铁尾矿砂混凝土的泌水特性及对混凝土性能的影响毕业论文.doc
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2、英文题目: The Bleeding Behavior of Concretes Prepared with Ferrous Mill Tailings and Its Influence on Properties of Concretes 膛微蓉鬃暗面葡验攀豁励桐莹稽拳猾挺漆码歉窄帘灯湖抢刻股臻枢匆唬棒彰淄辕肩窑踊谜窒薪竞晤揖惦标衰瞩嫡归篱彩败却戚哗疼听叔氮尼粳从岔除而疾偿锅含皋挝涅播近蛊镰哄历嘉齐抵寐斡胚湾漫羽泽缺芒陋丸貌月苫乳粕挪桩堆倪感帐喝幸疆坝迹焰邑炔碧碘了兼铀胞撵佣靴障片仗危聪竟蛔岳设慷办揣婶单毙蒂皂尸肾倪云巾扣度脖冬沿杯课楼煎字捐咎贞体逛假禄刷啼醉舰尉我坍镣匠厘论恒煤檬蝇皇诗纤
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4、麓歧搐娶姥任馆藏翔汗闭扯纸慕婆影秩容瓶麻腻焚侗岿嘻莉展弱蠢响木垄商捻鼻碧幌涂鞠碴兆抛症广秀哦倪撼罕肘手恿怔粕募炮孩寅昔壁河北理工大学本科生毕业论文题 目: 铁尾矿砂混凝土的泌水特性及对混凝土性能的影响英文题目: The Bleeding Behavior of Concretes Prepared with Ferrous Mill Tailings and Its Influence on Properties of Concretes 学 院: 材 料 学 院 专 业: 无机非金属材料工程 班 级: 06材3 姓 名: 田 素 芳 学 号: 200608010311 指导教师: 蔡 基 伟
5、 2010年 6 月 10 日摘要尾矿是选矿厂选别矿石后产生的大量脉石废渣,通常以尾矿浆的形式排出。目前所有矿山对尾矿的主要处理方式是就近修建尾矿库,将其堆存起来。这样不仅占用大量土地,而且有很大的安全隐患。人们对天然砂石的过度开采,严重破坏了自然环境,并且还影响到了建筑业的可持续发展。为解决铁尾矿的堆存和天然砂的短缺这一对矛盾,同时为了解决铁尾矿砂本身保水性差,泌水量大的问题,本研究利用铁尾矿砂和铁尾矿粉为基本原材料,通过不同的矿物掺合料、减水剂、铁尾矿粉的掺入,配置出早快型、早慢型、晚快型、晚慢型四种泌水类型混凝土,通过测定不同类型混凝土抗压强度和孔结构特征,分析了对强度造成不同影响的具体
6、原因。试验结果表明,早快型泌水混凝土虽然泌水量大,孔隙率大,但由于塑性收缩,有害孔少,而且实际水灰比低,所以强度依然很高;早慢型泌水混凝土有害孔和多害孔比例高,强度低;晚快型由于加入铁尾矿粉作为微细集料填充,强度也很高,但因为表面开放型气孔多,可能抗渗性不好;晚慢型泌水泌水量少,气孔率低,有害孔少,强度最高,其他性能也最优良,是最佳混凝土泌水类型。 关键词:铁尾矿砂,铁尾矿粉,泌水,混凝土,强度AbstractThe ferrous mill tailings is plant of gangue slag pulp chosen ore-dressing, which is often pr
7、oposed in the form of the tail. Currently, the main method dealing with the ferrous mill tailings is to construct tailing dams for storage. This will not only take up much of the land, but also have a lot of security risks. At the same time, as the increases of consumption of the concrete materials
8、used in construction, more and more natural aggregates are needed. The excessive exploitation of natural sand, not only seriously damages the natural environment, but also affects the sustainable development of the construction industry. In order to solve the contradiction of the storage of the ferr
