高硅铁尾矿制备高强混凝土的实验研究.pdf
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1、第 4 l 卷第 4期 2 0 1 1年 4月 V0 l - 4 1 No 4 AD r 2 0 1 1 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e Te c h n o l o 3 6 9 高硅铁尾矿制备高强混凝土的实验研究 郑永超 ,倪 文2 ,路国忠 ,魏 浩2 ,王海霞2 ( 1 固废资源化 利用与节能建材国家重点实验室 , 1 0 0 0 4 1 , 北京 ; 2 北京科技大学 金属矿 山高效开采与安全教育部重点实验室 , 1 0 0 0 8 3 , 北京) 摘要 : 选取两种高硅铁尾矿 , 针对各自特点 , 进行 了以尾矿为主要原料制备高强混凝土材料 的实验研究;
2、 实验结果 表明 , 此两种高硅型铁尾矿 制备 出的试块抗压强度均可达到1 0 0 MP a 以上 , 尾矿 用量达7 0 , 提 高了尾 矿 的综合利用率。 关键词 : 尾矿 ; 高强混凝土 ; 二次 资源 ; 环境保护 中图分类号 : T U 5 2 8 3 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 1 ) 0 4 0 3 6 9 0 3 S TUDY oN l UGH S TRENGTH CONCRETE PRoDUCED BY HI GH S I LI CoN l oN TAI L GS ZHENG Yo ng ch a o , NI W e
3、 n , L U Gu o- z h on g , W EI Hao ,W ANG Hai - x i a ( 1 S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f S o l i d Wa s t e Re u s e f o r B u i l d i n g Ma t e r i a l s ,1 0 0 0 4 1 ,B e i j i n g ,C h i n a ; 2 K e y L a b o r a t o r y o f t h e Mi n i s t r y o f Ed u c a t i o n o f C h i n a f o r
4、Hi g h E ffi c i e n t Mi n i n g a n d S a f e t y o f Me t a l Mi n e s , Un i v e r s i t y o f S c i e n c e and T e c h n o l o g y B e i j i n g ,1 0 0 0 8 3 ,B e i j i n g ,C h i n a ) Ab s t r a c t : S e l e c t t wo k i n d s o f h i g h s i l i c o n i r o n t a i l i n g s a s t h e ma i
5、 n r a w ma t e ria l s , a c c o r d i n g t o t h e i r c h a r a c t e ris t i c s , e x p e r i me n t a l s t u d y o f h i g h-s t r e n g t h c o n c r e t e wa s c o n d u c t e d Ex p e rime n t s s h o w t h a t t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f s a mp l e s p r o d u c e d b
6、y t h e t wo hi g h s i l i c o n i r o n r a i l i n g s c a n r e a c h mo r e t h a n 1 0 0 MPa , r e s p e c t i v e l y W i th 7 0 c o n t e n t o f t a i l i n g s ,t h i s wa y i n c r e a s e s t h e c o mp r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n o f t a i l i n g s Ke y wo r d s: i r o n t
