PVA-铁尾矿砂混凝土抗折性能研究

为实现固废再生利用,将铁尾矿砂部分替代细骨料并掺入PVA纤维,制备出具有良好和易性的PVA-铁尾矿砂混凝土,通过标准抗折试验研究了不同铁尾矿砂替代率与PVA纤维掺量对混凝土抗折性能的影响。研究表明,PVA纤维掺量为0%和0.1%(质量分数,下同)时试件发生贯通型开裂脆性破坏,而PVA纤维掺量为0.2%和0.3%的试件破坏时裂缝宽度明显减小且未贯通。当铁尾矿砂替代率为30%、PVA纤维掺量为0.3%时,试件跨中挠度和抗折强度均达到最大值,较普通混凝土分别提高了22.04%和6.57%。当铁尾矿砂替代率超过30%时试件抗折强度和跨中挠度会显著下降。与单掺PVA纤维相比,混掺PVA纤维与铁尾矿砂的试件变形能力增强更明显。由XRD谱可知,30%铁尾矿砂替代率下试件中C-S-H凝胶与钙矾石生成量最多,能显著提高材料强度。

铁尾矿砂浮石混凝土多孔砖砌体力学性能试验研究

为寻求铁尾矿堆积问题解决方案,以材料再利用为基础,结合实际,提出用铁尾矿砂、浮石分别代替部分细、粗骨料制备砌块,并对该砌块砌筑成的砌体进行力学性能试验研究,主要进行抗压、抗剪及沿通缝和齿缝抗弯试验,分析其破坏过程及破坏形态。试验结果表明,铁尾矿砂浮石混凝土多孔砖砌体表现出更大的脆性,抗压、剪、弯强度试验值均比现行规范计算值大,尤其是抗剪及抗弯强度,主要原因是出现了类似结构加固中销键的构件。最后,对试验数据采用最小二乘法进行回归分析,建立了该砌体对应的强度平均值计算公式。

循环压缩作用下铁尾矿砂混凝土变形破坏试验研究

为了研究循环压缩对不同铁尾矿砂掺量的混凝土疲劳损伤的影响,对铁尾矿砂混凝土开展了拌合物性能和变幅循环压缩试验。结果表明:铁尾矿砂混凝土吸水率均大于普通混凝土且吸水率随掺量增加而增大;铁尾矿砂掺量在40%以内时混凝土流动性较好,且压力泌水率属于可泵送空间;掺有铁尾矿砂的混凝土的循环受压应力-应变曲线由密变疏且变形相对普通混凝土较小;加载变形模量在临近破坏时会突然降低,总输入能和弹性应变能增长速率随着循环受压次数的增加而增大,而耗散能先缓慢增大之后迅速增大。

纳米偏高岭土对铁尾矿砂-再生混凝土抗压性能影响及微观结构分析

为综合利用固体废弃物,以再生粗骨料部分取代天然骨料、以铁尾矿砂部分取代天然砂分别作为粗、细骨料,同时以纳米偏高岭土(NMK)部分取代水泥作为胶凝材料制成铁尾矿砂-再生混凝土(IRC),进行立方体抗压强度试验,探究NMK对IRC抗压强度的影响。利用扫描电镜(SEM)及氮吸附法(BJH)研究再生混凝土微观结构的变化规律。研究结果表明:铁尾矿砂取代率的增加会提高再生混凝土强度变化率,且取代率越大,抗压强度变化率越高;适量掺入NMK可以提高再生混凝土的抗压强度,当NMK取代率为5%时,抗压强度最大;掺入适量的NMK可以通过促进二次水化反应生成大量的C-S-H凝胶,提高砂浆内部及砂浆与骨料之间的密实度,提升界面过渡区强度,优化内部孔隙结构,进而提升IRC的抗压强度。

铁尾矿砂中石粉含量对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土耐久性能的影响

铁尾矿砂是一种细骨料,其材料性质与天然砂相近,具有其表面粗糙、棱角多的特点;铁尾矿砂是铁加工矿场在特定的经济技术条件下,对铁矿石进行精细研磨并选择有用成分的废料。本文探讨了铁尾矿砂中石粉含量对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土耐久性的影响,主要研究铁尾矿砂中石粉含量对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土性能(抗渗性和抗冻性)影响。研究得出:随着其铁尾矿砂中石粉含量的增加,其高性能混凝土抗渗性能和抗冻性能都逐渐提高。