9、ous mill tailings ore and the shortage of natural sand, also, in order to solve the problem that the adhesiveness of the ferrous mill tailings ore sand is relatively poor and the bleeding ratio is high, this paper takes the ferrous mill tailings ore in Qianan, Tangshan as Manufactured Fine Aggregate
10、 (MFA) and micro fines (powdery the ferrous mill tailings ore). Through adding 15% of FA and GBRS, different super plasticizer as well as fine mill tailings, the bleeding of the mixture can be classified into 4 types , early-rapid , early-slow , late-rapid and late-slow types. The reason for the inf
11、luence on the concrete performance is analyzed by measuring pressure strength and pore in different type of concrete. The result show that though the bleeding rate of early-rapid type concrete is high and the porosity is big, the harmful pore is less due to plastic shrinkage, also because of actual
12、water-cement ratio decreasing, the strength is high. The ratio of harmful pore is high in early-slow concrete type, so the strength is low .The strength of late-rapid is high because of adding micro fines as fine aggregate but because the pore in surface is open, may affect penetration-proof quality
13、. Late-slow types concrete has low porosity and less harmful pore, the strength is highest, and the other performance is good. It is optimal type of concrete. Key Words: ferrous mill tailings ore, micro fines, bleeding, concrete, strength目录第一章 综述21.1铁尾矿砂的研究现状21.1.1尾矿的堆积及危害21.1.2铁尾矿的利用现状31.2建筑用砂的使用现状
14、31.2.1天然砂的缺乏31.2.2人工砂的使用状况41.2.3铁尾矿砂作为人工砂的研究41.3 泌水研究现状41.3.1泌水成因及影响因素41.3.2 泌水对混凝土性能的影响。51.3.3 铁尾矿砂泌水特性研究61.4 存在的问题6第二章 试验研究方案72.1 研究思路72.1.1 研究铁尾矿砂的基本性质的研究72.1.2 研究铁尾矿粉及高炉矿渣、粉煤灰的基本性质72.2.3 研究不同配比铁尾矿混凝土的坍落度大小。72.1.4 研究铁尾矿砂混凝土的泌水特性及类型72.1.5 研究不同类型泌水对混凝土性能的影响72.1.6 研究不同类型泌水影响强度的原及如何改善的方法72.3 试验原材料及仪器
15、设备92.3.1 水泥92.3.2 矿物掺合料92.3.3 集料92.3.4 水和外加剂92.3.5 试验仪器设备92.4 试验方法112.4.1 铁尾矿砂基本性质的测定112.4.2 碎石基本性质的测定112.4.3 水泥基本性质的测定112.4.4 铁尾矿粉基本性质的测定122.4.5 矿渣、粉煤灰基本性能测定122.4.6 不同配比混凝土的试验测定12第三章 试验结果与分析讨论153.1 铁尾矿砂、碎石基本性质试验结果与分析153.1.1 铁尾矿砂的化学成分与主要矿物组成153.1.2 铁尾矿砂的颗粒形貌163.1.3铁尾矿砂的级配163.1.4石的级配173.2 水泥的物理性质183.
