全铁尾矿混凝土梁受弯性能试验研究

为了充分利用铁尾矿,对铁尾矿混凝土结构的力学性能进行探究,以铁尾矿粉为掺合料,铁尾矿碎石和铁尾矿砂分别作为粗、细骨料,制备成全铁尾矿混凝土(FITC)梁,并与以粉煤灰作掺合料,普通碎石及河砂作粗、细骨料的常规混凝土(CC)梁进行弯曲试验对比。首先,测试铁尾矿的各项参数,验证其作为混凝土原材料的可行性;其次,基于现行规范公式计算梁各阶段的承载力和挠度;最后,将FITC梁和CC梁的实测数值和计算数值对比分析。结果表明:FITC的强度比CC略低,弹性模量显著降低;FITC梁的开裂弯矩和极限弯矩与CC梁相当,梁的抗裂能力与承载力并未因FITC的强度和弹性模量比CC低而明显降低;在裂缝出现之前,FITC梁的混凝土应变与平截面假定基本一致;在荷载作用下,FITC梁受拉区混凝土应变比CC梁的大;FITC梁的延性、裂缝开裂间距均与CC梁接近,FITC梁弯剪区斜裂缝比CC梁更接近梁的顶部;在同等弯矩下,FITC梁的挠度大于CC梁的挠度,FITC梁的受拉纵筋应变也大于CC梁;中国现行设计规范对FITC梁的承载力计算是安全的,但挠度计算公式需要修正。

最佳替代率下石墨尾矿混凝土柱抗震性能拟静力试验

为研究石墨尾矿替代砂子最佳比率及石墨尾矿混凝土柱抗震性能,对4种比率(10%、20%、30%、40%)下石墨尾矿部分替代砂子的混凝土进行了抗压强度、劈裂抗拉强度和静力受压弹性模量等试验,将试验结果与普通混凝土进行对比,确定了石墨尾矿替代砂子的最佳比率,然后以该替代率下的混凝土制作了一个柱试件并进行了拟静力试验,最后根据石墨尾矿混凝土柱破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度特性及耗能能力等结果分析了其抗震性能。结果表明:30%替代率下的石墨尾矿混凝土抗压强度和抗拉强度均最高,弹性模量高于其他替代率,且与普通混凝土相差较小,说明30%为最佳替代率;石墨尾矿混凝土柱在低周往复拟静力加载下呈现弯曲破坏特征,滞回曲线饱满圆滑并具有较好延性,且随着加载位移的增加,试件的割线刚度逐渐减小,等效黏滞阻尼比逐渐增大,整体表现出良好的耗能能力和抗震性能。

玻璃纤维磷尾矿混凝土配合比设计及力学性能试验

玻璃纤维磷尾矿混凝土是一种较普通混凝土材料具有更好力学性能和绿色环保的新型建筑材料,主要由水泥、矿物掺合料、玻璃纤维等组成。原材料在适当的配合比下,可以形成更好力学性能的混凝土材料。本文围绕玻璃纤维磷尾矿混凝土的配合比设计进行了深入研究,通过调整不同原材料的用量和比例,寻求最佳的配合比方案。同时,研究了玻璃纤维磷尾矿混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度等力学性能指标,为推动玻璃纤维磷尾矿混凝土在工程实践中的应用提供了重要依据。

钢渣粉掺入对高强尾矿混凝土性能的影响

为了研究钢渣粉掺入对高强尾矿混凝土性能的影响,以比表面积为5 950 cm2/g的钢渣粉等量替代比表面积为5 137 cm2/g的基础胶凝材料(铁尾矿、矿渣、水泥熟料、天然石膏的梯级磨矿产品,各对应成分的质量比为40∶26∶26∶8)进行了胶砂流动度试验,并以等质量的原始粒级铁尾矿为骨料,进行了混凝土试件强度试验。结果表明:钢渣粉的掺入在一定程度上提高了体系的流动度;钢渣粉的掺入对混凝土早期强度有明显的负面影响;钢渣粉水化作用的缓慢、持久释放,使掺钢渣粉的混凝土后期强度显著增长,但钢渣粉的掺量不宜超过20%。试验产品的SEM分析表明,无论是否掺加钢渣粉,尾矿混凝土水化产物均为钙矾石和C-S-H凝胶;在反应的中后期,体系中C-S-H凝胶和钙矾石的协同生成能够促进体系强度的增长。

