铁尾矿—硅锰渣—赤泥协同制备超高性能混凝土力学性能研究

选用铁尾矿粉、硅锰渣粉和赤泥作为矿物掺合料代替部分普通硅酸盐水泥,协同制备了2种不同水胶比的超高性能混凝土,研究了掺入铁尾矿—硅锰渣—赤泥的超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)的力学性能,探究了铁尾矿粉掺量对UHPC的抗弯强度、劈裂抗拉强度和抗压强度的影响。结果表明:①水胶比较低的超高性能混凝土中,铁尾矿粉对混凝土抗弯强度影响较大,对劈裂抗拉强度影响较小;②水胶比较高的超高性能混凝土中,铁尾矿粉对混凝土抗弯强度的影响与对劈裂抗拉强度的影响基本一致;③随着铁尾矿粉掺量增加,水胶比为0.20和0.25的超高性能混凝土抗压强度降低,硅锰渣—赤泥组超高性能混凝土28 d抗压强度最大降低幅度分别为19.2%和22.9%。上述分析进一步反映出:①铁尾矿粉在超高性能混凝土中的掺量不宜超过矿物掺合料总量的40%;②铁尾矿粉的掺加不利于超高性能混凝土的早期抗压强度提升,但适量掺加铁尾矿粉(20%)有利于超高性能混凝土后期抗压强度增长;③三参数模型系数相对于铁尾矿—硅锰渣—赤泥超高性能混凝土的抗压强度和养护龄期关系相对集中,拟合相关系数较高。

电解锰渣-赤泥-粉煤灰路面砖的力学性能及浸出毒性研究

针对大宗工业固废回收利用难的问题,实现多种固废减量化、无害化、资源化的目标,通过利用取自中国西南地区企业的石膏类、碱性及硅铝质三类典型大宗固废中的电解锰渣、赤泥、粉煤灰协同处理的无害化渣制备环保型透水混凝土路面砖(permeable concrete paving bricks,PCB),研究了水洗、掺渣量对所制备PCB的力学性能与浸出毒性的影响,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对最佳性能PCB的物相组成与微观形貌结构进行分析.结果表明:①随着无害化渣与水洗无害化渣掺入量的提升,路面砖的劈裂抗拉强度、线性破坏荷载发生明显变化,总体呈下降趋势.当无害化渣掺入量为6%、水洗无害化渣掺入量为14%时,经28 d养护,所制备砖体的劈裂抗拉强度分别为4.09和3.46 MPa,达到了《透水路面砖和透水路面板》(GB/T 25993-2010)中规定的f_(ts)4.0与f_(ts)3.0等级.②路面砖的重金属与NH_(4)^(+)-N的浸出毒性均低于《水泥窑协同处置固体废物技术规范》(GB 30760-2014)的要求.路面砖的主要物相中方解石、石英与钙矾石是主要支撑性物质.研究显示,电解锰渣、赤泥、粉煤灰协同处理的无害化渣可替代部分原材料制备透水混凝土路面砖,满足力学性能与浸出毒性相关标准,能有效促进固体废弃物的减量化与资源化,建议进一步开展砖体在实际应用场景中的环境风险试验,以期为电解锰渣、赤泥、粉煤灰的综合利用技术发展提供更明确的支撑.

利用电解锰渣制备陶瓷骨料及在混凝土中的应用

电解锰渣的堆放威胁着人们健康和生态环境,因此电解锰渣的无害化处理成为亟需解决的难题。利用1 100℃高温烧结使电解锰渣中可溶的Mn和Cr固化在晶粒内,同时热分解含氨复盐。高温烧结后的电解锰渣已经瓷化且拥有较高的抗压强度,经过破碎分级后可替代混凝土中的骨料。研究结果表明,电解锰渣陶瓷粗骨料和细骨料能基本满足GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》,由XRD和EDS分析可知,烧结后的电解锰渣含有一定量的CaSO_(4),CaSO_(4)的存在促进了水泥水化产物钙钒石的合成,使陶瓷骨料与水泥结合更加紧密,混凝土试块在断裂时陶瓷骨料不以拔出的形式失效,增加了混凝土试块力学的强度。利用陶瓷粗骨料和天然砂细骨料制备的混凝土试块14 d抗折强度为7.54 MPa,优于粗骨料和细骨料均为天然砂石的样品(5.36 MPa),且陶瓷粗骨料在混凝土中所含质量分数较大(48.55%),对于电解锰渣再利用具有重要意义。

