铁尾矿在道路基层材料中的应用研究进展

通过对铁尾矿用于道路基层材料的物理力学性能及耐久性分析,论证铁尾矿作为道路基层材料的可行性。分析国内外铁尾矿在道路基层中的应用情况,发现其存在粒度过细,粘粒含量太少,级配不良的问题,认为铁尾矿可替代部分传统骨料。针对其存在的不足,为改进试验方案,提出了采用有效外加剂单掺、双掺、复掺的方法,优化级配和室内试验等措施,改善基层材料的力学性能及耐久性,使其最终能够达到高等级公路的设计标准。     

风积沙掺量对水泥稳定级配碎石力学性能与耐久性的影响

为了探讨风积沙替代细集料用于水泥稳定级配碎石基层的可行性,基于室内力学性能试验、干温缩变形试验、动水冲刷试验、间接拉伸疲劳试验和试验段跟踪检测,验证了不同风积沙掺量下水泥稳定级配碎石基层的力学强度、变形特性和耐久性能.结果表明,掺加风积沙对水泥稳定级配碎石混合料力学性能(无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度、单轴压缩模量)、变形特性(温缩变形、干缩变形)、水稳定性和耐久性有显著劣化影响,风积沙掺量越大,其对水泥稳定级配碎石混合料性能的劣化影响程度越严重,综合考虑水泥稳定级配碎石混合料的温缩性能、干缩性能和抗冲刷性能及疲劳耐久性,推荐最大风积沙掺量为6％.工程实践表明,将6％风积沙等质量替代细集料应用于水泥稳定级配碎石基层是可行的.研究成果对修筑风积沙水泥稳定级配碎石基层有一定参考价值和指导意义.     

铁尾矿-钢渣集料微表处混合料路用性能及耐久性试验研究

针对微表处路面耐久性不足、尾矿综合利用率低以及钢渣长期堆放造成环境污染等一系列问题,讨论了不同粒径钢渣及铁尾矿替代传统优质集料的可行性,利用材料分析技术及物理力学性能测试,揭示了不同粒径钢渣及铁尾矿的材料特征,制备了铁尾矿-钢渣集料微表处混合料。以混合料的黏聚性、耐磨耗性能、水稳定性、抗滑性能及抗车辙性能作为评价指标,分别采用黏聚力试验、湿轮磨耗试验、冻融循环湿轮磨耗试验、长期抗滑性能试验及轮辙变形试验对铁尾矿-钢渣集料微表处混合料的耐久性进行评价。结果表明:铁尾矿和钢渣对微表处混合料的耐磨耗性能、长期抗滑性能以及抗车辙性能具有显著增强作用;铁尾矿的掺入会对混合料黏聚性和抗水损害性能产生不利影响,且在20%(质量分数)掺量时加剧,但钢渣的掺入可以有效改善铁尾矿导致的黏附性差的问题;使用钢渣粗集料替代传统集料,同时掺入15%(质量分数)的铁尾矿细集料可以有效提升微表处路面的耐久性,从而延长微表处路面的使用寿命。     

固化剂对道路铁尾矿基层强度的影响

本文研究了水泥、石灰、粉煤灰等固化组分在单掺、双掺、复掺条件下对道路铁尾矿基层强度的影响;测试了固化材料的7d浸水抗压强度,通过XRD和SEM等方法探讨了固化机理.研究表明,不同固化组分对铁尾矿基层强度有很大影响,本研究的固化剂在掺量大于8％时,浸水抗压强度即可满足二级及二级以下公路底基层强度标准;固化后材料中有氢氧化钙、硅酸钙等新相生成,C-S-H凝胶与铁尾矿颗粒形成网状交叉结构.     

基于加筋铁尾矿改善道路基层性能的试验研究

选择合适水泥剂量制成的水泥稳定铁尾矿作为半刚性基层材料,加入适量的聚丙烯纤维,根据材料的特性进行配合比设计;并对合理配合比后的混合料进行了击实试验、无侧限抗压强度试验以及强度校核。试验结果表明,水泥含量为5%以上、聚丙烯纤维含量达到0.3%的加筋铁尾矿满足试验要求,可以应用于高等级或低等级道路基层中。该研究能够节省筑路材料、降低工程造价,加入纤维后提高路面的抗裂、抗冲击、抗冻、抗拉、抗剪切性能,改善道路的疲劳特性,提高道路的耐久性,具有良好的应用前景。     

