废玻璃粉-尾矿砂混凝土的强度试验研究.pdf
《废玻璃粉-尾矿砂混凝土的强度试验研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《废玻璃粉-尾矿砂混凝土的强度试验研究.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 第 3期 2 0 1 5年 6月 矿 产 综 合 利 用 M u l ti p u r p o s e Uti l i z a ti o n o f M i n e r a l Re s o u r c e s No 3 J u n 2 0 1 5 废玻璃粉一 尾矿砂混凝土的强度试验研究 宁宝宽, 张俊祥, 孟 晋, 高晟全 , 刘振杰, 庞 兴 ( 沈阳工业大学建筑工程学院 , 辽宁沈阳1 1 0 8 7 0 ) 摘要: 将特细尾矿砂和磨细废玻璃粉混合物用于 C 3 0混凝土的细骨料, 废玻璃粉按照 0 、 1 0 、 2 0 、 3 0 、 4 0 、 5 0 和6 o 等质量代替尾矿砂
2、, 制作了 8组共计 7 2个普通砂和废玻璃粉 尾矿砂细骨料二种混凝 土标准抗压试件, 养护 7 d 、 2 8 d 、 9 0 d后分别测试它们的抗压强度。结果表明, 全部用特细尾矿砂作为混凝土 细骨料, 混凝土和易性和强度等性能均不如普通中粗砂混凝土 ; 废玻璃粉的添加能够提高尾矿砂混凝土的强 度, 但是 , 混凝土的强度增长与废玻璃掺量为非线性关系。当废玻璃粉掺量在 2 0 一3 0 时, 尾矿砂细骨料 混凝土各龄期强度即可达到普通中粗砂混凝土各龄期强度值; 磨细至一定粒径以下的废玻璃粉具有较高的 火山灰活性是混凝土强度提高的内因。研究对固体废弃物的再利用具有参考价值。 关键词: 废玻璃
3、粉; 尾矿砂混凝土; 细度模数 ; 抗压强度 d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 - 6 5 3 2 2 0 1 5 0 3 0 1 7 中图分类号 : T D 9 8 9 ; T U 5 2 8 0 1 文献标志码 : A文章编号 : 1 0 0 0 6 5 3 2 ( 2 0 1 5 ) 0 3 0 0 6 9 0 4 作为矿业工程 的副产品, 据统计 , 2 0 1 0年全 国 矿山数量 为 1 1 2 5万座 , 共堆存各类尾矿 约有 1 0 0 多亿 t , 占地 6 7 0 0 k m z 【 。为了解决大量尾矿资源 堆弃 占地、 减轻环境负
4、荷、 消除溃坝隐患 等问题 , 我 国在 金属尾矿综合利用专项规划 ( 2 0 1 02 0 1 5 ) 中要求力争到 2 0 1 5年全国尾 矿综合利用率 由目前 的不足 1 0 提高到 2 0 2 3 ; 废弃玻璃作为我国建筑 等行业 高速发展的废弃物之一也在与 日俱增。据统 计 , 我国每年城市的废弃玻璃约 4 5 07 5 0万 t , 废玻 璃作为城市固体废弃料在我国一般占有 6 1 1 的比例 , 目前 , 中国废玻璃 回收再利用率仅 2 5 一 3 0 , 远 远 低 于 很 多 欧 洲 国 家 7 0 以上 的 利 用 率 。可见 , 如何有 效地将尾矿砂、 废玻璃 等 固体
5、废弃物 回收再利用 , 是一个亟待解决的重要 问题 。 目前, 将尾矿砂、 废玻璃作为混凝土等建筑材料 的骨料使用是国内外解决大宗固体废弃物的最有效 途径之一。因为 , 此方法既可大量消耗固体废弃物 , 又会减轻不少地区出现的天然砂资源逐步减少, 对 天然砂的超量开采 已对农 田、 河道造成严重破坏 , 还 对发展绿色环保型建筑起到重要 的推动作用。相关 研究也取得 了一些进展 J 。在此 , 作者在前人 研 究的基础上, 将磨细废玻璃粉与特细尾矿砂混合物 作为混凝土的细骨料 , 研究 了不 同玻璃粉和尾矿砂 掺量时混凝土的强度 , 并对废玻璃粉的作用机理进 行了分析 , 得到了一些规律性认识