电解锰渣粉对混凝土孔结构及力学性能的影响

研究了电解锰渣粉等质量取代0、10%、20%、30%、40%、50%的水泥对混凝土孔结构和力学性能的影响。结果表明:不同电解锰渣粉掺量试件中大孔、中孔、小孔的连通性均较差,且小孔数量较多;随着电解锰渣粉掺量的增加,试件中的孔隙数量增多,孔隙率增大,抗压强度降低,弹性模量基本呈降低趋势;与基准组相比,掺电解锰渣粉试件的应力-应变曲线的压密阶段和峰后失稳破坏阶段明显变长,说明延性有所提高。

基于多元固废制备超细矿物掺合料及在C60混凝土中的性能研究

文中利用水淬锰渣、矿粉、粉煤灰,结合水泥助磨剂活化作用,采用正交试验方法,在水淬锰渣、矿粉、粉煤灰质量比为5∶3∶2,水泥助磨剂掺量为0.1%,机械混合球磨90 min的条件下,制得比表面积达786 m^(2)/kg、7 d活性指数80.3%、28 d活性指数96.4%的超细矿物掺合料。同时,超细矿物掺合料在C60混凝土中水泥取代率可达21%,矿粉的使用率可降低至少50%。

运营地铁高架车站更新改造关键技术应用研究

城市轨道交通高架车站随着运营年限的增加已开始进入大修期,运营地铁高架车站更新改造因施工时间和空间的限制,对施工工艺和工法提出了新的挑战。以上海市轨道交通9号线洞泾站、6号线五洲大道站和五莲路站改造项目为例,介绍了铝镁锰板直立锁边系统屋面、非渗油蠕变橡胶密封膏防水体系、PC板混凝土外墙面和综合支吊架技术等工艺在运营地铁更新改造中的适用性和工艺改进研究,可为今后运营地铁高架车站更新改造提供参考。

Durability of Concrete Made with Manganese Slag as Supplementary Cementitious Materials

This paper discusses mineral composition and pore microstructure characteristics of water-cooled manganese slag and its effects on durability of concrete. The Mn slag has an alveolate pore structure, and the ground Mn slag is characterized by multiangular shape which consists of a＇-C2S, C3M82, CaO.MnO-2SiOu and C2AS. Experimental results show that the Mn slag has potential hydraulic reactivity. Concrete made with Mn slag as supplementary cementitious materials （SCMs） exhibits very low strength loss and weight loss in the synthetic seawater corrosion and freezing-thawing cycle tests. The research provides useful reference for knowing about Mn slag and for applying Mn slag to improve the durability of concrete.

生石灰/焙烧改性电解锰渣对水泥混凝土性能的影响

改性处理是提高电解锰渣(Electrolytic manganese residue,简称EMR)胶凝活性的有效方法。采用添加改性剂(生石灰)和焙烧两种方法对电解锰渣进行改性预处理,研究了添加不同电解锰渣掺合量和不同焙烧温度下电解锰渣对混凝土力学性能的影响规律。研究结果表明:掺合量为3%~10%的改性电解锰渣和300~500℃焙烧电解锰渣制备的混凝土在龄期28 d时分别获得40.1~43.5 MPa和36.6~42.7 MPa的抗压强度;当改性电解锰渣掺合量为10%时,掺合生石灰改性和450℃焙烧条件下电解锰渣的混凝土抗压强度较未掺合电解锰渣混凝土试块抗压强度分别提高了2 MPa和5 MPa;经生石灰改性和450℃条件下焙烧1 h,电解锰渣中CaSO_(4)·0.5H_(2)O全部转化为CaSO_(4)·2H_(2)O和硬石膏;掺合生石灰改性和450℃焙烧条件下电解锰渣制备的混凝土生成了更多的C-S-H凝胶和AFt,混凝土力学性能增强。表明CaSO_(4)·2H_(2)O和硬石膏能够促进水化作用,可提高混凝土早期的抗压强度和抗折强度。

