低碳矿物掺合料对混凝土性能及碳排放的影响研究

采用固废制备矿物掺合料替代混凝土制备所用的水泥等胶凝材料是实现混凝土低碳化的重要手段,也是改善混凝土性能的重要方法。为实现电炉镍铁渣的资源化利用及其在低碳化方向的规模化应用,根据电炉镍铁渣的特点,基于化学和物理协同激发的方法,将镍铁渣、激发剂、助磨剂与矿粉按一定比例复配后进行机械粉磨,制备镍铁渣低碳矿物掺合料,并将镍铁渣低碳矿物掺合料用于混凝土的制备,研究不同镍铁渣低碳矿物掺合料掺量对混凝土拌合物工作性能、力学性能和收缩率的影响。结果表明:当机械粉磨时间为40 min,比表面积为678 m2/kg时,能制备出性能最佳的镍铁渣低碳矿物掺合料,再将性能最佳的镍铁渣低碳矿物掺合料替代水泥应用到混凝土制备中,随着镍铁渣低碳矿物掺合料掺量的增加,混凝土的坍落度和抗压强度均呈先升高后下降的趋势,收缩率则呈先下降后升高的趋势。其中,当镍铁渣低碳矿物掺合料掺量为45%时,混凝土的性能最佳,且当镍铁渣低碳矿物掺合料掺量为60%时,相比于未掺镍铁渣低碳矿物掺合料的混凝土,依然能够保证较好的工作性能和力学性能,有利于降低混凝土收缩率,减少混凝土原材料的碳排放量。

镍铁渣粉水泥固化砂土剪切强度与应力应变关系研究

将镍铁渣粉和矿粉复合成矿物掺合料加入水泥固化砂土中,考察固化土在三轴压力作用下的力学性能和强度指标等。以固化土在不同条件下的应力应变关系、抗剪强度性能以及剪切破坏性状为研究对象,开展了不固结不排水三轴试验,结果表明:镍铁渣粉水泥固化砂土受剪切破坏后,变形性状在早龄期表现为塑性变形,龄期到达28 d后表现为脆性变形;固化土的静态强度也会随着镍铁渣粉的适量掺入而有所提升;当掺量为水泥用量的45%时镍铁渣粉水泥固化砂土的静态强度达到最佳状态,因此镍铁渣粉的最优掺量范围为40%至45%。

镍铁渣粉复合水泥土特性试验及测试结果分析

为有效利用镍铁渣粉,通过室内力学特性试验和水稳定性试验,研究了掺镍铁渣粉水泥土工程性能。结果表明:养生龄期超过28 d,1%镍铁渣粉掺量的水泥土抗压强度最大;养生龄期前28 d,镍铁渣粉水泥土抗压强度和水稳系数随镍铁渣粉掺量增加而逐渐降低,镍铁渣粉增加1%,抗压强度至少降低6.1%,水稳系数平均降低2.8%。镍铁渣粉水泥土抗压强度和水稳系数与养生龄期曲线呈良好的对数关系,养生龄期超过28 d后,抗压强度和水稳系数增长速率减小,逐渐趋于稳定值;干湿条件下,水泥土掺入镍铁渣粉后干湿残留强度比降低,不同镍铁渣粉掺量的水泥土干湿残留强度比随干湿次数增加呈线性趋势降低,干湿增加1次,干湿残留强度比约降低5%。

镍铁渣粉对水泥土的强度影响试验研究

为了揭示镍铁渣粉对水泥土性能的影响,结合宏观与微观的试验方法分别对不同镍铁渣粉掺量和龄期的水泥土进行试验研究。宏观进行了水泥土的无侧限抗压强度试验,得到各组配合比下水泥土的强度值;微观进行了水泥土的物相和孔结构试验,得到各组配合比下水泥土的孔径大小和钙矾石的结晶情况。结果表明:镍铁渣粉的活性到28 d龄期后才会更大程度的被激发,早龄期活性很低; 20%为镍铁渣粉掺量的较优掺入值;镍铁渣粉活性的发挥主要是与水泥水化产物反应生成钙矾石晶体;微观孔结构试验结果能与无侧限抗压强度试验结果做到很好的相互印证。

镍铁渣粉掺量对於泥固化土的剪切强度影响研究

滩涂围垦区的工程开发,常采取水泥土加固技术来进行地基处理,海水的侵蚀作用会导致加固土体的抗剪切强度变低,影响固化效果。为了研究镍铁渣粉掺量在不易排水、施工周期短的工况下对於泥固化土的剪切强度影响,采用不固结不排水三轴剪切试验。试验表明:镍铁渣粉掺量对水泥土的黏聚力有较明显的影响,而内摩擦角受镍铁渣粉掺量的影响并不显著;在镍铁渣粉掺量的最大限度范围内黏聚力随镍铁渣粉掺量的增长而增长,呈现单峰趋势,掺量超过45%后呈现下降趋势,并且在养护60 d后,镍铁渣粉淤泥水泥土的黏聚力已经达到了321.1 kPa,由此可以判断出在镍铁渣粉掺量为45%时能让镍铁渣粉在水泥土中发挥较好的效能,从而增强水泥土内部结构的黏聚力。对镍铁渣粉在电力建设工程中的应用和环境保护具有参考意义。

