尾渣土固化剂及固化尾渣土强度研究

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本文针对解决尾渣土堆放占用土地,污染环境等问题,以尾渣土固化再生利用为背景,用矿渣微粉、硫酸钠、水泥、增强粉和粉煤灰为基本组分,通过混料设计得到了固化剂最优配合比,制备了一种尾渣土固化剂。文章同时研究了尾渣土与固化剂之间的固化反应机理,不同激发剂、外加剂和纤维的掺量对尾渣土固化强度的影响。研究结果表明:(1)固化剂最优配合比为矿渣微粉掺量58%、硫酸钠13%、水泥16%、增强粉8%、粉煤灰5%。分析表明在一定范围内,随着矿渣微粉和粉煤灰掺量的增加,固化尾渣土的抗压强度逐渐下降,随着硫酸钠、水泥、增强粉掺量的增加,固化尾渣土的抗压强度随之增加。硫酸钠和水泥能够提高早期固化强度,对后期强度的提高并不明显。固化剂固化尾渣的强度明显优于硅酸盐水泥,经济成本也显著低于普通硅酸盐水泥。(2)固化剂对尾渣土强度的提高主要是因为尾渣土与固化剂混合后发生火山灰作用生成钙矾石和水化硅酸钙。大量的钙矾石晶体与无定型的水化硅酸钙凝胶形成的骨架填充在尾渣土颗粒中间,尾渣土抗压强度随着龄期的增长而持续增加。(3)硅酸钠激发剂对固化尾渣土抗压强度具有提高作用,对早期7d抗压强度的提高效果比较明显,存在最佳掺量为9%。随着氢氧化钠激发剂掺量的增加,尾渣土的抗压强度持续提高。复掺硅酸钠和氢氧化钠比单一激发剂要好。聚丙烯纤维和玄武岩纤维都能够提高固化尾渣土的抗压强度,但是存在最佳掺量。两种纤维也能够提高固化尾渣土抗折强度,且纤维的长径比越大,提高效果越好。聚丙烯纤维固化尾渣土试件破坏韧性显著的强于玄武岩纤维。本文的研究结果有益于尾渣土资源化利用。
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