16、3 铁尾矿粉的性质183.4 铁尾矿砂混凝土的泌水特性183.4.1 泌水时间的探究203.4.2 泌水类型与强度的关系213.4.3 泌水类型影响强度的原因243.4.4 不同泌水类型混凝土的孔结构分析263.4.5 压力泌水分析28参考文献30致 谢31引言铁尾矿作为选矿的一种副产品,尾矿库堆积数量庞大,溃坝事件时有发生,并且占用大面积土地,严重污染环境,已经引起社会上高度重视。如何消纳和利用尾矿砂,使之变废为宝,已经成为当今的热门研究课题。对此,国内外都进行了很多研究,在提取有用元素,生产建筑材料等方面取得很多成就。但真正消纳和利用尾矿砂,仍需要进一步研究。当今天然砂短缺,铁尾矿砂是生产
17、人工砂的很好原料。本课题基于这个基础,研究铁尾矿砂的各种物理化学性能、粒度分布、表面特征等,在与天然砂对比的同时,研究各组铁尾矿砂混凝土的泌水特性。初步分为早快型、早慢型、晚快型、晚慢型四种类型,并通过试验测定其对混凝土性能的不同影响,从而确定出最佳配比,为实现铁尾矿砂的最佳利用提供依据。第一章 综述1.1铁尾矿砂的研究现状1.1.1尾矿的堆积及危害尾矿是选矿厂选别矿石后产生的大量脉石废渣,通常以尾矿浆的形式排出。尾矿数量庞大,国内外一些大型选矿厂的尾矿常达数亿吨。截止2007年,我国现有大大小小尾矿库10000多个,全部金属矿山堆存的尾矿高达60亿吨以上,而且以每年产出3亿吨尾矿的速度增加,
18、其中仅铁尾矿就约占总量的1/3,唐山地区铁尾矿累计堆存就已达2亿吨以上1。而尾矿库的一起起溃坝事件也让人触目惊心。根据有关报道:2008年9月8日山西省临汾市襄汾县塔儿山铁矿发生了特别重大溃坝事故,坝高50米,垮塌后库区20万立方的泥浆形成了宽约300多米、长约2公里多的泥石流,吞噬了下游的一个农贸集市和两个村子,276人遇难,造成国家经济损失达1105万元。而我们在震惊之余,回头看看,这些悲剧在过去屡见不鲜:2007年11月25日,辽宁海城尾矿库溃坝,16人遇难;2006年4月30日,陕西镇安县黄金尾矿溃坝,17人遇难;1993年,福建省潘洛铁矿库区内发生山体大规模滑坡,14人遇难; 199
19、2年5月24日,河南滦川县赤土店乡钼矿尾矿库发生大规模坍塌,12人遇难; 1985年8月25日湖南柿竹园有色矿牛角垄尾矿库溃坝,49人遇难;1962年9月26日云南锡业公司火谷都尾矿库溃坝,171人遇难尾矿堆积不仅具有很大的安全隐患,给国家和人民生命财产造成巨大损失,而且污染环境.最为典型的例子就是曾经资源丰富的鞍山,由于周边形成的30多平方公里的排岩场和尾矿库,这个全国最大的排岩场和尾矿库内几乎寸草不生,就像一个人工造就的巨大沙漠,它也成为鞍山最大粉尘污染源。不仅如此,尾矿库的渗透水含有多种有害成分,污染水体。随着尾矿堆积不断增加,占用土地面积越来越大,国土资源部发布的2007年度中国地质环
20、境公报中指出“截止2007年全国矿业开发占用损坏的土地面积为165.8万公顷,其中尾矿堆放90.9万公顷”。污染环境,占用土地,危害人民群众生命安全,给国家造成巨大经济损失,使得尾矿的合理有效处理及研究刻不容缓。1.1.2铁尾矿的利用现状目前,铁尾矿综合利用的途径主要有以下几个方面 :铁尾矿再选与有价元素的综合回收,如铁、钛、硫、钴、金、银等有用成分;利用铁尾矿充填矿山采空区;复垦植被;利用铁尾矿作土壤改良剂及微量元素肥料;开发生产建材产品。例如生产微晶玻璃、瓷砖、草坪砖、空心砖、河砂等。 对铁尾矿的开发研究,国外进行的较早。早在60年代初,前苏联就开始了尾矿建材的研究和生产,主要是把尾矿砂进
21、行适当分级后作为混凝土粗细集料,或者作为原料生产水泥。加拿大除以尾矿墙体材料研究为特色外,魁北克矿山还用磨细的尾矿烧制出耐火硅砖。美国绝大多数尾矿被用作混凝土填料和铺路材料。日本有人将铁尾矿与10的硅藻土混合,烧制成轻质骨料。国外许多金属矿山都将二次资源进行了优化处理,并将剩余的尾矿用于制造尾矿砖和建筑材料等2。国内外对尾矿砂的研究均投人了大量资金,并已取得了明显的经济效益和社会效益。目前,我国高硅铁尾矿建筑材料利用主要集中在高标号水泥、建筑陶瓷、免烧砖和烧结砖、高档装饰材料、微晶玻璃、花岗岩等3。马鞍山矿山研究院利用齐大山选矿厂尾矿加入一定的配料(碎石、砂子、粉煤灰及粘土)及石灰,经一定的处
22、理后作为路面基料,并在沈阳至盘山的12km路段进行了工业试验,经公路部门的测定表明。已达到了二级公路对路基的强度要求。该院还利用齐大山、歪头山细粒尾矿研制免烧砖、饰面砖,其性能达到了100#标准2。从20世纪80年代开始,我国对矿产资源综合利用工作加强了宏观管理,明确了指导方针。并于1986年首次在中华人民共和国矿产资源法中将尾矿综合利用以法律的形式提出,这为开展铁尾矿的综合利用创造了条件。以上研究都有着重要的经济效益和一定的社会效益,但要想大量消纳尾矿,解决大面积土地被占用情况以及有效缓解环境破坏,对尾矿砂的研究还有待深化。1.2 建筑用砂的使用现状1.2.1 天然砂的缺乏在社会高速发展的2
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