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铁尾矿基多固废混凝土耐酸侵蚀性能研究
作者(Author)：刘文亮,张延年,顾晓薇,于洋,韩东,姜大伟
关键词(KeyWords)：铁尾矿, 钢渣, 脱硫灰, 混凝土, 酸侵蚀, 抗压强度
摘要(Abstract)：为提高混凝土材料的耐酸侵蚀性能，同时实现大宗固废的综合利用，以铁尾矿、钢渣及脱硫灰为掺合料，铁尾矿砂及铁尾矿废石为骨料制备混凝土试块，研究了水泥替代率及水胶比对混凝土试块28 d抗压强度及酸侵蚀60 d后抗压强度、质量损失、表观劣化及中性化深度的影响。结果表明：①当水胶比一定、水泥替代率为10%时，混凝土试块28 d的抗压强度最高，且高于纯水泥混凝土试块的抗压强度；当水泥替代率一定、水胶比为0.42时，混凝土试块28 d的抗压强度最高。②当水胶比一定、水泥替代率大于15%时，酸侵蚀60 d后的混凝土试块表现出较强的耐酸侵蚀性能；当水泥替代率一定、水胶比小于0.45时，酸侵蚀60 d后的混凝土试块表现出较强的耐酸侵蚀性能。③当水胶比一定、水泥替代率为30%时，达到最小的质量损失；当水泥替代率一定、水胶比为0.42时，达到最小的质量损失；且均小于纯水泥混凝土试块的质量损失。④复合掺合料体系使得混凝土的内部结构致密、孔隙细化，有效地阻碍了醋酸溶液对混凝土的侵蚀，降低了混凝土试块的中性化深度。总体上看，铁尾矿、钢渣、脱硫灰进行复掺制备混凝土，具有优于纯水泥混凝土的耐酸侵蚀性能。
铁尾矿—磷渣—脱硫灰三元固废混凝土抗压性能研究
作者(Author)：杨道魁,张延年,顾晓薇,陈昊,韩东,贾子涛
关键词(KeyWords)：固废资源化, 三元体系, 铁尾矿, 磷渣, 脱硫灰, 抗压强度
摘要(Abstract)：为实现铁尾矿固废材料的再生利用，提高工业固废利用率，以铁尾矿、磷渣、脱硫灰作为掺合料部分代替水泥制备混凝土，研究三元体系下钙相固废与铁尾矿协同作用对混凝土抗压强度的影响，测试不同水胶比、铁尾矿研磨时间、掺合料掺量及掺合料比例对混凝土抗压强度的影响。结果表明，混凝土抗压强度与水胶比呈正相关关系，机械研磨提高了铁尾矿的比表面积，有利于铁尾矿表面与自由水发生水化反应，30%掺量混凝土后期抗压强度较20%掺量下降不大，在铁尾矿比表面积为1 589.3 m2/kg，铁尾矿、磷渣、脱硫灰分别占胶凝材料的6%、16%、8%时制备的混凝土抗压强度最高，28 d抗压强度达到40.9 MPa。通过采用压汞法（MIP）和背散射电子成像技术（BSE）研究了混凝土的微观结构，结果表明，掺合料的掺入优化了混凝土的孔隙结构，促进了界面过渡区的发展。铁尾矿、磷渣、脱硫灰三元体系在30%掺量下对混凝土强度影响较小，可代替水泥制备混凝土。
以铁尾矿为主的多元固废混凝土抗压性能与微观结构研究
作者(Author)：杨博涵,张延年,顾晓薇,崔长青,韩东,闫飞
关键词(KeyWords)：铁尾矿, 煤矸石, 抗压强度, 孔结构, 水化进程
摘要(Abstract)：为实现铁尾矿、煤矸石等固废再利用，降低混凝土水泥用量，并缓解铁尾矿单独作为混凝土掺合料对抗压性能的不利影响，以铁尾矿-煤矸石-粉煤灰为复合掺合料，考察了复合掺合料掺量和配比对混凝土抗压强度及微观结构的影响。结果表明：①复合掺合料的掺入降低了混凝土的抗压强度，掺量为20%时对后期抗压强度影响较小，28 d抗压强度可达42.1 MPa，达到C40混凝土标准；掺量为30%时28 d抗压强度最高可达38.4 MPa。②铁尾矿材料活性较低，单独作为掺合料劣化了混凝土抗压性能，但其具有填充效应以及分散作用；粉煤灰和煤矸石都具有一定的火山灰活性，粉煤灰活性较高且具有滚珠效应，对混凝土抗压强度的贡献高于煤矸石；铁尾矿与粉煤灰、煤矸石协同作用缓解了铁尾矿单独作为掺合料对混凝土抗压性能的劣化，最优掺入比例为1∶2∶2。③掺量为20%的复合掺合料促进了界面过渡区附近的水泥水化，但劣化了整体孔结构，掺量为30%的复合掺合料优化了混凝土孔结构，明显降低了界面过渡区的孔隙率，但对水泥水化产生了消极影响。研究结果表明，复合掺合料改变了界面过渡区的孔隙率和水化进程，平衡界面过渡区的孔结构和水化进程是提高混凝土宏观强度的关键。
