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。     

铁尾矿基多元体系抗压强度及水化特性研究

以铁尾矿、磷渣、脱硫灰为复合掺和料部分替代水泥,确定掺量为30%的情况下,考察复合掺和料不同配比对水泥砂浆试件抗压强度的影响,采用扫描电镜(SEM)和热重-差示扫描量热(TG-DTG)分析了水化产物数量及微观结构。结果表明,当铁尾矿、磷渣、脱硫灰质量比为1∶2∶2时强度最佳,7 d和28 d强度分别达到24.2 MPa和34.6 MPa。复合掺和料体系中,铁尾矿活性较低,主要起到微集料填充效应,使体系颗粒级配均匀;磷渣、脱硫灰中活性SiO₂、Al₂O₃可以通过二次水化反应进一步为体系提供强度,三者存在耦合效应,协同水化,生成水化硅酸钙(C-S-H)等水化产物促进强度提升。     

铁尾矿基多固废矿物掺和料耦合活化机理分析

采用NaOH、Ca(OH)₂为化学激发剂,研究其对铁尾矿基多固废矿物掺和料抗压强度的影响及活化机理。结果表明,掺入0.8%的Ca(OH)₂,铁尾矿基多固废矿物掺和料28 d抗压强度最大,为43 MPa;活性指数最大,为98.6%。通过热重-差热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)研究Ca(OH)₂对铁尾矿多固废矿物掺和料的活化机理,发现Ca(OH)₂促进锂渣和粉煤灰在不同时期发生火山灰反应,生成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt);铁尾矿活性较低,在整个体系中起填充作用。     

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...     

用南岐铁尾矿制备加气混凝土

以山西灵丘县南岐铁矿尾矿为硅质材料、水泥和石灰为钙质材料制备尾矿加气混凝土,着重通过正交试验对尾矿加气混凝土制品的配方进行了优化,并借助XRD、SEM等测试方法对制品的矿物组成和微观结构进行了分析。结果表明：按照铁尾矿质量分数为61%、水泥质量分数为10%、石灰质量分数为23%、石膏质量分数为6%、铝粉与4种原料的质量比为0.55‰、水料比为0.57%的优化配方,制备出的尾矿加气混凝土制品的抗压强度为4.83 MPa、干密度为596 kg/m3,达到A3.5、B06级加气混凝土合格品要求;制品中的主要水化产物为托贝莫来石和CSH凝胶,此外还有石膏和尾矿中残留的石英等。     

铁尾矿细粉在低熟料体系中对混凝土性能影响的试验研究

针对铁矿山尾矿库中大量的尾矿细粉,研究铁尾矿细粉对混凝土性能的影响。选择不同比例的铁尾矿细粉和矿渣粉复合,在低水泥熟料体系下制备C30和C50混凝土,研究铁尾矿细粉对混凝土工作性能、力学性能和耐久性的影响,并利用扫描电镜观察混凝土内部结构。研究表明,当铁尾矿细粉和矿渣粉的比例为3∶7时,混凝土有较好的流动性,力学强度最佳,C30和C50混凝土的360 d抗压强度分别达47.8 MPa和74.9 MPa,混凝土抗碳化和抗氯离子侵蚀能力与单掺矿渣粉混凝土相当,水化产物较多,微观结构致密。     

铁矿山尾矿回填用钢渣基胶结剂的研究

本研究以转炉钢渣为主要成分,寻求针对铁矿山尾矿浆的胶结剂;从钢渣的固化机理入手,选择水泥熟料、元明粉、纯碱等为激发剂。经过优化实验发现,当胶结剂组成为钢渣63.16%、水泥熟料24%、元明粉6%、纯碱2%、烧碱1.5%、硫酸铝3.3%和三乙醇胺0.04%时,钢渣基胶结剂和铁尾矿混合后的3d、7d和28d的抗压强度分别能达到0.65MPa、1.03MPa和1.58MPa,达到铁矿山矿洞尾矿回填的要求。     