硅锰渣复合粉煤灰制备免蒸压加气混凝土

以不同取代率的硅锰渣复合粉煤灰作为硅质原料,采用免蒸压工艺制备加气混凝土,对比了不同掺量的硅锰渣对免蒸压加气混凝土干密度、含水率、吸水率、抗压强度等性能的变化规律;对性能指标进行无量纲处理,建立免蒸压加气混凝土的性能指标多因素影响回归模型,通过偏相关性分析,得到不同性能指标与自变量的相关性程度;并采用扫描电镜(SEM)对不同配合比加气混凝土的内部微观形貌及孔结构进行分析。结果表明,随硅锰渣掺量的增加,加气混凝土干密度增大,而含水率、吸水率变化幅度相对较小,抗压强度则随硅锰渣及硅灰掺量增加及水胶比的变化而呈现不同的趋势;随硅锰渣掺量的增加,加气混凝土水化产物中托贝莫来石晶体数量减少,气孔多呈现连通状态或扁平状态;当粉煤灰与硅锰渣质量比为3∶1时,加气混凝土抗压强度最高;在硅锰渣掺量为100%,水胶比为0.35时,试件仍能满足A5.0级要求,从绿色环保及综合利用大宗固废的角度考虑,在制备加气混凝土过程中,尽量大程度掺加硅锰渣是可行的。

电解锰渣对混凝土抗压强度及孔结构的影响

研究了电解锰渣等质量替代0、10%、20%、30%、40%、50%水泥对混凝土抗压强度的影响,采用核磁共振技术分析了掺电解锰渣混凝土微观孔隙的发育规律。结果表明:掺入电解锰渣后,混凝土的抗压强度降低;随着龄期的延长,掺电解锰渣混凝土的抗压强度基本呈先小幅降低后增大的趋势;随着电解锰渣掺量的增加,T2谱图的面积增大,试件的孔隙率增大。

脱氨锰渣与赤泥协同制备加气混凝土

电解锰渣具有高钙、高硅特点,可用于制备水泥、烧结砖、陶瓷等。加气混凝土容重轻,保温和隔音性能好,在消纳固废方面有较大优势。本文采用脱氨锰渣和赤泥代替部分硅源制备加气混凝土,研究脱氨锰渣与赤泥的性质、温度、质量比、铝粉掺量、水料比等对制品性能的影响。结果表明,温度升高,赤泥掺量增加,脱氨锰渣掺量减少,料浆发气速度加快,发气量大幅增加且发气时间递减。脱氨锰渣和赤泥协同制备加气混凝土的最佳工艺是水泥用量15%、生石灰用量20%、砂用量32%、脱氨锰渣20%、赤泥用量10%、石膏用量3%、铝粉掺量0.2%、水料比0.8。

锰渣和矿渣复掺对水泥混凝土性能的影响研究

为研究锰渣-矿渣复掺对水泥混凝土流动性及力学性能的影响,利用电解锰渣、高炉粒化矿渣的水化活性,制备锰渣-矿渣辅助性胶凝材料,研究其水化反应进程。研究结果表明,锰渣-矿渣复掺10%~20%相对于锰渣单掺能有效改善水泥混凝土的流动性,随着锰渣-矿渣掺量继续增大,水泥混凝土的流动性下降较快,其中矿渣对混凝土体系流动性的提高更为明显。锰渣-矿渣复掺水泥混凝土相对于锰渣单掺强度有所提高,但掺量不宜大于20%。

某工程混凝土浇筑后冒泡的原因分析

论文分析了某工程混凝土浇筑后冒泡现象的原因。通过对混凝土及其原材料化学分析测试和模拟试验,分析判断混凝土冒泡原因为残留的氧化剂过氧化氢在碱性环境中由锰氧化物等重金属催化而分解,释放出氧气气泡。

不同锰渣掺量混凝土试验研究

锰渣作为生产锰铁合金的副产物,被当作工业废弃物堆积、填埋,所以将其作为混凝土掺合料有效的资源化利用具有重要意义。对C40混凝土进行不同锰渣掺量的试验,测试其强度变化趋势,并以掺有20%锰渣的C40混凝土作为试验基础,着重研究在高效减水剂配合下大掺量锰渣混凝土强度试验。