极细高硅型铁尾矿制备超高性能混凝土研究
作者(Author)：顾晓薇,徐建宇,贾泽藩,韩继宝,陈亮霄,阿如日
关键词(KeyWords)：高硅型铁尾矿, 最紧密堆积理论, 超高性能混凝土, 力学性能
摘要(Abstract)：基于骨料堆积理论和颗粒最紧密堆积理论，利用辽宁地区的高硅型铁尾矿砂替代天然河砂制备绿色新型超高性能混凝土（UHPC），并针对其浆体性能和力学性能开展了研究。结果表明，随着铁尾矿砂替代量的增大，UHPC浆体的流动性逐渐降低，含气量逐渐增大；UHPC试件的抗折强度随着掺量的增大有所上升，但7 d抗压强度随着铁尾矿砂掺量的增大而减小，而28 d龄期的抗压强度随着铁尾矿掺量的增大而增大，并在40%时达到最大值。
基于不同机械活化方式的二元固废混凝土抗压性能研究
作者(Author)：王凤丹,胥孝川,顾晓薇,张延年,张信龙,王青
关键词(KeyWords)：混凝土, 铁尾矿, 粉煤灰, 二元掺合料, 抗压强度
摘要(Abstract)：为了改善二元固废混凝土的抗压性能，基于不同机械活化方式研究了铁尾矿-粉煤灰复合掺合料对二元固废混凝土抗压性能的影响，并采用X射线衍射、扫描电镜和热重分析等检测手段探究了铁尾矿-粉煤灰复合掺合料混凝土抗压强度增强的水化机理。当采用先掺后磨的机械活化方式时，铁尾矿-粉煤灰复合掺合料的混凝土抗压强度增强效果最明显，28 d龄期可达70.6 MPa。不同机械活化方式导致水化产物结构不同，同时改变了掺合料参与二次水化反应的程度；采用先掺后磨的机械活化方式，能促进水泥熟料的进一步水化，消耗更多Ca(OH)2参与二次水化反应，生成更多更致密的网状C—S—H凝胶。从混凝土抗压强度及混凝土胶凝材料的水化硬化机理来看，采用先掺后磨的机械活化方式活化效果更优，利于二元固废混凝土的强度发展。
铁尾矿砂水泥砂浆抗压强度及微观结构分析
作者(Author)：王营,顾晓薇,张延年,殷士奇,胥孝川,王青
关键词(KeyWords)：铁尾矿砂水泥砂浆, 颗粒形态, 破坏形态, 抗压强度, 微观结构
摘要(Abstract)：为研究铁尾矿砂掺入量对水泥砂浆抗压强度及微观结构的影响，采用高硅型铁尾矿废石破碎而来的铁尾矿砂，以不同质量铁尾矿砂等比例代替天然河砂配制水泥砂浆进行抗压试验。对比铁尾矿砂与天然河砂在组成成分、粒形、粒径、级配分布上的差异，分析铁尾矿砂与天然河砂比例不同时水泥砂浆立方体试件的破坏形态以及抗压强度。并使用扫描电子显微镜（SEM）着重分析完全替代下铁尾矿水泥砂浆与天然河砂水泥砂浆的细骨料与水泥胶体的交界面形态及水化产物微观形貌。结果表明：所用铁尾矿砂SiO2含量较高，属于高硅型铁尾矿，由于机制原因造成其多棱角且表面粗糙。替代率对铁尾矿水泥砂浆立方体试件破坏形态没有显著影响，不同替代率下铁尾矿水泥砂浆力学性能均优于天然河砂水泥砂浆。铁尾矿砂的加入会导致水泥砂浆内部结构劣化，但由于铁尾矿砂多棱角、表面粗糙与水泥胶体的机械咬合力较大，而且高硅型铁尾矿砂自身强度较高，弥补了由于结构劣化造成的力学性能损失，使铁尾矿水泥砂浆的基本力学性能仍能满足要求。
钢渣基多固废掺合料制备水泥砂浆及其力学性能研究
作者(Author)：王宏宇,顾晓薇,张延年,胥孝川,王青
关键词(KeyWords)：钢渣粉, 矿物掺合料, 水泥砂浆, 抗压强度, 活性指数
