鐵尾礦砂

主要起草單位：北京建筑材料質量監(jiān)督檢驗站、北京建筑大學、北京建筑材料科學研究總院有限公司、同濟大學、中國礦業(yè)大學（北京）、北京中聯(lián)新航混凝土有限公司、棗莊中聯(lián)混凝土有限公司、北京威克冶金有限責任公司、豐寧滿族自治縣晶環(huán)新型材料加工有限公司等。

主要起草人：檀春麗、杜小滿、侯云芬、孔祥榮等。 2100433B

2014年12月5日，《鐵尾礦砂》發(fā)布。

2015年10月1日，《鐵尾礦砂》實施。

全書共分為6章，內容主要包括緒論、特細鐵尾礦砂砌筑材料試驗研究、特細尾礦砂混凝土試驗研究、特細鐵尾礦砂橡膠粒混合料試驗研究、特細鐵尾礦砂纖維穩(wěn)定土試驗研究、特細鐵尾礦砂的固化機理及工程應用分析。

本書可作為高等學校建筑材料工程、土木工程、礦業(yè)工程專業(yè)科研人員的參考用書，也可供相關領域的研究人員閱讀使用。

1緒論3

1.1特細鐵尾礦砂綜合利用研究背景1

1.2特細鐵尾礦砂綜合利用研究現(xiàn)狀2

1.3特細鐵尾礦砂綜合利用存在的問題4

1.4主要研究內容5

1.4.1研究方法5

1.4.2研究內容5

2特細鐵尾礦砂砌筑材料試驗研究7

2.1概述7

2.2特細鐵尾礦砂砌筑材料配合比設計8

2.2.1試驗原材料8

2.2.2試驗設備10

2.3摻石灰粉煤灰的特細尾礦砂砂漿力學性能試驗11

2.3.1試驗方案設計11

2.3.2試件制作及試驗方法13

2.3.3試驗結果分析14

2.4特細尾礦砂砂漿的耐久性試驗16

2.4.1試件外觀變化描述17

2.4.2破壞機理分析18

2.4.3質量損失分析19

2.4.4抗壓強度和抗折強度分析21

2.5磚砌體的局部承載試驗研究21

2.5.1尾礦磚成型與養(yǎng)護21

2.5.2尾礦磚抗壓抗折強度測定及計算22

2.5.3尾礦磚與砂漿黏結強度測定23

2.5.4尾礦磚砌體局部承載力試驗24

2.5.5試驗結果分析25

2.6摻廢玻璃特細尾礦砂砂漿的力學性能試驗28

2.6.1試驗方案28

2.6.2試驗過程及結果分析29

2.6.3雙摻廢玻璃-尾礦砂漿試驗結果分析36

2.7廢玻璃-特細尾礦砂砂漿的耐久性試驗39

2.7.1試驗方案39

2.7.2硫酸鈉溶液侵蝕試驗數(shù)據與分析39

2.7.3氯化鈣溶液侵蝕試驗數(shù)據與分析42

2.7.4廢玻璃-尾礦砂漿的凍融循環(huán)試驗44

2.7.5廢玻璃-尾礦砂砂漿的抗?jié)B性能試驗47

2.8小結50

3特細尾礦砂混凝土試驗研究52

3.1概述52

3.2特細尾礦砂混凝土試驗方案52

3.2.1試驗原材料52

3.2.2試驗方案設計53

3.3特細尾礦砂混凝土試驗53

3.3.1試驗要求及步驟53

3.3.2抗壓強度試驗結果54

3.3.3劈裂抗拉試驗結果56

3.3.4彈性模量數(shù)據處理58

3.3.5齡期對特細尾礦砂混凝土強度的影響59

3.4小結60

4特細鐵尾礦砂-橡膠粒混合料試驗研究62

4.1概述62

4.2試驗研究方案63

4.2.1原材料的物理性質指標63

4.2.2試驗原理與步驟63

4.3廢橡膠-尾礦砂穩(wěn)定土力學特性試驗64

4.3.1試件的制備及試驗方法64

4.3.2試驗結果分析65

4.3.3廢橡膠-尾礦砂穩(wěn)定土的抗剪強度指標

及強度機理分析70

4.4廢橡膠-尾礦砂穩(wěn)定土的滲透試驗75

4.4.1廢橡膠-尾礦砂穩(wěn)定土的滲透特性75

4.4.2圍壓對滲透系數(shù)的影響規(guī)律76

4.4.3軸向應力對滲透系數(shù)的影響規(guī)律79

4.4.4孔隙比對滲透系數(shù)的影響規(guī)律81

4.4.5試驗條件對滲透系數(shù)的影響規(guī)律82

4.5小結82

5特細鐵尾礦砂纖維穩(wěn)定土試驗研究84