铁尾矿砂对磷酸镁水泥砂浆性能的影响

由于铁尾矿砂大量堆积带来的环境问题以及河砂资源日益枯竭,探讨将铁尾矿砂代替河砂用于制备磷酸镁水泥(magnesium phosphate cement, MPC)修补砂浆。分析了铁尾矿砂替代天然河砂后对MPC砂浆流动度、凝结时间、强度和干燥收缩的影响规律,并利用XRD和SEM分析了影响机理。结果表明:相较于河砂,铁尾矿砂会造成MPC砂浆流动度降低,可以提高砂浆的抗折强度和抗压强度,但对砂浆凝结时间和干燥收缩影响相对较小;XRD和SEM显示铁尾矿砂对MPC砂浆水化产物基本无影响,但优化了砂浆体系的级配,提高了浆体和骨料界面黏结性能,从而提高了抗折和抗压强度。研究成果有助于促进铁尾矿砂的综合利用。

铁尾矿砂混凝土的结构力学性能研究

对铁尾矿砂混凝土的结构力学性能进行研究前,先称重再生粗骨料和附加水的质量,再将其按照比例依此添加到混凝土中仔细混合,最后加入含有水还原剂的水,并搅拌180s,然后记录不同铁尾矿砂添加下的混凝土抗压性能以及抗折性能。实验结果表明:通过增加铁尾矿砂掺量的总含量,混凝土抗压及抗折强度均呈现出先增加后降低趋势。铁尾矿砂掺量的总含量为620g/cm3时,混凝土的抗压强度达到38.34MPa的最大值,同时抗折强度达到34.92MPa的最大值。铁尾矿砂替代天然砂比例不宜过大,以620g/cm3为最佳。

基于ABAQUS的圆钢管含铁尾矿砂活性粉末混凝土短柱轴压性能研究

为研究圆钢管含铁尾矿砂活性粉末混凝土(RPC)短柱的轴压性能,综合已有的钢管RPC短柱受压性能的试验结果以及自身的实验结果,借助有限元分析软件ABAQUS,建立了已完成的钢管RPC短柱试验试件的有限元模型。将数值计算所得破坏形态、荷载-应变曲线、极限承载力与试验结果进行对比,论证了模型计算结果的可靠性。同时分析了套箍系数对试件轴压性能的影响。结果表明:圆钢管含铁尾矿砂RPC轴压柱破坏形态为两种,当套箍系数ξ在0.601~0.953之间时,为剪切破坏;当ξ>1时,为腰鼓形破坏。轴压短柱的荷载-应变曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段、承载力下降阶段和承载力上升阶段,部分试件没有承载力下降阶段会直接进入承载力持平阶段或上升阶段。最后根据试验结果拟合其计算公式,与现有文献中的极限承载力数据对比,得出的公式适用性较好,可为工程设计提供参考。

某铁尾矿砂石对混凝土力学性能的影响研究

龙岩某矿山企业为了研究铁尾矿砂石代替天然骨料后对建筑物的影响,采用铁尾矿石代替混凝土粗骨料,铁尾矿砂按0%,25%,50%,75%,100%的比例代替混凝土细骨料,通过试验研究了铁尾矿石和不同铁尾矿砂含量对混凝土抗拉强度、立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量和坍落度等指标的影响。试验结果表明:相比于普通混凝土,铁尾矿砂石混凝土的抗拉强度、立方体抗压强度及轴心抗压强度均更高,可满足不同建筑工程的施工要求;但在使用过程中,需要通过改变水灰比和铁尾矿砂的取代率,将弹性模量控制在一定范围内,以提高铁尾矿砂石混凝土的变形性能和耐久性。

季冻区铁尾矿砂改良路基土动强度特性分析

为研究铁尾矿砂改良粉质黏土在季节性冻土区道路中的使用效果,对冻融循环条件下的动强度特性进行研究。通过测试破坏动应力比,分析不同围压、不同冻融循环次数和不同加载频率条件下铁尾矿砂改良土破坏特性的变化规律、衰减趋势和影响因素。研究结果表明:铁尾矿砂改良土的动破坏特性在第一次冻融循环后出现下降的趋势,以小幅度波动后趋于稳定;围压和冻融循环都是影响改良土动破坏特征的重要因素,加载频率影响相对较小;单指数模型和4项多项式模型都可用于冻融循环后的铁尾矿砂改良土动破坏特征的趋势预测,且单指数模型拟合效果更佳。