大掺量铁尾矿高强混凝土材料的制备

将首钢密云铁矿尾矿按一定方法分级,取-0.08 mm粒级与水泥熟料、脱硫石膏通过三级混磨形成胶凝材料,然后将胶凝材料与作为骨料的+0.08 mm铁尾矿中的某一粒级混合,并加入减水剂制备成高强混凝土材料。在其他条件一定的情况下,通过正交试验着重考察了骨料粒度、第三级混磨时间、减水剂用量对制品抗压强度的影响。试验结果表明：第三级混磨时间是影响制品抗压强度的主要因素;在合适的条件下,制得的铁尾矿混凝土材料28 d抗压强度高达97.63 MPa,制品中铁尾矿掺量达到70%,。     

掺铁尾矿蒸压混凝土的性能

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。将铁尾矿替换河砂来制备蒸压混凝土,分析了水泥用量、粉煤灰用量、铁尾矿砂掺量和减水剂用量对蒸压混凝土流动性和抗压强度的影响。将混凝土进行蒸压养护处理,分析不同蒸压时间作用下混凝土的水化机理。结果表明：综合考虑经济性和试样抗压强度,选择水泥用量为551 kg/m³、铁尾矿砂掺量为20%、粉煤灰用量为225 kg/m³和减水剂掺量为0.20%,在上述综合指标作用下,测定混凝土的抗压强度为61.13 MPa。蒸压时间长更能激发铁尾矿砂内部矿物成分的活性,使得混凝土内部的水化反应更彻底,生成的晶体、凝胶的含量也越多,这有效提高混凝土的强度。     

铁尾矿基陶粒混凝土的制备及性能研究

随着矿冶行业的快速发展,尾矿堆积量逐年增多,特别是铁尾矿已成为国内研究者关注的焦点。先用铁尾矿制备轻质高强陶粒,然后以该陶粒作为轻骨料制备陶粒混凝土。采用正交试验研究水灰比、减水剂用量、砂用量、增稠剂用量对陶粒混凝土抗压强度及陶粒上浮的影响。通过试验确定该铁尾矿基陶粒混凝土的最佳方案为水灰比0.25、减水剂用量0.5%、砂用量20%、增稠剂用量0.12%。最终制得28 d抗压强度为67.33 MPa、抗折强度为8.1 MPa、体积密度1 940 kg/m³的高性能陶粒混凝土。研究中解决了轻骨料陶粒混凝土中陶粒上浮问题,实现了资源二次开发。     

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。     

利用铁尾矿制备发泡水泥

为提高铁尾矿的利用率,以普通硅酸盐水泥为基质材料,铁尾矿为掺和料,通过化学发泡法制备发泡水泥.研究了铁尾矿掺量、发泡剂用量、水灰比、硬脂酸钙等因素对发泡水泥抗压强度和密度的影响,并确定最佳原料配比.结果表明,原料最佳配比为:铁尾矿55％,普通硅酸盐水泥45％,发泡剂8％,硬脂酸钙0.35％,聚丙烯纤维0.3％,在水胶比...     

特殊钢尾渣泡沫混凝土的制备与性能研究

以特殊钢尾渣为主要原料制备泡沫混凝土,利用SEM、MIP、FT-IR、XRD对其表征,研究了特殊钢尾渣用量和发泡剂用量对特殊钢尾渣泡沫混凝土性能的影响。结果表明,特殊钢尾渣泡沫混凝土中特殊钢尾渣作为非活性掺合材料,主要起到填充作用;当发泡剂用量为340 g时,特殊钢尾渣泡沫混凝土发泡效果较好、结构较为均匀,28 d干密度达到设计要求;特殊钢尾渣被包裹,不仅提高了特殊钢尾渣泡沫混凝土力学性能,而且增强了特殊钢尾渣泡沫混凝土应用性和安全性。     

