铁尾矿-钢渣集料混凝土力学性能及体积稳定性试验研究

采用铁尾矿砂取代河砂充当混凝土细集料、钢渣取代碎石充当混凝土粗集料配制铁尾矿-钢渣集料水泥混凝土,并对混凝土强度、早期抗裂性能和长期体积变形等性能进行试验研究。结果表明:铁尾矿砂充当细集料不利于混凝土强度,而当钢渣以小掺量加入铁尾矿砂混凝土时,可以减弱铁尾矿砂对混凝土强度的劣化效应;适当掺量铁尾矿砂可以抑制由钢渣引起的混凝土膨胀变形,从而提高钢渣混凝土的早期抗裂性能与体积稳定性。     

改性铁尾矿砂力学性能室内试验研究

铁尾矿砂属于选矿后的废弃物,是工业固体废弃物的主要成分。目前铁尾矿砂在我国大都采用尾矿库集中堆放的处理方式,得不到有效处理。基于对铁尾矿砂的废料再利用理念,对添加固化剂的改性铁尾矿砂的物理力学性能进行了试验研究,研究了改性铁尾矿砂不同配合比对其物理力学性能的影响。通过对比各组试验的结果,研究改性铁尾矿砂强度变化规律。     

铁尾矿砂改良膨胀土基本工程性质试验研究

研究利用工业废料铁尾矿砂作为添加剂改良膨胀土的可行性与改良效果。通过室内试验,对尾矿砂改良土的基本物理性质指标、膨胀性指标、强度指标以及微观结构进行了研究。试验结果表明,随着掺砂率的增大,试验土样的界限含水率及塑性指数都减小;自由膨胀率、有荷膨胀率和膨胀力等膨胀特性指标随掺砂率的增大均降低。无侧限抗压强度和黏聚力随着掺砂率的增加先增大后减小,在掺砂率为30%时达到最大;内摩擦角随着掺砂率增大而增大。通过观察SEM试验结果,发现在掺砂率为30%时,改良土结构处于最稳定状态,说明掺铁尾矿砂改良膨胀土具有显著效果,为膨胀土改良提供了一种新方法。综合考虑各项指标,认为铁尾矿砂改良膨胀土的最佳掺入比应为30%。     

基于分形理论的二元再生水泥稳定碎石强度性能研究

利用分形理论对规范级配进行了重新划分,然后通过7天无侧限抗压强度确定最优级配,在此基础上研究掺入废旧沥青混合料和铁尾矿砂的水泥稳定碎石力学特征及其应力应变曲线特点。研究发现再生水泥稳定碎石强度随着RAP掺量的增加逐渐降低,但仍然满足高等级公路基层规范要求,随着铁尾矿砂掺量的增加先增大后减小,掺量60%到达峰值;应力应变曲线随着铁尾矿砂掺量变化基本没有影响,随着RAP的增加,越来越平缓。     

原状铁尾矿砂渗透特性试验研究

铁尾矿砂渗透特性是影响其坝体稳定性的重要因素之一。而渗透系数是表征其渗透性的重要指标。国内外学者均对渗透系数进行了广泛的研究,分别建立了相应渗透系数的计算公式。但这些公式多适用于粗粒土,其对铁尾矿砂的适用性尚不明确。因此,有必要对现有公式准确性进行验证,并建立适用于铁尾矿砂的渗透系数计算模型。通过室内变水头试验,从FC值、级配、粒径、比表面积和粉粒间孔隙比等多个角度出发,对铁尾矿砂原状样的渗透性质进行了分析。结果表明：原状铁尾矿砂的渗透系数受细粒含量影响明显,细粒含量的阀值在35%左右;应用传统渗透系数计算公式对原状铁尾矿砂渗透系数进行计算,结果并不准确;受细颗粒含量影响,原状铁尾矿砂的渗透系数与不均匀系数Cu、曲率系数Cc、平均粒径、加权平均粒径、体积比表面和粒间孔隙比es之间呈现明显的非线性关系,应用这些参数难以表征细粒含量较大时的渗透系数变化;但是,有效粒径和粉粒间孔隙比与原状铁尾矿砂的渗透系数呈现出了较好的相关性,据此建立铁尾矿砂渗透系数计算公式,其计算结果较为准确。这对陈坑尾矿坝的渗流场分析与稳定性计算具有一定意义。同时,所取尾矿砂试样主要为磁铁矿尾砂,这对类似铁尾砂渗透性计算也有一定借鉴意义。     