6、 。研究对尾矿砂 和废玻璃在混凝土等建筑材料方面的综合利用具有 参考价值。 1 试 验 1 1 试验原材料 ( 1 ) 尾矿砂。取 自鞍 钢集 团某尾矿库 , 属 高硅 型铁尾矿砂 , 细度模数平均值 1 0 1 。按照行业标 准 J G J 5 2 9 2 普通混混凝土用砂质量标准及检验方 法 分类 , 属于特细砂。 ( 2 ) 废玻璃粉。主要是废品 回收站收购 的废弃 玻璃 , 以废弃的玻璃容器为主 , 经清洗 、 自然风干 , 用 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 9 0 2 基金项目: 辽宁省教育厅科学研究计划项 目( 2 0 1 3 6 4 0 8 8 ) 作者简介: 宁宝宽( 1
7、 9 7 1 一 ) , 男, 教授, 从事土木工程方面的教学和科研工作。 7 0 矿产综合利用 2 0 1 5正 球磨机粉磨后过筛。选 取粒径 0 1 5 m m 以下的玻 璃粉末作为试验材料。 ( 3 ) 粗骨料。普通碎石 , 最大粒径2 0 m m。 ( 4 ) 水泥和水。辽宁山水工源水泥有限公司生 产的 P O 4 2 。 5普通硅酸盐 水泥, 合格 的饮 用 自来 水。 1 2 试 验方 案设计 本试验基准组混凝 土强度等级 为 C 3 0, 基准水 灰比为 W C= 0 5 7, 砂率为 3 3 , 坍落度为 3 0 5 0 m m。按照单掺法设计了 8组试验方案 , 其 中第一组
8、 为普通砂细骨料混凝土 , 其余七组 以特细尾矿砂为 细骨 料 , 废玻璃 粉取代 尾 矿砂 率分 别 为 0 , 1 0 , 2 0 , 3 0 , 4 O , 5 O 及 6 0 。 1 3 试件的制作与养护 试件制作时, 考虑 了尾矿砂和废玻璃粉 由于粒 径很小 , 且级配均匀 , 比表 面积较普通河砂要大很 多 , 不同废玻璃粉取代率时 , 细骨料 的细度模数变化 较大; 因此 , 为保证混凝 土试 件制作和施工 的和易 性 , 实际制作试件时以 3 0 m m 的坍落 度控制 为主, 每组试件的实际用水量并不 相 同。相关参数见 表 1 。实际制作抗压强度试块 8组 , 每组 9块
9、, 尺寸为 1 0 0 mmx1 0 0 mmx1 0 0 mm 。 表 1 试验参数 Ta b l e 1 Te s t p a r a me t e r 试件标准养护至规定龄期 , 采用 Y Z - 5 0 0型电液 伺服微机控制压力试验机 , 按普通混凝土力学性 能 试验方法标准 6 ( G B T 5 0 0 8 1 ) 2 0 0 2 ) 规定 的试验方 法测试 混凝土 的抗压强度。分别 测试了 7 d 、 2 8 d 和 9 0 d的抗压强度 , 尺寸换算系数按 0 9 5计算。 2 试验结果分析 2 1 废玻璃粉掺量对混凝土水灰比的影响 工程中常用中粗砂作 为混凝土细骨料 , 尾
10、矿砂 作细骨料 , 其细度模 数远小于 中粗砂 , 混凝土浇筑 时, 同样 的水灰 比, 其坍落度要小于中粗砂 。本文选 用的中粗砂细度模数为 2 7 7 , 对应的混凝土坍落度 为 4 7 m m, 在相同水灰比条件下 , 纯尾矿砂 ( 细度模 数 1 0 1 ) 混凝土的坍落度仅为 2 9 mm, 降低约 3 8 ( 见表 1 ) 。经过磨细的废玻璃粉粒径在 0 1 5 m m 以 下 , 小于尾矿砂粒径 , 随着废玻璃粉掺量的增加 , 细 骨料的平均粒径逐步减小 , 表 1为不同废玻璃粉掺 量时细骨料的细度模数计算结果。图 1为废玻璃粉 掺量与细骨料细度模数的变化曲线。 图 1 废玻璃粉