铁尾矿砂绿色混凝土的制备与性能研究

以C40废弃混凝土为再生骨料,制备出了不同铁尾矿砂取代率的绿色混凝土,研究了铁尾矿砂的比例对绿色混凝土力学性能、微观形貌、耐久性的影响。结果表明,铁尾矿砂具有潜在火山灰活性,添加到混凝土中后没有生成新的水化产物,但促进了水泥熟料的消耗,加速了水化产物的生成,使过渡区形貌和水化产物的致密度得到改善,且提高了C-S-H凝胶的分布均匀性。随着铁尾矿砂取代率的增大,绿色混凝土的抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度均表现出先增大后降低的趋势,当铁尾矿砂的取代率为60%时,绿色混凝土的抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度达到最大值,分别为43.10,5.52和3.66 MPa。养护龄期28 d,当铁尾矿砂的取代率为60%时,绿色混凝土的碳化深度最低为5.2 mm,氯离子扩散系数最低为1.18×10^(-8)cm^(2)/s,收缩率最低为-0.207%,具有优异的耐久性。综合分析可知,铁尾矿砂取代率的最佳比例为60%。

铁尾矿砂再生混凝土的力学及耐久性能研究

以C30混凝土为再生粗骨料,采用铁尾矿砂取代天然河砂,制备出不同铁尾矿砂取代率(0,25%,50%,75%和100%(质量分数))的再生混凝土。研究了不同铁尾矿砂取代率对再生混凝土力学性能、微观形貌、耐久性能的影响。结果表明,随着铁尾矿砂取代率的增加,再生混凝土的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度均表现出先增高后降低的趋势,50%(质量分数)铁尾矿砂取代率的再生混凝土力学性能最佳;掺入适量的铁尾矿砂能够填充再生混凝土骨料之间的裂缝和孔隙,提高再生混凝土的结构致密性,改善混凝土的微观结构;50%(质量分数)铁尾矿砂取代率的再生混凝土在碳化处理28 d后的碳化深度最低为4.1 mm,抗碳化性能最优;冻融循环80次后,50%(质量分数)铁尾矿砂取代率的再生混凝土的相对动弹性模量最大为94.53%,质量损失率最低为-0.11%,抗冻性能最佳。综合可知,当铁尾矿砂的取代率为50%(质量分数)时,可以有效改善再生混凝土的力学性能、微观形貌和耐久性能。

铁尾矿砂混凝土基本性能研究进展

矿山开采后排放的铁尾矿会侵占土地资源,造成环境污染。近年来研究发现,可采用铁尾矿砂制备混凝土,实现固废再利用,减少资源浪费。通过对比分析国内外学者相关研究成果发现,随铁尾矿砂替代率的增加,混凝土的流动性、劈裂抗拉强度呈先增后减和逐渐减小2种趋势;抗压强度、抗弯强度、抗渗性呈先提高后降低趋势;抗冻性和耐腐蚀性持续小幅降低。铁尾矿砂混凝土结构构件破坏形态和承载力均与普通混凝土相近,但脆性和易裂性更显著。可采用普通混凝土结构构件承载力计算方法。针对当前存在的问题,在今后研究中应改进铁尾矿砂破碎加工工艺,以保证其活性、外观与粒径大小的统一;可以采用纤维混杂改善铁尾矿砂混凝土的韧性。

基于ABAQUS和声发射的铁尾矿砂活性粉末混凝土梁受弯性能分析

为研究ABAQUS有限元模型对配置不同钢筋的铁尾矿砂活性粉末混凝土梁的预测效果和其声发射数据特性,制作3根配置不同钢筋的铁尾矿砂活性粉末混凝土梁进行正截面破坏试验和声发射试验。通过分析实验现象和声发射振铃计数、累计振铃计数—荷载关系曲线,发现振铃计数、累计振铃计数与试验梁受弯破坏的3个阶段相对应,从宏观和微观的角度证明高强钢筋和铁尾矿砂活性粉末混凝土适配良好。通过ABAQUS有限元分析建立的模型发现各试验梁挠度、极限承载力开裂荷载的模拟值略高于试验值,预测结果良好。

铁尾矿砂制备活性粉末混凝土的试验研究

为了制备活性粉末混凝土(RPC),将铁尾矿砂代替石英砂,粉煤灰替代部分硅灰,并分别采用28d标准养护和3d高温蒸汽养护两种养护方式对其进行养护。试验结果表明,粉煤灰取代量在20%~40%范围内,替代率增加,混凝土的抗压强度先增大后减小,在粉煤灰取代量为35%时,RPC强度达峰值,随后降低;钢纤维掺量在0~1.5%范围内,掺量增加,混凝土的抗压强度增大;减水剂掺量在2%~5%范围内,掺量增加,混凝土的抗压强度增大;高温养护能显著提高混凝土抗压强度。

