金尾矿砂制备水泥注浆料的流变性能及力学性能研究

针对地下空间堵漏注浆料成本高、体积不稳定等问题,以细度模数低于0.7的金尾矿砂制备流变性能优异的水泥注浆料,提升注浆料性能的同时实现固废资源化利用。对金尾矿砂的颗粒分布、化学成分、矿物组成以及颗粒形貌进行了测定,通过单因素试验系统研究了外加剂掺量及水胶比对金尾矿砂水泥注浆料流变性能以及力学性能的影响,结合SEM分析方法揭示了水胶比对力学性能的影响规律。结果表明:以石英为主要矿物的微细金尾矿砂颗粒细、棱角多,通过外加剂进行表面改性,固定胶砂比为1∶1.5,控制水胶比为0.35,注浆料流动度最高可达335 mm;控制水胶比为0.31,注浆料抗折强度达到最高,3、7、28 d抗折强度分别为6.87、8.87以及10.5 MPa;控制水胶比为0.32,注浆料抗压强度达到最大,3、7、28 d抗压强度分别为43.1、59.0以及69.0 MPa;金尾矿砂水泥注浆料脆性系数随水胶比增高而降低,试样28 d脆性系数最低为5.58。通过SEM分析发现随着水胶比增加,钙矾石(Aft)相增多,脆性系数减小,韧性提高,但Aft相过多导致结构松散,强度降低。

3D打印金尾矿砂超高性能混凝土的力学性能研究

采用金尾矿砂替代部分细骨料,利用3D打印技术制备成金尾矿砂超高性能混凝土(UHPC),对其可打印性、流变性、可建造性和抗压强度、抗弯强度等力学性能进行了研究。结果表明,初凝时间和终凝时间随着金尾矿砂掺量的增加呈现减小的趋势,流动度和坍落度显著降低;剪切应力随剪切时间先增大,然后逐渐减小到一个稳定值,UHPC的静态屈服应力随着金尾矿砂掺量的增加而显著增加,金尾矿砂的掺入提高了UHPC的动态屈服应力和塑性黏度,G40组的动态屈服应力和塑性黏度较G0组分别提高了53.6%和120.1%;当金尾矿砂掺量为40%时,3D打印UHPC的结构变形率降低到4.5%,金尾矿砂掺量的增加可以减小结构变形;G20组的抗压强度分别较G0组提高了10.6%和13.3%,当金尾矿砂掺量为20%时,UHPC的抗压强度和抗弯强度最高,当金尾矿砂的替代率超过20%时,UHPC的抗压强度和抗弯强度呈下降趋势。

金尾矿砂砂浆力学性能试验研究

以固体废弃物金尾矿砂为集料,以普通硅酸盐水泥与粉煤灰为胶凝材料,掺加一定的外加剂,调整用水量,制备了金尾矿砂砂浆。通过调整外加剂掺量以及用水量,所制备的金尾矿砂砂浆进行了稠度、3 d、7 d以及28 d的抗折强度以及抗压强度测试,表明外加剂及用水量对砂浆流动性及力学性能都有影响,通过调整外加剂掺量及用水量可以制备出符合规范性能要求的金尾矿砂浆。

金尾矿砂作为混凝土集料的物化性质及其改性试验

金尾矿砂是金矿选矿作业排放的固体废弃物,其露天堆存不仅占用土地、污染环境,还造成极大的安全隐患。以金尾矿砂代替天然砂石作为混凝土的集料,既可减少天然砂石的开采,又能实现固废资源化利用。以陕西某金矿尾矿砂作为研究对象,分析了其基本物化性质及作为混凝土集料的物化性质。在此研究基础上,通过改性剂对金尾矿砂进行了表面涂覆改性,将改性后的金尾矿砂取代部分河砂作为全集料进行了混凝土试配试验。结果表明,金矿尾矿砂粒度过细,泥块含量超标,棱角尖锐,直接作为集料对混凝土性能不利;通过改性剂涂覆可有效降低金尾矿砂颗粒间的黏聚力和内摩擦角;在改性剂SA涂覆用量为砂量0.015倍的条件下,金矿尾砂颗粒之间的黏聚力下降约56%,内摩擦角下降约13%;在取代河砂30%的条件下,表面改性后的金尾矿砂制备的无粗集料混凝土样用水量较低,而扩展度及强度明显较高;在砂灰比为1.5的条件下,掺改性金尾矿砂的混凝土强度较无改性样高出20%以上。通过调整砂灰比、用水量以及减水剂量,以改性金尾矿砂取代部分细集料可以配制出不同强度等级及不同流动性的无粗集料混凝土材料,以满足不同建筑工程的使用要求。

基于正交实验金尾矿砂再生混凝土实验研究

为缓解天然砂石资源短缺,采用正交实验对金尾矿砂再生混凝土进行力学研究,选取水灰比、金尾矿砂取代率、再生粗骨料取代率和粉煤灰掺量四个影响因素,得到了金尾矿砂再生混凝土抗压、抗拉强度两种性能指标,并基于力学性能进行了配比优化组合研究。结果表明:水灰比、粉煤灰掺量对两种评价指标影响显著,其次是金尾矿砂取代率,而二次破碎的再生粗骨料对二者影响较小。综合考虑配制金尾矿砂再生混凝土的较佳因素水平方案为水灰比0.45、金尾矿砂取代率30%、再生粗骨料取代率30%、粉煤灰掺量10%。通过对较佳配比浇筑的金尾矿砂再生混凝土与普通混凝土、再生混凝土的两种强度对比和微观分析可知,金尾矿砂应用于再生混凝土中是可行的。

基于骨料级配设计的活性粉末混凝土性能的研究

研究基于骨料紧密堆积理论和砂合理级配的规定,调整金尾矿砂、石英砂和普通砂比例,获得了较佳级配的混合砂。设计了不同比例混合砂和砂胶比的配合比,研究了混合砂的比例及胶砂比对活性粉末混凝土性能的影响。结果表明,级配合理的混合砂不仅可以获得较佳的流动性,且制备的胶砂试块抗压强度大于180 MPa,抗折强度大于30 MPa;改变砂胶比可以有效的提高流动性,砂胶比增大,流动性下降,当砂胶比为1.45时,制备的胶砂试块的抗压强度大于185 MPa,抗折强度大于35 MPa,超过国家标准RPC180的要求。