铁尾矿微粉对低熟料胶凝材料混凝土性能的影响研究

以铁尾矿微粉和低熟料胶凝材料体系为对象,主要研究了基准水泥-粉煤灰-矿渣粉组成的低熟料胶凝材料体系在铁尾矿微粉不同掺量下对混凝土的和易性、抗压强度、体积稳定性、耐久性,以及早期水化热的影响规律.结果 表明,在混凝土相同流动状态下,掺20％的铁尾矿微粉不会增大混凝土减水剂用量,28 d混凝土强度满足强度等级要求.掺15％的铁尾矿微粉能延长净浆和胶砂体系首次开裂时间,能够减小混凝土的后期干燥收缩.将铁尾矿微粉控制在20％的掺量以内时,不会降低混凝土的耐久性能.通过水化热试验发现,低熟料胶凝材料体系能够明显降低浆体早期水化热和最大放热速率.即便在大掺量下,铁尾矿微粉低熟料胶凝材料混凝土长龄期强度仍可以满足要求,具有应用的技术可行性.     

无机结合料处治铁尾矿渣路用水稳定性试验研究

通过对不同掺量的水泥粉煤灰处治铁尾矿渣用作半刚性路面基层试件的水稳定性系统试验,确定各铁尾矿混合料配合比下的水稳定性系数。试验结果表明:水泥粉煤灰稳定铁尾矿混合料的最大干密度随着粉煤灰掺量的增加有小幅度提升;水泥:粉煤灰:铁尾矿=9:21:70的配合比能够满足中、轻交通荷载下的二级及二级以下公路的路面基层强度要求;铁尾矿用量70%保持不变,水泥掺量由9%、11%、13%逐步增加,干湿循环后的抗压强度比其标养的无侧限抗压强度有所降低,但水稳定系数大于0.80,具有较好的耐水性,能够满足二级及二级以下公路的路面基层的水稳定性要求。     

铁尾矿粉-脱硫灰胶凝材料的制备及性能研究

为提高铁尾矿和脱硫灰等工业固废的综合利用,利用氢氧化钠和硫酸钙作为复合激发剂,铁尾矿粉、脱硫灰和矿渣微粉为原料,制备铁尾矿粉-脱硫灰胶凝材料。开展正交试验分析铁尾矿粉掺量、脱硫灰掺量、氢氧化钠掺量和硫酸钙掺量对胶凝材料抗压强度的影响,并进行配合比优化。结合X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的微观结构进行分析表征。结果表明:对胶凝材料3 d、7 d和28 d抗压强度影响最显著的分别是氢氧化钠掺量、铁尾矿粉掺量和硫酸钙掺量;铁尾矿粉、脱硫灰、氢氧化钠和硫酸钙的最佳掺量分别为20%、10%、1%和9%(质量分数),此时,胶凝材料3 d抗压强度为4.59 MPa,28 d抗压强度为18.44 MPa,微观结构致密,宏观强度最高。     

基于Design-expert的铁尾矿活性粉末混凝土配合比优化试验研究

针对铁尾矿活性粉末混凝土(RPC)原料控制因素繁多、配合比设计复杂的情况,为了制备达到RPC160级的混凝土,基于力学性能进行了配合比设计及优化研究.选取水胶比、胶集比、石英砂量、铁尾矿粒级、粉煤灰粉磨时间、硅灰掺量、钢纤维掺量等影响因素,并利用铁尾矿取代石英砂和粉煤灰取代硅灰,设置7因素4水平的正交试验,得到了RPC的抗压、抗折强度;运用软件Design-expert分析了强度试验结果,建立了响应曲面,拟合出响应曲面方程,并根据拟合方程优化了RPC的配合比.结果表明:以铁尾矿替代石英砂,粉煤灰取代硅灰可制备得到RPC160级混凝土;对抗压强度影响最大的两个因素是水胶比和铁尾矿粒级,对抗折强度影响最大的两个因素是钢纤维掺量和粉煤灰粉磨时间;提出了铁尾矿RPC抗压和抗折强度经验计算公式,根据设计强度指标优化了配比,给出了抗压强度≥170 MPa、抗折强度≥29 MPa的RPC各试验条件参数的范围,并通过验证试验证明了Design-expert软件优化结果的可靠性.     

金尾矿复合砂对不同强度等级混凝土性能的影响

将金尾矿复合砂作为细集料替代天然砂，研究了金尾矿复合砂替代率对C30～C50混凝土和易性、抗压强度及耐久性的影响，并对力学性能较优组进行了微观结构分析。结果表明：当金尾矿复合砂替代率低于50%(质量分数)时，混合砂具有较优级配；当金尾矿复合砂替代率由0%增加至50%时，需通过调整外加剂掺量来保证金尾矿复合砂混凝土良好的工作性；当金尾矿复合砂替代率为20%～30%时，C30～C50混凝土不同龄期抗压强度、抗碳化性能和抗冻性能较未掺金尾矿复合砂基准组均有较大提升，微观水化产物相互交织增强了结构密实性。