11、一 尾矿砂的细度模数变化曲线 Fi g 1 Ch a n g e c u r v e o f f i n e n e s s mo du l us o f wa s t e g l a s s p o wd e r mi n e t a i l i n g s 由于细骨料级配均匀 , 粒径小 , 导致掺废玻璃粉 的尾矿砂混凝土的和易性降低。为了保证混凝土的 和易性 , 以3 0 m m坍落度为基准, 调整了掺不 同废 玻璃粉细骨料混凝土的水灰 比。由表 1可知 , 掺不 同废玻璃粉的尾矿砂细骨料混凝土的实际水灰 比及 实测坍落度值 , 并且随着玻璃粉掺量的增加 , 混凝土 用水量也在增加 ,
12、二者基本呈线性关系 , 见图 2 。 图 2 废玻璃粉掺量一 水灰比关系曲线 Fi g 2 Re l a t i o n c u r v e o f r a t i o o f wa s t e g l a s s p o wd e r wa t e r a s h 2 2 废玻璃一 尾矿砂细骨料混凝土的强度 表 2为不同龄期各种细骨料混凝土的强度试验 结果 , 本试验由于试件制作和养护规范 , 各试样试验 结果偏差均在允许范围之内, 因此 , 表 2平均值为所 有试件均参与统计的结果。 第 3期 宁宝宽等 : 废玻璃粉一 尾矿砂混凝土的强度试验研究 7l 表 2不同龄期抗压强度 T a b
13、l e 2 C o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f d i f f e r e n t a g e 2 2 1 尾矿砂细骨料和普通砂细骨料的对比 表 2第一组和第二组数据分别为纯尾矿砂和普 通中粗砂细骨料混凝土各龄期的强度 , 图 3 ( a ) 给出 了二者的对 比图, 可见, 以尾矿砂替代普通中粗砂作 为混凝土细骨料会降低混凝土的强度 。本 试验不同 龄期均有降低 , 以2 8 d为例 , 低近 1 4 , 9 0 d龄期强 度相差 1 5 。不满足 C 3 0混凝土强度要求。 耋蒌一 4 O 35 螽 。 o 营 : s 2 O 1 5 2 8
14、d 9 0 d ( b ) 图 3 不 同细骨料混凝土各龄期的强度 Fi g 3 T h e s t r e ng t h i n e a c h a g e o f di ffe r e n t fin e a g g r e g a t e c o nc r e t e 2 2 2 废玻璃一 尾矿砂细骨料和普通砂细骨料的 对 比 = 趟 骥 趟 髓 爆 趟 矗 皇 越 魑 嘲 玻璃粉掺量, ( a ) 龄期 7 d 玻璃粉掺量, ( b ) 龄期 2 8 d ( c ) 龄期 9 0 d 图4 不同废玻璃粉掺量一 抗压强度关系曲线 Fi g 4 Re l a t i o n c u r v
15、 e o f d i ffe r e nt d o s a g e o f wa s t e g l a s s p o wd e r a n d c o mp r e s s i v e s t r e n gth 以一定量 的废玻璃粉取代尾矿砂后 , 不 同龄期 7 2 矿产综合利用 2 0 l 5年 混凝土强度均有一定程度的提高 , 图 3 ( b ) 的对 比可 知 , 普通砂混凝 土各龄 期的强度 介 于玻璃粉 掺量 2 0 3 0 的尾矿砂混凝土。 图 4为不 同废玻璃粉掺量时 , 各龄期混凝土 的 轻度变化曲线 , 可见 , 不 同龄期的混凝土抗压强度均 随废玻璃粉掺量的增加而增