镍铁渣微粉单掺及与粉煤灰复掺对混凝土性能的影响

在混凝土中分别单掺镍铁渣微粉、复掺镍铁渣微粉和粉煤灰,研究了其对混凝土工作性能、力学性能的影响,并通过XRD衍射分析、SEM分析等现代测试手段分析掺合料微粉对水泥水化性能的影响。试验确定了镍铁渣微粉、粉煤灰用作混凝土掺合料的最佳掺量:单掺镍铁渣微粉时,镍铁渣微粉的最佳掺量为15%;复掺镍铁渣微粉和粉煤灰可使两者在混凝土中发生"叠加效应",优势互补,当两者的总掺量为40%,其中镍铁渣微粉掺量为15%时,混凝土的后期强度仍然较高。

早龄期镍铁渣粉水泥土强度试验研究

为研究镍铁渣粉掺入到水泥土对其强度的影响,试验分别对镍铁渣粉掺量为0%、10%、20%、30%、40%的水泥土进行7d龄期和28d龄期的无侧限抗压强度试验和SEM试验。试验结果表明,水泥土的强度会随着镍铁渣粉掺量的增加而减小,特别是7d龄期时,水泥土的强度下降非常明显,微观结构疏松,破坏应变也较大,表现出更大的塑性。到28d龄期时,水泥土强度下降率逐渐变小,微观结构也变的更加致密,水泥土破坏主要表现为脆性破坏。由此说明,镍铁渣粉在7d龄期时对水泥土的强度贡献非常小,到28d龄期时,才逐渐发挥其自身的作用。

镍铁渣粉水泥土的固化机理试验研究

为了研究镍铁渣粉水泥土的固化机理,从滨海区域工程实际出发,将镍铁渣粉等量替代水泥质量掺入到水泥中,结合XRD试验、SEM试验和压汞试验对镍铁渣粉水泥土的固化机理进行分析,从而实现以宏观和微观相结合的方式来考察其在海洋环境下的强度及抗渗性能。结果表明:水泥石中掺与镍铁渣粉,其物相种类不发生改变,主要为Ca(OH)2、C3S、C2S、CaCO3和SiO2这五种物相;镍铁渣粉水泥土的孔径在7 d和28 d时走势及大小变化不显著,而60 d龄期以后,总孔隙体积和最可几孔径逐渐减小;随着龄期的增长,镍铁渣粉水泥土中的水泥水化产物增加,其孔隙逐渐消失,镍铁渣粉开始发挥作用并且其微观结构整体性愈发增强。

工程用镍铁渣粉水泥土三轴试验研究

为了研究掺入镍铁渣粉对水泥土力学性能的影响,采用应变控制式三轴仪对掺镍铁渣粉水泥土试样进行了不同围压下的固结不排水剪切试验,测得水泥土的应力-应变曲线及抗剪强度参数等力学指标,探讨不同围压和龄期对镍铁渣粉水泥土的应力-应变关系及剪切破坏形式的影响规律。研究结果表明:不同围压下镍铁渣粉水泥土的主要破坏形式为脆性破坏,与基准组水泥土相比,掺镍铁渣粉水泥土的黏聚力在7 d龄期时会出现较大的下降,随着龄期的增加,其黏聚力的下降率会逐渐减小,60 d龄期时其黏聚力接近基准组水泥土;镍铁渣粉可部分替代水泥用于软土固化工程。

工业固废制备石油压裂支撑剂

目前大规模体积压裂作业量逐年上升,压裂支撑剂占压裂材料整体成本已经突破50%,单井支撑剂费用大幅攀升。以工业固体废弃物镍铁渣作为主要原料,加入粘接剂、固化剂、改性剂等添加剂,运用微粉处理技术、连续级配造粒技术、复合型造粒包覆技术等多级技术整形,可将体积密度为1.78 g/cm^(3)、52 MPa闭合压力下破碎率为21.8%的镍铁渣制备成体积密度为1.62 g/cm^(3)、52 MPa闭合压力下破碎率为6.7%的新型压裂支撑剂。新型固废支撑剂不但丰富了压裂支撑剂类型选择,而且突破了传统压裂支撑剂对油气田高效开发的制约,为解决工业固体废弃物环保及综合利用率低的难题做出了贡献。

金川镍铜冶炼炉渣综合利用的研究综述

本文简单介绍了自1987年以来金川镍铜冶炼炉渣综合利用研究的主要成果。