高温作用后钼尾矿混凝土单轴受压性能试验研究

为研究钼尾矿混凝土高温后的单轴受压力学性能,进行了不同目标温度(20,200,300,400,600,800℃)条件下钼尾矿混凝土的轴心抗压强度、峰值应变、弹性模量、泊松比、破坏形态及质量变化的试验研究。结果表明:钼尾矿混凝土试件的质量损失率随温度的升高而增加,在800℃时质量损失率平均为6.52%;轴心抗压强度随温度的升高而逐渐降低,800℃时与常温相比平均降低70.04%,且随钼尾矿掺量的增加而降低;而峰值应变随温度的升高先减后增;弹性模量和泊松比都随温度的升高而降低,在800℃时弹性模量和泊松比平均比常温降低88.22%和35.66%。对于弹性模量,大体上随着钼尾矿掺量的增大而减小;而对于泊松比,钼尾矿掺量100%的混凝土略大于掺量50%的混凝土。根据试验结果,建立了钼尾矿混凝土高温后的单轴受压应力-应变本构方程。

海洋和酸雨环境下铜尾矿混凝土离子溶出规律研究

采用研磨5min和20min的铜尾矿粉末,以15%铜尾矿粉末等量代替水泥,制作水泥净浆试块。分别模拟酸雨和海水环境下,混凝土中的离子溶出规律以及试件微观形貌。结果表明:海洋环境下,不同磨矿细度的铜尾矿掺杂对于离子溶出速率没有明显影响,且Fe^(2+)/Fe^(3+)、Cu^(2+)的离子溶出量较少;磨细的铜尾矿在酸雨环境下,对离子溶出起促进作用。SEM结果显示,海洋环境下,72h后的混凝土结构整体致密,表面有晶体腐蚀现象;酸雨环境下,不同细度的尾矿混凝土形貌差别不大,72h的混凝土结构中裂缝较多。

改性钼尾矿混凝土抗压性能试验研究

通过对以质量分数50%钼尾矿取代天然砂的钼尾矿混凝土采取单掺粉煤灰和复掺粉煤灰、硅粉2种形式,根据坍落度实验和立方体抗压强度实验研究其工作性能与抗压性能。结果表明,粉煤灰的掺加可以使拌合物的流动性增强,坍落度增加,有效提高钼尾矿混凝土的早期强度;单掺粉煤灰,能够使钼尾矿混凝土的抗压强度提高;当复掺粉煤灰和硅粉时,早期强度增幅较慢,后期较快。

钼尾矿混凝土单轴受压本构研究

为了研究钼尾矿混凝土单轴受压力学性能,试验设计了0,25%,50%,100%4组不同取代率的钼尾矿混凝土,对其单轴受压性能进行分析,并根据试验数值绘制出应力-应变全曲线图,拟合钼尾矿混凝土的本构模型并提出配制建议。研究结果表明:C50钼尾矿混凝土的立方体抗压强度与轴心抗压强度均随着钼尾矿取代率的增大而逐渐减小,强度的降低与钼尾矿砂的细度模数有关系;弹性模量也随取代率的增加而略有降低,采用EC4-04模型可以很好地对其进行预测;随着取代率增加,钼尾矿混凝土的泊松比和峰值应变均有明显的下降趋势;所提出的应力-应变本构模型与试验结果吻合较好。

氯盐作用下尾矿混凝土的宏观性能研究

为研制一种新型混凝土,有效提高尾矿的利用率,以铁尾矿球替代普通混凝土粗骨料、铁尾矿粉替代细骨料,并掺加了钢纤维制备了不同类型的混凝土。通过抗压试验、劈裂抗拉试验、氯渗试验和气渗试验,得到了在氯盐侵蚀环境下普通混凝土、尾矿混凝土和钢纤维尾矿混凝土力学性能和抗渗性规律。结果表明:随着氯盐侵蚀时间的增长,混凝土的抗压强度和劈裂强度呈先增长后下降的规律。掺加了钢纤维的尾矿混凝土和尾矿混凝土、普通混凝土相比,在侵蚀龄期为180d时,抗压强度分别降低了7.4%、32.3%,劈裂抗拉强度分别提高了77%、225%,氯离子渗透系数分别提高了150.8%、53.1%,抗气体渗透能力分别提高了31.2%、25.6%。