7、a i l i n g s; h i g h - s t r e n gth c o n c r e t e;s e c o n d a r y r e s o u r c e s; e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n 本实验借鉴活性粉 末混凝 土【 】 的技术路线 , 所制 备的尾矿高强混凝土 中尾矿的总体用量达 到7 0 , 抗 压强度达到1 1 3 0 MP a 以上 ,与传统混凝土制备工艺相 比 , 具有节能、 降耗 的优点。 1 实验原料 尾矿A 产 自北京密云某矿山 , 尾矿B 产 自辽宁鞍山 某矿山, 均属高硅型铁尾矿 , 主
8、要由硅酸盐、 硅铝酸盐 及少量金属氧化物组成 。 尾矿A主要矿物成分为石英、 斜长石和角闪石 , 少量磁铁矿 , 尾矿B 主要矿物成分为 石英、 赤铁矿以及 少量 的角闪石和绿泥石。 由于 矿石种 类差 异和 选矿 方式 不 同 ,导 致尾矿 粒 级差异较大。表1 为两种尾矿粒级组成表。 2 实验 方案 针对两种尾矿不同性质, 制定不同的实验方案。 表 1 尾矿筛分析结果 ( ) 粒级区 - 0 O 4 5 O O 8 O 1 6 O _ 3 1 5 O 6 3 间 mm - 0 O 4 5 + 1 2 : - 0O8 一 O 1 6 - 031 5 O 6 3 1 2 5 尾 矿 A 4 -
9、 3 3 4 2 0 - 2 2 6 7 2 5 7 1 1 5 8 2 尾矿B 4 6 3 4 8 9 4 8 一 收稿 日期: 2 0 1 l - 0 3 2 2 作者简介 : 郑永超 ( 1 9 7 8 一) , 男 , 河北河间人 , 工程师 , 博 士 , 主要 研究方 向为 固废资源化 利用、 环境保护 , e m a i l : ant o n 1 6 3 e o m ( 1 )对尾矿A、 尾矿B 分别使 用0 0 8 mm、 0 0 4 5 m m 方孔筛进行筛分分级 ,将筛上部分作为尾矿高强混凝 土的细骨料 。 ( 2 )筛下部分与原始粒级的矿渣 ( 0 1 5 mm) 、
10、原 始粒级的水泥熟料 ( 0 1 1 0 mm) 、 脱硫石膏按照4 0 : 2 6 : 2 6 : 8 的 比例进 行 混磨 , 磨 至 比 表面积 达 到6 0 0 0c m2 g 以 上 。 ( 3 )将 步骤 ( 1 ) 、 ( 2 ) 所得物料按 1 : 1 的比例 混合 , 使用尾矿A 的混合料加入1 0 减水剂, 水胶比O 1 7 。使 用尾矿B 的混合料加入1 5 减水剂 。 水胶比0 1 5 。搅拌 后在尺寸为3 0m mx 3 0 mmx 5 0m m的模具中进行浇筑振 动成 型 。 ( 4 )成 型后 的试件 在2 0 1 o C、 不 低 于9 0 N 对 湿 度条件下
11、养护2 4 h 后拆模 。 再将试件在6 0 的温度条件 下进行湿热养护。 以上两种尾矿中,高强混凝土材料的尾矿总体含 量均为7 0 ,包括矿渣及脱硫石膏在内的总固体废弃 物含量达8 7 。 3 结果分析 分别测试利用尾矿A、 尾矿B $ 1j 备的高强混凝土试 块A 及试块B 的3, 7, 2 8 d 抗压强度 , 结果如图1 所示。 由图1 强度曲线可知 ,试块B 的早期强度比试块A 3 7 0 建筑技术 第4 2卷第 4期 试 块 龄 期 d 图 l试块 A、 试块 B不同龄期抗压强度 低 , 但后期增长较多, 2 8 d 强度与试块A 相 当。 图2 , 3 是试块A、 试块 B 2
12、8 d 的X R D 图谱。 在图2 中 , 试块A尾矿 的主要矿物成 分石英 、 斜长 石及角闪石的衍射峰仍然比较突出,硬化体 内可以发 现未水化的C 3 S , C 2 S 以及水化产物A F t 和C H; 图3 试块B 中石英和赤铁矿 的衍射峰最 明显 ,以及 少量 的C 3 S 、 C z S 、 A F t 和C H, 与原尾矿比较 , 其所含赤铁矿的比例稍 微降低 。 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 2 0 ( 。 ) 图 2 试块 A 2 8 d龄期 X R D图谱 k L I_ 一 1 o ZU ) U 4U ) U OU 7 0 2 0 ( 。 )
13、图 3 试块 B 2 8 d龄期 X R D图谱 图4 是试块A、 试块B 2 8 d 龄期时S E M图。 由于水泥熟料反应活性最大 ,所以在尾矿高强混 凝土拌合料水化初期, 主要是熟料矿物的的水化 , 生成 C S H 凝胶 、 氢氧化钙及钙钒石。由于试块A的骨料颗 粒较大 , 对试块强度贡献较多。 随着反应程度进一步加 深 ,超细矿渣及尾矿中的活性S i O $ I A 1 O 会与体系中 的氢氧化钙发生二次水化反应 生成低碱度 、 低钙硅比 的水化硅酸钙 , 提高了体系的密实性和强度圆 。磨细后 的石英颗粒起微集料作用,同时可作为水化硅酸钙 的 成核活化点, 降低了水化产物的成核能,
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