大掺量铁尾矿基钙相掺合料混凝土抗压性能试验研究

来源 :沈阳建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hqc12322967
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随着我国工业化程度的不断加深,铁矿石资源的开发利用迎来了顶峰,同时也排出了大量的铁尾矿废弃物,铁尾矿不仅对环境造成了巨大的压力,还造成了资源的大量浪费。近十年来,我国的建筑行业发展迅速,对混凝土的需求越来越大,天然砂石等自然资源已经供不应求。将铁尾矿应用到混凝土中,既可以缓解天然砂石资源匮乏的压力,又能消耗大量铁尾矿,实现固废资源化。本文利用机械球磨方式对铁尾矿粉进行活化,并引入磷渣、脱硫灰、钢渣三种钙含量较高的固废共同作掺合料,提出了IPD体系(铁尾矿-磷渣-脱硫灰)、IPS体系(铁尾矿-磷渣-钢渣)、ISD体系(铁尾矿-钢渣-脱硫灰)三个三元体系,且利用铁尾矿砂全替代天然砂作细骨料,铁矿废石全替代天然碎石作粗骨料,制备出大掺量铁尾矿基钙相掺合料混凝土。每个三元体系下均设置水胶比、掺合料掺量、铁尾矿细度和掺合料配比四个变量,测试7d、14d、28d龄期下混凝土试块的抗压强度,从28d试块中选出较为典型的进行压汞测试和背散射测试,对混凝土内部孔隙和界面过渡区进行观测。本文所研究的三个三元体系中,IPS体系多固废混凝土表现出最优的抗压性能,其次是ISD体系多固废混凝土,IPD体系多固废混凝土抗压性能最差。钙相掺合料整体活性对比:钢渣活性最好,其次是磷渣,脱硫灰活性最差。当水胶比为0.44,掺合料掺量为30%,铁尾矿球磨2h时,在IPD体系中,当铁尾矿、磷渣、脱硫灰按6%、16%、8%比例掺入,混凝土28天抗压强度达到了最大值40.9Mpa;在IPS体系中,当铁尾矿、磷渣、钢渣按1.5%、14.3%、14.3%比例掺入,混凝土28天抗压强度达到了最大值54.1MPa;在ISD体系中,当铁尾矿、钢渣、脱硫灰按6%、16%、8%掺入时,混凝土28天抗压强度达到了最大值44.2MPa。不同的三元体系下,掺入多固废掺合料对混凝土抗压强度的影响程度有所差别,从微观层面分析有一个共性:在掺入一定量的多固废掺合料后,混凝土界面过渡区的孔隙率得到了不同程度地降低,掺合料的填充效应得到了较好地发挥,对改善混凝土内部孔隙结构有一定的帮助。本文制备出固废利用率达87%的混凝土,明确了大掺量铁尾矿基钙相掺合料混凝土的抗压强度影响因素及规律,并探究出混凝土宏观抗压性能与微观结构之间的响应机理,为后续固体废弃物的综合利用提供了参考。
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