煅烧电解锰渣-粉煤灰复合掺合料的试验研究

将电解锰渣分别在300℃、600℃、700℃、750℃、800℃和850℃温度下煅烧,制得煅烧电解锰渣料,再将其与不同比例的粉煤灰配合制成煅烧电解锰渣-粉煤灰复合掺合料,利用化学成分分析、DTA和XRD图谱分析及强度测试,对各掺合料-水泥体系的水化性能进行了研究。研究表明:电解锰渣属工业副产品化学石膏,未经煅烧的电解锰渣无水化活性和胶凝性,经一定温度煅烧后,具有较好的脱水石膏活性和火山灰活性,煅烧电解锰渣对粉煤灰-水泥体系有较好的强度激发作用,选择适宜的锰渣煅烧温度和掺入量可制得性能良好的复合掺合料。

锰渣的基本特性及在混凝土中的研究进展

锰渣是锰合金工业最大的工业废渣,随着锰工业的发展,锰渣的有效利用问题显得尤为迫切。介绍了锰渣的来源,我国锰渣的生产、排放现状。重点论述了锰渣的基本特性,锰渣粉对混凝土性能的影响,分析了锰渣在混凝土中应用存在的问题,提出了进一步研究的建议。

铁锰结核的元素组成及微形态特征

本文研究了钙质变性土中铁锰结核的矿质全量组成、微量元素丰度、微形态特征以及土壤和铁锰结核中各形态铁锰氧化物的组成特点。结果表明，铁锰结核中仍以ＳｉＯ２含量最高，但Ｆｅ２Ｏ３含量增加超过了Ａｌ２Ｏ３，ＭｎＯ含量大大增加超过了Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＴｉＯ２和ＭｇＯ的含量。所测定的９种微量元素中以Ｂａ含量最高，其次是Ｖ、Ｎｉ、Ｃｏ３种铁族元素，Ｃｕ和Ｐｂ含量也较高，但Ｚｎ和Ｃｒ含量较低。一般黑土层中的结核较小，颜色较深，薄片观察可见粗骨颗粒表面有亮线状光性定向粘粒，凝团、结核外部均有光性定向粘粒与铁共聚现象，含方解石较少。砂姜层中的铁锰结核大多是铁质方解石混合凝团或复合凝团，含较多碳酸盐及方解石，凝团表面仍可见光性定向粘粒与铁共聚呈同心圆垒结。铁锰结核中的氧化铁主要是游离铁，铁游离度达７８％，晶化度达８２．２％，远高于土壤中的铁氧化物。氧化锰的游离度在９０％以上，高于铁游离度。锰的活化度多在３０％以上，明显高于铁的活化度，并且不同层次中的铁锰结核，其锰的游离度和活化度没有明显差异，说明锰在土壤中比铁更加活跃。

锰渣矿物掺合料水泥混凝土耐久性试验研究

研究道路路面使用锰渣水泥混凝土耐久性能。通过掺入0、15%、30%、45%的锰渣矿物掺合料代替同体积水泥进行水泥混凝土的力学性、抗冻性、耐磨性和碱-集料反应等性能试验检测和分析,发现当锰渣矿物掺合料的掺量不大于15%时所配制成的锰渣水泥混凝土在力学性、耐久性都能满足道路路面水泥混凝土的使用要求。

利用水淬锰渣制备加气混凝土的试验研究

研究了水淬锰渣制备加气混凝土的可行性,通过水淬锰渣掺量、石灰掺量、石膏掺量以及水料比等单因素对加气混凝土制品强度和密度的影响研究,设计了正交试验以优化工艺方案和配合比,并通过SEM照片对成品微观结构进行了分析。试验表明,当水淬锰渣掺量为25%、石灰为15%、水泥为15%、砂为43%、石膏为2%,铝粉为0.12%,水料比0.50时,所制备的加气混凝土平均密度为606 kgm3,平均抗压强度为3.73 MPa,达到A3.5、B06级加气混凝土合格品要求。

激光熔蚀-等离子体质谱法测定锰结壳中的稀土及微量元素

应用激光熔蚀 -等离子体质谱法 ,以 Fe作内标 ,定量地测定了太平洋海山顶部锰结壳中 ,自核心到核表面不同层次中的 30多个微量元素的含量。应用压片法制作了锰结壳的管理样 ,应用激光熔蚀对此管理样的均匀性作了考察 ,表明此样基本均匀 ,可以作为激光等离子体质谱法测定锰结壳的标准。