复合石灰石粉-尾矿混合砂混凝土基本力学性能研究

为探究复合石灰石粉-尾矿混合砂混凝土中不同掺合料对其基本力学性能的影响,对配合比优化后的复合石灰石粉-尾矿混合砂混凝土为基准,以抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度作为表征参数,分析复合石灰石粉-尾矿混合砂混凝土中尾矿混合砂、辅助胶凝材料(石灰石粉、矿渣及粉煤灰)、辅助胶凝材料中石灰石粉掺量以及尾矿混合砂中石灰石粉的含量对其基本力学性能的影响,并建立复合石灰石粉-尾矿混合砂混凝土强度随龄期级石灰石粉掺量发展的二参数预测模型。研究结果表明:尾矿混合砂能对复合石灰石粉-尾矿混合砂混凝土各龄期的抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度都有一定的提升作用,幅度分别约为10%、8%、11%。辅助胶凝材料的加入使得混凝土早期的抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度有明显的下降,后期会逐渐提升。随着辅助胶凝材料中石灰石粉的增加,混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度先增加后下降,而增加机制砂中的石灰石粉的含量能提高混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度。建立复合石灰石粉—尾矿混合砂混凝土的强度预测模型,将拟合值与试验值对比发现预测模型精度较高。

方钢管铁尾矿再生混凝土柱抗震性能有限元分析

为解决铁尾矿再生混凝土在钢管混凝土柱中的应用问题,揭示不同参数条件下钢管铁尾矿再生混凝土柱滞回性能的变化规律,通过ABAQUS有限元软件建立了方钢管铁尾矿再生混凝土柱的数值模型。基于所建模型进行了参数化分析,研究了轴压比、宽厚比、长细比、材料强度等参数对试件抗震性能的影响。结果表明:随着轴压比由0增至0.6,承载力逐渐下降17.7%,延性逐渐下降,承载力退化速度加快;当钢材厚度不变,宽厚比由66.7减至28.6时,承载力大幅度提高61.61%,承载力退化速度放缓,耗能能力增加;随着长细比由13.16增至26.33,试件承载力下降17.5%,刚度明显下降,承载力退化速度变缓;钢材强度及混凝土强度的提升可有效提高承载力,而对试件刚度影响不大。研究证明了钢管铁尾矿再生混凝土柱具有良好的抗震性能,并可为钢管铁尾矿再生混凝土柱的应用提供理论参考。

钼尾矿骨料混凝土的试验研究

通过极差分析和功效系数分析研究了钼尾矿与水泥的质量比、PC减水剂用量及水灰比对钼尾矿骨料混凝土抗折强度以及抗压强度的影响。结果表明:当钼尾矿与水泥的质量比为4:6,PC减水剂掺入量为水泥量的0.5%,水灰比为0.25时,可制得28d抗折强度达到11.25MPa、抗压强度达到45.5MPa的钼尾矿混凝土,符合国家标准抗压强度MU30等级的要求。

利用钼尾矿粉替代砂研制混凝土小型空心砌块

根据钼尾矿粉的细度条件,选择与0.63mm以上粒径砂混合,提出了利用钼尾矿粉替代砂生产混凝土小型空心砌块较为合理的替代量。通过正交试验方法进行钼尾矿粉混凝土小型空心砌块母体混凝土的优化配合比设计,研制钼尾矿粉混凝土小型空心砌块。

石墨尾矿碳纤维混凝土电阻率与力学参数的相关性研究

为研究石墨尾矿混凝土的电阻率与力学参数的相关性,对掺量为40%的石墨尾矿混凝土外加0.4%的碳纤维制作的石墨尾矿碳纤维混凝土进行研究,对不同龄期的混凝土电阻率、回弹值和抗压强度进行测量。通过实验所得数据拟合建立电阻率、回弹值和混凝土抗压强度的数学回归方程,为通过电阻率来推断石墨尾矿混凝土的抗压强度的发展趋势提供定量分析的依据。

铁尾矿资源高效利用路径探析

随着中国钢铁工业的蓬勃发展,铁尾矿已经成为中国储量最多的工业固体废物之一,铁尾矿的治理已成为矿山企业、冶金企业面临的关键环节。从铁尾矿资源的高效化利用角度出发,讨论了中国的铁尾矿作为混凝土原料、砂浆原料、路基材料、制砖原料、加气混凝土材料、矿井充填材料等的研究现状、存在问题及未来发展方向,以期为铁尾矿的综合利用提供参考。

