【摘 要】
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随工业发展,铁尾矿累积堆存持续升高,铁尾矿占用土地资源,污染环境,需要投入大量资金进行治理。与此同时混凝土的制备中耗费大量砂石及掺合料,用铁尾矿代替骨料和掺合料,解决环境污染问题的同时创造经济效益,符合国家所倡导的绿色可持续发展理念。本文探究了铁尾矿作为细骨料及掺合料在水泥基材料中的应用效果和作用机理。选取河北多个地区的铁尾矿砂,对铁尾矿多项性能指标进行测试,与天然砂做对比并配制砂浆。研究发现,铁
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随工业发展,铁尾矿累积堆存持续升高,铁尾矿占用土地资源,污染环境,需要投入大量资金进行治理。与此同时混凝土的制备中耗费大量砂石及掺合料,用铁尾矿代替骨料和掺合料,解决环境污染问题的同时创造经济效益,符合国家所倡导的绿色可持续发展理念。本文探究了铁尾矿作为细骨料及掺合料在水泥基材料中的应用效果和作用机理。选取河北多个地区的铁尾矿砂,对铁尾矿多项性能指标进行测试,与天然砂做对比并配制砂浆。研究发现,铁尾矿砂砂浆比天然砂砂浆流动性差,经时损失高,铁尾矿砂级配、石粉含量等因素会影响砂浆流动性,掺入减水剂进行调配可使铁尾矿砂砂浆工作性满足使用要求。铁尾矿砂配制砂浆抗压强度不低于天然砂砂浆,有些地区的铁尾矿砂砂浆强度甚至更高。铁尾矿砂表面存在硅氧断键,在界面过渡区处的钙硅比低于天然砂,除此之外铁尾矿砂界面显微硬度略高于天然砂试样,热重试验以及扫描能谱试验表明铁尾矿本身具备一定化学活性,骨料会与水泥基体产生化学反应。选取细度模数、级配系数、界面Ca/Si等铁尾矿的关键性能指标进行灰关联计算,综合考虑铁尾矿的物理和化学性能指标。结果表明骨料本身具备一定化学活性但级配等物理指标也会对砂浆力学性能及流动性能产生重要影响。使用张家口地区比表面积为384 m~2/kg的铁尾矿微粉,取代30%的水泥制备砂浆试样,其28d活性指数为63%。对铁尾矿微粉进行机械粉磨,当其比表面积在902 m~2/kg时,试样28 d活性指数达到峰值,为76.4%。对铁尾矿微粉进行化学激发,研究发现使用盐酸对铁尾矿微粉进行浸泡激发效果较好,试样28 d活性指数达到92.5%。盐酸和氢氧化钠复合激发的样品早期活性提升效果好,3d活性指数达到93%。盐酸激发下铁尾矿微粉的Si4+、Al3+、Ca2+溶出浓度升高,在扫描电镜下铁尾矿微粉形貌发生改变,微粉表面出现大量沟壑。化学激发下铁尾矿微粉的晶型发生不同程度的畸变和缺陷,原本稳定的晶型结构被破坏,微粉表面化学稳定性降低,活性增强,并对水泥水化有协同促进作用,水化反应更强,水化更充分,整体结构密实程度提高。
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