大掺量铁尾矿砂在预拌混凝土中的试验研究

采用铁尾矿砂与机制砂混掺成混合砂制备混凝土,主要研究了铁尾矿砂对混凝土工作性能、力学性能、干缩性能的影响。结果表明,制备C30混凝土时,可用50%铁尾矿砂与50%机制砂作混合砂;而制备C50混凝土时,铁尾矿砂与机制砂的合适比例为40%∶60%。铁尾矿砂对混凝土的流动性和坍落度损失影响都较小,但对混凝土的粘聚性影响较大。掺有铁尾矿砂的混凝土力学性能要比基准混凝土高,弹性模量也大;掺有铁尾矿砂的混凝土干燥收缩性能要好于基准混凝土。

粉煤灰和铁尾矿砂对混凝土抗压强度及微观结构影响试验研究

本文以粉煤灰及铁尾矿砂掺量为变量进行混凝土抗压强度试验,得到粉煤灰及铁尾矿砂对混凝土抗压强度的影响规律,结合氮吸附法和扫描电镜法等微观分析方法探究粉煤灰及铁尾矿砂对混凝土微观孔隙及形貌结构的作用机理,旨在为工业废弃物粉煤灰和铁尾矿砂在混凝土中的再利用提供理论基础。试验结果表明:混凝土的抗压强度随铁尾矿砂掺量的增加呈现先增强后减弱的变化规律,当铁尾矿砂掺量为30%时,抗压强度达到峰值,此时强度较未掺入时增强5%,增强效果有限;掺入粉煤灰后混凝土的抗压强度得到显著提升,并且随着尾矿砂替代率的提升,粉煤灰的增幅效果逐渐加强,粉煤灰的掺入弥补铁尾矿砂活性不足的缺点。在15%粉煤灰、30%铁尾矿砂掺量时,抗压强度达到最大值,此时强度较普通混凝土增幅12.9%。

三点弯曲梁法下的铁尾矿砂混凝土断裂行为研究

文章从断裂力学的角度开展对铁尾矿砂混凝土的研究,采用三点弯曲梁法对铁尾矿砂混凝土和河砂混凝土进行断裂试验,测定荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线和荷载-应变(P-ε)曲线,依据混凝土双K模型确定起裂荷载(P_(ini))、失稳荷载(P_(max))、起裂韧度(K_(Ic)^(ini))和失稳韧度(K_(Ic)^(un)),并利用扫描电镜对断裂面进行观测。通过比较断裂过程曲线和断裂参数发现,两种混凝土的断裂过程没有明显差异,铁尾矿砂混凝土的P_(ini),P max,K_(Ic)^(ini)和K_(Ic)^(un)均高于河砂混凝土,其中P_(ini)和K_(Ic)^(ini)更加明显。扫描电镜结果显示,加入铁尾矿砂能够改善混凝土界面过渡区的微观形貌。

铁尾矿砂砖的制备及其强度试验

本试验研究中尾矿砂砖是以铁尾矿砂为主要原料,水泥为胶凝材料,粉煤灰和矿粉为掺合料,减水剂为添加剂,经配合比选取、称量、充分搅拌、振压成型、自然养护等工序制成,通过反复试验,优化配合比,得到三种强度等级的尾矿砂砖的最优配合比。研究结果:得到MU5.0,MU7.5,MU10.0三种不同强度等级的铁尾矿砂砖的最优配合比。

3D打印铁尾矿砂混凝土的力学和冻融循环耐久性研究

研究铁尾矿砂掺量(0%、15%、30%、45%),加载方向(X、Y、Z),养护龄期(3 d、14 d、28 d)对3D打印铁尾矿砂混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯强度的影响。结果表明:随着铁尾矿砂掺量的增加,3D打印铁尾矿砂混凝土在X、Y、Z方向上的抗压强度均下降,当铁尾矿砂掺量为45%时,3D打印混凝土在X、Y方向上的劈裂抗拉强度较普通混凝土分别降低了17.4%、17.6%,3D打印混凝土在X、Y、Z方向上的抗弯强度较普通混凝土分别提高了25.0%、31.0%和42.4%;3D打印铁尾矿砂混凝土较3D打印普通混凝土在X、Y、Z方向上的抗压强度分别降低了11.1%、19.0%和3.3%,3D打印铁尾矿砂混凝土和3D打印普通混凝土在X方向上的劈裂抗拉强度最高,在Z方向上的抗弯强度最高;掺加铁尾矿砂有利于3D打印混凝土后期力学性能的提升;经历冻融循环100次后,3D打印铁尾矿砂混凝土在Z方向的抗压强度损失率较高,在Y方向上的抗弯强度损失率较高。