数学模型在尾矿混凝土性能优化中的应用

尾矿应用于混凝土对资源可持续应用具有重要的意义。在尾矿混凝土研究中采用数学模型提高试验效率和进行性能优化研究等受到广泛关注。回顾了离散元法、有限元法、智能算法等单一数学模型及多种算法耦合模型在尾矿混凝土抗压强度预测和破坏机理分析中的应用现状,综合分析得出开发新的智能算法或结合多种算法应用于尾矿混凝土,具有广阔的应用前景;指出该研究领域应大力开发多种计算模型的耦合平台和算法,加强试验数据与模拟结果有机结合的研究,加快尾矿混凝土通用模型软件包设计的开发应用。

氯盐干湿循环下尾矿球混凝土气体渗透性与孔轴线可靠性

为研究氯盐干湿循环对尾矿球混凝土的影响,分别对普通混凝土(C)、尾矿球混凝土(T)和钢纤维尾矿球混凝土(TF 8)进行气体渗透试验和孔结构试验,得到气体渗透系数、气体体积分数、气泡频率和孔轴线可靠性随氯盐干湿循环侵蚀龄期的变化规律,给出混凝土气体渗透性、孔结构与孔轴线可靠性的关系.结果表明:随氯盐干湿循环侵蚀龄期的增加,C,T和TF 8的气体体积分数、气泡频率均增大,孔轴线可靠性减小,导致气体渗透系数增加;氯盐干湿循环会增加混凝土的渗透性,使孔径分布变差,大孔增加,孔轴线可靠性减小.

钢渣、尾矿为原料的绿色混凝土力学性能研究

采用粗、细铁尾矿作为集料,采用42.5普硅水泥和钢渣微粉作为复合肢凝材料,和采用柠檬酸渣作为激发剂,制备出了系列钢渣尾矿混凝土试样,并对其性能进行了系统表征.当采用占复合肢凝材料10% 的柠檬酸渣作为激发剂时,虽然钢渣含量在40 % 至70 % 内,肢砂试样的7d 抗压强度随着钢渣含量增加而减小,但其28d 抗压强度的变化幅度较小.采用复合肢凝材料和尾矿制备的混凝土试样,在钢渣用量占6.5%、尾矿用量占87% 时,所制得的混凝土 28d 抗压强度可以达到21.5MPa,理论上可以制得孔隙率为43% ,强度等级为MU10的混凝土空心砌块,且可以消耗大量的钢渣、铁矿尾矿等工业废弃物.

铜尾矿地聚物混凝土配合比设计研究

为解决天然砂石量逐渐降低、固体废弃物日益增加的难题,以铜尾矿为研究对象,用铜尾矿材料替代地聚物混凝土中天然骨料,对铜尾矿地聚物混凝土展开研究。采用坍落度试验,研究铜尾矿地聚物混凝土和易性;通过立方体抗压强度试验确定最优配合比,通过劈裂抗拉与抗折试验,印证最优配合比的抗拉、抗折性能;通过微观分析得出,不同碱激发剂模数是造成混凝土强度产生差异的原因。试验研究表明,铜尾矿材料替代地聚物混凝土中的天然骨料具有可行性,立方体抗压强度最高可达70.6MPa、劈裂抗拉强度可达7.0MPa、抗折强度达4.6MPa。铜尾矿地聚物混凝土性能的影响因素排序为:碱激发剂模数>细骨料>粗骨料。

铁尾矿球替代粗骨料的新型混凝土力学性能试验研究

通过试验研究了使用铁尾矿粉制作成的尾矿球的物理性能,并使用尾矿球作为粗骨料配制不同强度配合比的混凝土。通过系统试验研究了骨料强度、水胶比等因素对混凝土的强度、弹性模量等物理力学性能的影响。研究表明:尾矿球较大的空隙率和较小的比表面积使得在进行配合比设计时,砂率要比同水胶比下的普通混凝土增加5%~7%左右;由于尾矿球本身密度大但强度较低,因此尾矿球混凝土的强度整体较低但弹性模量较大。使用鲍罗米公式拟合后得到的回归系数为αa=0.23、αb=-1.16与现有规范中给出的普通卵石骨料的参考回归系数有较大差异。尾矿球混凝土的破坏形态也随着水胶比降低从以骨料剥落破坏为主过渡为以骨料破坏为主。