钢渣基多固废掺合料制备水泥砂浆及其力学性能研究

为解决钢渣粉作为单一掺合料的活性指数低的问题,将钢渣与粉煤灰、锂渣、磷渣复掺制备钢渣基多固废水泥砂浆。通过力学性能测试,讨论掺合料配合比对二元、三元钢渣基多固废掺合料活性的影响。利用XRD、SEM手段对典型掺合料水化产物及微观形貌进行分析。结果表明:钢渣早期和后期均表现出较低的活性,锂渣具有良好的早期活性,而磷渣早期强度较差;二元掺合料中钢渣-锂渣活性最高且大于两者单掺,钢渣、锂渣在碱性环境下发生水化并提供不同的活性组分,有利于砂浆强度的提升;三元掺合料中钢渣-磷渣粉-锂渣复掺比例为5∶1∶4时,砂浆抗压强度最高,28 d砂浆抗压强度37.21 MPa。钢渣、锂渣发生水化反应的同时,磷渣中硅酸盐玻璃体在碱性环境激发下解离出活性Si O2,生成了更多的C—S—H等水化产物,三者具有一定耦合作用。     

石墨尾矿制备泡沫混凝土的试验研究

湖北某石墨矿属结晶片岩石墨矿床,其尾矿主要矿物组成为长石、石英、透辉石、透闪石,其次为云母、绿泥石、方解石、黄铁矿等;平均粒度为0.14mm,-200目含量为13.84%,以细粒为主,粘性粒级含量低,含水为2.52%,容重为1.7g/cm3。利用石墨矿尾矿、普通水泥、起泡剂等材料制备泡沫混凝土,试验结果表明:其性能完全达到《泡沫混凝土砌块》(JC/T 1062-2007)中密度等级为B08、强度等级为A3.5的要求。     

高硅型铁尾矿砂蒸压加气轻质混凝土的制备及其性能研究

为寻找高成本硅质骨料的替代品并提高高硅型铁尾矿砂利用率,以高硅型铁尾矿砂与粉煤灰复掺替代硅砂制备蒸压加气轻质混凝土（ALC）试件,分析了铁尾矿砂/粉煤灰混合比例及水胶比对蒸压加气轻质混凝土性能的影响规律,并采用XRD及SEM等手段对水化产物和微观结构进行分析。结果表明:随着铁尾矿砂占比的增大,试件的干体积密度逐渐增大,抗压强度先增大后降低;随着水胶比的增大,试件的干体积密度和抗压强度逐渐降低。当铁尾矿砂、粉煤灰、水泥、石灰及脱硫石膏质量比为62.8∶9.0∶16.9∶8.9∶2.4时,控制水胶比为1.40,所制备的试件抗压强度为4.15 MPa、干体积密度为576 kg/m³,满足《蒸压加气混凝土砌块》（GB/T 11968—2020）规定的强度等级A3.5、干体积密度等级B06的要求。XRD结果显示主要水化产物为石英、托贝莫来石、硅钙水合物及沸石,SEM分析进一步说明水化形成大量板状的托贝莫来石及少量C—S—H凝胶,良好的网状结构使得承压时不易引起应力集中。     

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。     

铁尾矿砂水泥砂浆抗压强度及微观结构分析

为研究铁尾矿砂掺入量对水泥砂浆抗压强度及微观结构的影响,采用高硅型铁尾矿废石破碎而来的铁尾矿砂,以不同质量铁尾矿砂等比例代替天然河砂配制水泥砂浆进行抗压试验。对比铁尾矿砂与天然河砂在组成成分、粒形、粒径、级配分布上的差异,分析铁尾矿砂与天然河砂比例不同时水泥砂浆立方体试件的破坏形态以及抗压强度。并使用扫描电子显微镜(SEM)着重分析完全替代下铁尾矿水泥砂浆与天然河砂水泥砂浆的细骨料与水泥胶体的交界面形态及水化产物微观形貌。结果表明:所用铁尾矿砂Si O2含量较高,属于高硅型铁尾矿,由于机制原因造成其多棱角且表面粗糙。替代率对铁尾矿水泥砂浆立方体试件破坏形态没有显著影响,不同替代率下铁尾矿水泥砂浆力学性能均优于天然河砂水泥砂浆。铁尾矿砂的加入会导致水泥砂浆内部结构劣化,但由于铁尾矿砂多棱角、表面粗糙与水泥胶体的机械咬合力较大,而且高硅型铁尾矿砂自身强度较高,弥补了由于结构劣化造成的力学性能损失,使铁尾矿水泥砂浆的基本力学性能仍能满足要求。