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铁尾矿砂混凝土的配制与应用研究

作　者: 田景松
导　师: 覃维祖；杨荣俊
学　校: 清华大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 铁尾矿砂资源化利用特细砂混合砂工程应用
分类号: TU528
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

北京地区一种工业副产品——铁尾矿砂,堆存量巨大且还在迅速增加,各尾矿库即将库满,对环境保护构成巨大威胁。本课题以铁尾矿砂在大宗使用的混凝土中作为细集料应用,使其实现资源化利用为题开展研究。通过大量试验研究工作,获得如下成果:1)铁尾矿砂属于特细砂,直接作为细集料配制水泥混凝土在技术上存在困难,通过借鉴特细砂混凝土低砂率的配制规律,同时采取适当掺加引气剂和调整矿物掺合料掺入比例等技术措施按照颗粒级配理论合理设计配合比,就可以克服该困难,配制出工作性能和力学性能符合要求的铁尾矿砂混凝土。2)将铁尾矿砂与机制砂混合组成混合砂,按照颗粒级配理论合理调整铁尾矿砂与机制砂的混合比例,也配制出工作性能和力学性能及耐久性能能够满足现代施工技术要求的不同强度等级的混凝土;铁尾矿砂与机制砂的混合比例与混凝土强度等级存在一定对应关系。3)铁尾矿砂优化配制的铁尾矿砂混凝土和铁尾矿混合砂混凝土颗粒级配曲线符合Bolomey曲线(n=0.27,A=-4～8)。4)铁尾矿砂配制的C50自密实混凝土用于预制箱梁的工程应用实例及大量的C10～C50混凝土用于民用建筑的工程应用实例,表明铁尾矿砂配制的混凝土可以应用于不同种类的混凝土结构。5)铁尾矿砂中细粉主要是石粉,石粉在混凝土中的作用与天然砂中泥粉存在很大区别。初步提出铁尾矿砂的质量控制适宜的指标,主要包括细粉含量。铁尾矿砂在混凝土中的试验研究成果,已经指导铁尾矿砂在预拌混凝土中成功应用,目前已经应用约30万吨,工程应用效果良好;其中铁尾矿砂配制铁尾矿砂混凝土遵循的规律和采用的技术措施、铁尾矿砂与机制砂不同混合比例对应相应强度等级铁尾矿混合砂混凝土的规律对于铁尾矿砂配制混凝土的配合比设计、质量控制、工程应用具有指导意义;铁尾矿砂质量控制指标的提出为铁尾矿砂生产加工企业生产工艺、预拌混凝土企业的原材料指标控制提供了详尽的参数。铁尾矿砂的资源化利用不仅对减轻铁尾矿对于环境的危害、缓解天然砂短缺对于混凝土行业的冲击起到积极作用,还对其它金属尾矿的资源化利用具有借鉴意义。

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摘要 3-4Abstract 4-9第1章引言 9-14 1.1 研究背景和必要性 9-12 1.2 研究内容 12-14第2章铁尾矿砂材料性能研究 14-23 2.1 资源状况调查 14-16 2.2 化学成分、矿物成分分析 16-19 2.3 作为混凝土细集料的试验分析 19-22 2.4 本章小结 22-23第3章铁尾矿砂配制混凝土研究方案、研究方法 23-26 3.1 研究方案 23-24 3.2 研究方法 24-26第4章铁尾矿砂在混凝土中的应用技术研究 26-62 4.1 试验原材料 26-28 4.2 铁尾矿砂应用技术路线的研究 28 4.3 铁尾矿砂混凝土试验研究 28-36 4.3.1 配合比设计设计参数要求 29 4.3.2 松散堆积密度试验 29-31 4.3.3 设计铁尾矿砂混凝土配合比 31 4.3.4 工作性能和力学性能 31-32 4.3.5 配合比优化 32-36 4.4 铁尾矿混合砂混凝土试验研究 36-44 4.4.1 配合比设计参数要求 37 4.4.2 配合比设计方法 37-38 4.4.3 基准混凝土配合比设计步骤 38 4.4.4 混凝土配合比设计 38-43 4.4.5 工作性能 43 4.4.6 力学性能 43-44 4.5 混凝土全级配曲线研究 44-57 4.5.1 传统理想级配曲线介绍 44-47 4.5.2 铁尾矿砂混凝土级配曲线研究 47-51 4.5.3 铁尾矿混合砂混凝土级配曲线研究 51-57 4.6 铁尾矿混合砂混凝土与天然砂混凝土的对比分析 57-60 4.6.1 配合比 58 4.6.2 工作性能和力学性能 58 4.6.3 颗粒级配曲线分析 58-59 4.6.4 成本分析 59-60 4.7 高强度等级(>C60)混凝土试验研究 60-61 4.8 本章小结 61-62第5章铁尾矿砂配制的混凝土的基本性能研究 62-79 5.1 混凝土的外观颜色、容重等 63 5.2 工作性能 63-64 5.3 力学性能 64-66 5.4 抗氯离子渗透性能 66-71 5.4.1 氯离子扩算系数（RCM 方法）试验 66-68 5.4.2 库仑电量试验 68-71 5.5 抗碳化性能 71-73 5.6 抗冻融性能 73-75 5.6.1 非引气混凝土 73-74 5.6.2 引气混凝土 74-75 5.7 干缩性能 75-77 5.8 混凝土碱骨料反应AAR 判定 77-78 5.9 本章小结 78-79第6章铁尾矿砂配制混凝土的工程应用研究 79-92 6.1 铁尾矿砂配制混凝土的中试方案 79 6.2 铁尾矿砂质量情况概述 79-81 6.3 配合比设计思路 81 6.4 工程应用及评定分析 81-90 6.4.1 普通民建工程 81-83 6.4.2 自密实混凝土在预制箱梁混凝土的应用 83-90 6.5 本章小结 90-92第7章铁尾矿砂质量控制与混凝土配合比设计研究 92-97 7.1 铁尾矿砂原材料质量控制指标 92-95 7.1.1 混凝土试验 92-95 7.2 混凝土配合比设计 95-97第8章研究结论及展望 97-100 8.1 研究结论 97-98 8.2 展望 98-100参考文献 100-103致谢 103-104附录A 铁尾矿混合砂混凝土基准配合比 104-106附录B 铁尾矿混合砂混凝土基准配合比的工作性能、力学性能试验数据 106-108附录C 混合砂理想级配颗粒分布与实测曲线颗粒分布 108-109附录D 铁尾矿砂混凝土砂石理想级配曲线与实测颗粒分布曲线（砂率＝40%) 109-111附录E 铁尾矿混合砂混凝土砂石理想级配曲线颗粒级配分布 111-113附录F 原材料颗粒粒径分布 113-114附录G 混凝土全级配理想级配曲线颗粒粒径分布与实测颗粒粒径分布 114-116个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 116

铁尾矿砂混凝土的配制与应用研究

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