5.1概述84

5.2無側限抗壓性能試驗84

5.2.1試驗方案84

5.2.2試樣制備與加載過程86

5.2.3數(shù)據處理與分析86

5.3直接剪切試驗96

5.3.1試驗方案96

5.3.2試樣制備與加載過程96

5.3.3試驗破壞現(xiàn)象97

5.3.4試驗數(shù)據處理與分析98

5.4劈裂抗拉試驗100

5.4.1試驗方案100

5.4.2試件制備與試驗步驟101

5.4.3試驗數(shù)據處理與分析101

5.5三軸剪切試驗105

5.5.1試驗方案105

5.5.2試件制備與加載106

5.5.3試驗現(xiàn)象106

5.5.4試驗數(shù)據處理與曲線繪制分析106

5.6小結108

6特細鐵尾礦砂的固化機理及工程應用分析110

6.1概述110

6.2特細鐵尾礦砂的固化機理分析110

6.2.1特細尾礦砂與膠凝材料的作用機理110

6.2.2掃描電鏡實驗方案111

6.2.3微觀結構分析112

6.3水泥穩(wěn)定特細鐵尾礦道路基層模擬分析117

6.3.1水泥穩(wěn)定尾礦砂作道路基層參數(shù)選取117

6.3.2水泥穩(wěn)定尾礦砂作道路基層數(shù)值模擬118

6.3.3外界環(huán)境因素對尾礦砂道路面層的影響研究120

6.3.4外界環(huán)境因素對尾礦砂道路基層的影響研究124

6.4水泥穩(wěn)定特細尾礦道路基層工程應用126

6.5小結127

參考文獻128 2100433B

工業(yè)鐵尾礦砂與磷石膏無機混合料路用，可消納大宗工業(yè)固體廢棄料，節(jié)約土體資源，實現(xiàn)高效性能與綠色環(huán)保的統(tǒng)一。采用室內單元體宏觀效應試驗、細微觀結構試驗方法，結合多元組分緊密堆積理論、細觀圖像數(shù)字處理技術與分形理論分析方法，開展了鐵尾礦多元混合料系統(tǒng)的物理化學活性疊加效應與堿鹽復合激發(fā)研究。 以鐵尾礦砂（T）石灰（L）堿性激發(fā)系統(tǒng)L-T為對象，揭示了鐵尾礦砂似粉煤灰（F）的化學活性，致密咬合嵌固物理效應更優(yōu)的物化活性特征；確定高液限黏土（Cs）低劑量石灰系統(tǒng)（L-Cs）的水理性質與組織改善的“改性點”特征組分L3%與3d改性周期；重點闡述了鐵尾礦砂LCS-T系統(tǒng)改性含結合水物料填充與微集料約束疊加增強效應，LCS-T半剛性材料性能優(yōu)于傳統(tǒng)二灰土。 分析了工業(yè)廢棄料磷石膏（P）替代硫酸鈉硫酸鹽激發(fā)相容機制，提出了礦物集料（A）硫酸鹽增強堿性激發(fā)穩(wěn)定材料（LA-TP）。提出了二重分形分布相對維數(shù)?D，結合細觀結構特征CT成像技術，揭示了系統(tǒng)（LA-TP）級配細微變化的致密堆積特征，提出了F2.35=8%系統(tǒng)致密與組構妥洽最佳；闡明了硫酸鹽激發(fā)結晶填充密實、“顯微加筋”組織改善及系統(tǒng)水理性質變化規(guī)律，強調了系統(tǒng)（水泥）高效堿性激發(fā)灰結效應的組分配伍禁忌原則，提出了硫酸鹽增強堿性激發(fā)材料系統(tǒng)增強與改性雙控分步穩(wěn)定機理。 采用高效活性激發(fā)劑（2%水泥）對鐵尾礦砂表面進行集料活化（TEC），二次混配成（SLCs-CT）系統(tǒng)，對比分析普通混配系統(tǒng)及SLCs-T系統(tǒng)的微結構，揭示了TEC表面活化對界面微結構改善、產物（CSH，AFt）分布特征及其水化反應進程的影響規(guī)律，建立了SLCs-CT系統(tǒng)的水化反應模型。采用宏觀強度試驗，揭示TEC表面活化的集料膠結與集料約束耦合“骨架支撐”效應。采用TCLP和Tank淋濾試驗對系統(tǒng)應用的環(huán)境安全進行評價。 項目研究成果為低成本、節(jié)能、綠色路用材料研發(fā)、組分設計等提供了理論基礎與技術支撐。 2100433B