利用铁尾矿砂和活性炭制备轻质淤泥陶粒的研究

利用东湖淤泥为主体原料烧结轻质淤泥陶粒,发现添加铁尾矿砂和活性炭可改善陶粒发泡性能。通过正交试验,综合所有因素,在淤泥84%、铁尾矿砂10%、活性炭6%、烧结温度1 180℃、烧结时间30 min、预烧温度600℃、预烧时间20 min的条件下,制备出了堆积密度为0.423 g/cm~3,吸水率为13.34%的轻质陶粒。通过SEM分析轻质陶粒的孔结构与形貌,发现影响轻质陶粒的主要因素是活性炭掺量、烧结温度和预烧时间,活性炭的加入会在高温下与铁尾矿砂发生氧化还原反应产生气体,气孔变得致密均匀,连通孔增加,降低了堆积密度,改善了吸水率,显著提高了陶粒的性能。     

变形钢筋与铁尾矿砂混凝土粘结性能试验研究

以铁尾矿砂代替天然河砂拌制混凝土,通过拔出试验研究变形钢筋与铁尾矿砂混凝土之间的粘结性能.制作12组铁尾矿砂混凝土拔出试件,分析其在不同混凝土强度等级(C20、C30、C40)和不同钢筋直径(12 mm、16 mm、20 mm、25 mm)下的平均粘结应力(τ)-滑移(s)曲线,在此基础上研究变形钢筋与铁尾矿砂混凝土的粘结性能,并与普通混凝土相对应的性能进行比较.试验结果表明,钢筋与铁尾矿砂混凝土的粘结性能略优于普通混凝土,铁尾矿砂可以替代普通河砂制作混凝土,所得结论为铁尾矿砂的工程应用提供理论参考.     

混杂纤维混凝土拌合物工作性能试验研究

通过CF40,CF50,CF60混杂纤维混凝土拌合物的工作性能试验,研究了钢纤维体积分数和聚丙烯纤维掺量对不同强度混杂纤维混凝土拌合物的影响.试验中,钢纤维体积分数为0.0%,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,聚丙烯纤维掺量为0.0,0.6,0.9,1.2 kg/m3,并考虑包裹钢纤维的水泥浆厚度为1.0 mm.结果表明:CF40,CF50混杂纤维混凝土拌合物的坍落度呈现出随钢纤维体积分数增大而降低的变化规律,CF60混杂纤维混凝土拌合物的坍落度呈现出随钢纤维体积分数增大而先降后增再降的变化规律;在钢纤维体积分数不变时,随着聚丙烯纤维体积分数的增大,混杂纤维混凝土拌合物的坍落度降低.     

尾矿砂塑性混凝土的力学特性

针对塑性混凝土具有弹性模量低、抗渗性及塑性变形特性良好等特点,利用尾矿砂配置了不同尾矿砂砂率和不同水泥掺量的塑性混凝土,对尾矿砂塑性混凝土试件分别进行了立方体抗压强度、轴心抗压强度以及弹性模量等试验.利用极差分析探讨了砂率和水泥掺量等对尾矿砂塑性混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度以及弹性模量的影响,得到了立方体抗压强度、轴心抗压强度以及弹性模量随砂率和水泥掺量的变化规律.试验结果表明,尾矿砂塑性混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度随砂率的增加而降低,随着水泥掺量的增加,其立方体抗压强度和轴心抗压强度均逐步增大,弹性模量在砂率为50%处达到最大,随着水泥掺量的增加其弹性模量也逐步增大.     

三点弯曲下PVA-尾矿砂水泥基复合材料断裂特性

针对混凝土的早期开裂问题,设计了PVA-尾矿砂水泥基复合材料三点弯曲梁试验,研究了尾矿砂掺量、缝高比、纤维掺量以及使用条件对断裂韧度和断裂能的影响规律.通过试验得出P-δ曲线和P-COM D曲线,并计算断裂韧度和断裂能.结果表明:断裂韧度与缝高比成反比,且随着纤维掺量的增加而增加,但尾矿砂对断裂韧度的影响却很小;断裂能随纤维掺量的增加而增加,随尾矿砂掺量的增加而降低;正常使用条件下的断裂能、断裂韧度计算值比腐蚀使用条件下的断裂能、断裂韧度计算值均增大约10%.