16、长 , 但是增长 曲线并非 线性 , 以 2 8 d抗压强度为例 , 图 4 ( b ) 曲线可以分为 三段 , 第一阶段 : 废玻璃粉掺量 0 2 0 , 混凝土 强度快速增长阶段 , 2 0 废玻璃掺量的混凝土 2 8 d 抗压强度比纯尾矿砂混凝土增长了 1 3 8 ; 第二阶 段: 废玻璃粉掺量 2 0 4 0 , 此阶段混凝土强度 稳定增长阶段 , 4 0 废玻璃掺量的混凝土 2 8 d抗压 强度 比纯尾矿砂混凝 土增长了 8 8 ; 第三阶段 : 废 玻璃粉掺量 4 0 6 0 , 此阶段混凝土强度缓慢增 长阶段 , 6 0 废玻璃掺量的混凝土 2 8 d抗压强度 比 纯尾矿砂混凝
17、土增长 了 4 6 。可见, 增加废玻璃 粉替代尾矿砂的比例 , 虽然能够增加混凝土各龄期 的抗压强度 , 但是 , 其增长速率与玻璃粉掺量并不是 简单的线性关系, 建议实际应用中, 可以综合考虑混 凝土的强度、 废玻璃粉加工成本等因素 , 最终确定废 玻璃粉的掺量 , 建议 2 0 3 0 掺量比较适宜。 3 机 理 玻璃属于典型脆性材料易破碎 , 所 以应用在混 凝土 中, 细集料要 比粗集料效果好 ; 玻璃的, 矿 物成 份主要是不定 型二氧化硅、 其 次是氧化钠、 氧化铝 等 , S h i C等通过试验研究认为 , 当将玻璃破碎并磨 细至一定粒径一下时 , 玻璃粉末 中的二氧化硅存在
18、 一 定的火 山灰活性【 1 , 这些活性 组分 与水泥 中的 C a ( O H) 反应 , 生成水化硅酸钙( c S H) 、 水化铝酸 钙或水化硫铝酸钙等反应产物。火山灰反应对混凝 土性能影响较大, 能降低凝结时间 , 提高强度 。 另有学者研究 发现J , 废 玻璃作 为混凝土 骨 料 , 特别是粗骨料 , 含量较大时, 混凝土会 因为玻璃 成分中氧化钠含量较 高而发生碱 骨料反应膨胀 破 坏 ; 而 R a c h i d a I d i r 等学者H 研究发现, 当将废玻璃 磨细至粒径 1 m m 时, 混凝土没有发生碱硅 酸膨 胀。因此, 将废玻璃磨细至一定粒径以下, 作为细骨
19、料使用既能发挥玻璃 的火山灰活性还能克服碱骨料 反应。 4 结 论 ( 1 ) 直接选用特性尾 矿砂作 为混凝 土细骨料 , 混凝土和易性和强度等性能均不如普通中粗砂混凝 土 。 ( 2 ) 废玻璃粉的添加能够提高尾矿砂混凝土 的 强度 , 废玻璃掺量增加与混凝 土强度为非线性增长 关系。当废玻璃粉掺量在 2 0 一 3 0 时 , 尾矿砂细 骨料混凝土各龄期强度能够达到普通 中粗砂混凝土 各龄期强度值。 ( 3 ) 磨细至一定粒径 以下的废玻璃粉具有较高 的火山灰活性是其提高混凝土强度的内因, 此外 , 磨 细玻璃粉作为混凝土骨料还能克服废玻璃混凝土的 碱骨料反应引起的混凝土破坏。 参考 文
20、献 : 1 工业和信息化部关于印发 大宗工业固体废物综合利用 “ 十二五 ” 规划 的通知 , 2 0 1 1 1 2 2 科技部、 发展改革委以及工业和信息化部等七部委关于 印发 废物资源化科技工程十二五专项规划 的通知, 2 01 2 4 3 徐美君 国际国内废玻璃的回收与利用 J 绿色建材, 2 0 0 7 ( 1 ) : 5 1 - 5 9 4 蔡基伟, 张少波, 侯桂香, 等 铁尾矿砂对混凝土工作性 和强度的影响 J 武汉理工大学学报, 2 0 0 9( 2 ) : 1 0 4 1 07 5 Z a i n a b Z I s m a i l , E n a s A A L H a
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 玻璃粉 尾矿 混凝土 强度 试验 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【pi****t】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【pi****t】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。