气剂用量0.06%、铁尾矿质量分数为71.4%（胶砂比1/2.5）的高掺量条件下制备出和易性较好、稠度和凝结时间合适、抗压强度为M5等级、满足《GB/T 25181—2019 预拌砂浆》的铁尾矿抹面砂浆，为低硅铁尾矿的资源化利用提供了一条有效利用途径。      

铁尾矿路用对土壤环境的影响及生态修复降解措施

铁尾矿资源化利用在路面建设中改变了道路沿线农耕土壤环境，通过测定铁尾矿原材的矿物组成成分、放射性、有害物质含量和泥土石粉含量，以秦巴山区内的山地黄棕壤为影响对象，按照最不利的全浸入式扩散分析方法，分析掺有80%铁尾矿的路用混合料对黄棕土重金属含量的影响，并提出生态修复和降解的措施。结果表明：铁尾矿砂硫化物及硫酸盐含量不满足混凝土道路使用指标要求，配制混凝土时要控制硫化物及硫酸盐含量在0.5%以内；放射性Ra-226、Th-232、K-40活度浓度满足建筑主体材料和装饰装修材料的指标要求，有害物质含量和泥土石粉含量满足路用细集料指标要求；铁尾矿中的Cu将对道路沿线农耕黄棕壤产生国家标准的Ⅱ级污染；采用城市的污泥、工业粉煤灰、腐殖酸、凹凸棒土、膨润土对铁尾矿道路沿线的农用土污染进行生物修复和用大于6.4%比例的砂替换铁尾矿能够满足国家农用地土壤环境质量标准要求，经以上处理后可作为环境友好型筑路材料。     

高温干燥养护时间对铁尾矿基水泥胶砂力学性能的影响

为探究高温干燥养护时间对铁尾矿基水泥胶砂强度的影响,研究了不同铁尾矿粉磨时间下干燥养护时间对试件力学性能的影响,并结合XRD、SEM及EDS等微观手段分析水化产物种类、数量及结构特征。结果表明：①60 ℃干养可激发铁尾矿的火山灰活性,试件的力学性能与养护时间成正比。掺加粉磨时间1 h的铁尾矿,在60 ℃的温度下干养16 h可得到抗折、抗压强度达9.29 MPa、40.46 MPa的铁尾矿基水泥胶砂。②高温干养时长不影响铁尾矿基水泥净浆的水化产物种类,但是对水化产物的结构与数量以及水化产物覆盖程度有影响。随着高温干养时间的延长,净浆内部C—S—H纤维长度增加、数量增多,钙硅摩尔比减小,Ca(OH)2消耗更剧烈,水化产物明显变密实,表面几乎不含有害孔。     

焙烧铁尾矿制备透水砖试验研究

为了改善尾矿制砖的力学性质，解决尾矿堆积问题，采用焙烧铁尾矿、水泥和粉煤灰为胶凝材料，2.36~4.75 mm粒级铁尾矿为粗骨料，通过搅拌、成型和养护工艺制备透水砖，探究了焙烧铁尾矿用量、水胶比、目标孔隙率和振动时间对透水砖性能的影响，对比未焙烧尾矿制备透水砖的性能。结果表明：① 焙烧尾矿制备透水砖最佳试验条件为：焙烧尾矿掺量60%，振动时间40 s、水胶比0.3，目标孔隙率20%；此时，透水砖抗折强度为3.34 MPa，符合国家标准Rf3.0，抗压强度为15.44 MPa，符合国家标准MU15，透水系数为2.58×10-2 cm/s，符合国家标准A级标准，实测孔隙率为23.41%。② 焙烧尾矿掺量为60%时效果最佳；未焙烧尾矿掺量为50%时效果最佳，抗折、抗压强度分别为3.38 MPa和14.54 MPa，透水系数符合国家A级标准；焙烧尾矿比未焙烧尾矿多替代水泥10%的情况下，力学性能焙烧尾矿透水砖较好，而透水性能则未焙烧尾矿透水砖较好。