摘要(Abstract)：为解决钢渣粉作为单一掺合料的活性指数低的问题，将钢渣与粉煤灰、锂渣、磷渣复掺制备钢渣基多固废水泥砂浆。通过力学性能测试，讨论掺合料配合比对二元、三元钢渣基多固废掺合料活性的影响。利用XRD、SEM手段对典型掺合料水化产物及微观形貌进行分析。结果表明：钢渣早期和后期均表现出较低的活性，锂渣具有良好的早期活性，而磷渣早期强度较差；二元掺合料中钢渣-锂渣活性最高且大于两者单掺，钢渣、锂渣在碱性环境下发生水化并提供不同的活性组分，有利于砂浆强度的提升；三元掺合料中钢渣-磷渣粉-锂渣复掺比例为5∶1∶4时，砂浆抗压强度最高，28 d砂浆抗压强度37.21 MPa。钢渣、锂渣发生水化反应的同时，磷渣中硅酸盐玻璃体在碱性环境激发下解离出活性SiO2，生成了更多的C—S—H等水化产物，三者具有一定耦合作用。
钢渣—脱硫灰基全固废胶凝材料及其砂浆界面过渡区的研究
作者(Author)：孙睿,王栋民,房中华,吴亚男,张双成,康立中,吕南
关键词(KeyWords)：烧结烟气脱硫灰, 粉煤灰, 铁尾矿, 矿相调整, 化学激发, 水化硅酸钙（C—S—H）
摘要(Abstract)：为提高冶金行业伴生固废的资源化利用率，将钢渣粉与烧结烟气脱硫灰复配组成全固废胶凝材料，添加粉煤灰调整其硅铝矿相组成，取三异丙醇胺（Triisopropanolamine,TIPA）作为激发剂，首先对净浆的力学性能、水化产物组成、水化产物微形貌和孔结构以及水化放热表征分析，探究矿相调整与化学激发对钢渣—脱硫灰基全固废胶凝材料水化硬化过程的影响规律。然后采用铁尾矿砂与上述胶凝材料制备全固废砂浆，考察砂浆力学性能发展规律，并探究全固废胶凝材料与固废骨料之间界面过渡区的特征。结果表明：单掺20%的粉煤灰明显促进水化硅酸钙（C—S—H）生成，使净浆14 d抗压强度提升1.86倍，但粉煤灰掺量增大至50%则对3、7 d的强度不利；单独使用TIPA激发则可帮助净浆3 d抗压强度从0.52 MPa提升至11.44 MPa，借助TIPA对铁离子的络合作用，可促进高掺量（50%）粉煤灰的全固废胶凝材料的水化，3 d抗压强度可达3.69 MPa；钢渣—脱硫灰全固废砂浆界面过渡区内Ca(OH)2生长在C—S—H骨架中而不与骨料直接接触，矿相调整后界面过渡区出现了垂直生长在骨料表面的钙矾石。
高硅型铁尾矿砂蒸压加气轻质混凝土的制备及其性能研究
作者(Author)：顾晓薇,王屾宇,刘剑平,宁宝宽,刘朋,张延年
关键词(KeyWords)：高硅型铁尾矿, 蒸压加气轻质混凝土, 混合比例, 水胶比, 流动性, 抗压强度, 干体积密度, 水化产物
摘要(Abstract)：为寻找高成本硅质骨料的替代品并提高高硅型铁尾矿砂利用率，以高硅型铁尾矿砂与粉煤灰复掺替代硅砂制备蒸压加气轻质混凝土（ALC）试件，分析了铁尾矿砂/粉煤灰混合比例及水胶比对蒸压加气轻质混凝土性能的影响规律，并采用XRD及SEM等手段对水化产物和微观结构进行分析。结果表明：随着铁尾矿砂占比的增大，试件的干体积密度逐渐增大，抗压强度先增大后降低；随着水胶比的增大，试件的干体积密度和抗压强度逐渐降低。当铁尾矿砂、粉煤灰、水泥、石灰及脱硫石膏质量比为62.8∶9.0∶16.9∶8.9∶2.4时，控制水胶比为1.40，所制备的试件抗压强度为4.15 MPa、干体积密度为576 kg/m3，满足《蒸压加气混凝土砌块》（GB/T 11968—2020）规定的强度等级A3.5、干体积密度等级B06的要求。XRD结果显示主要水化产物为石英、托贝莫来石、硅钙水合物及沸石，SEM分析进一步说明水化形成大量板状的托贝莫来石及少量C—S—H凝胶，良好的网状结构使得承压时不易引起应力集中。
钢渣骨料水工生态框混凝土制备方法及性能研究
作者(Author)：樊俊江,於林锋,王林
关键词(KeyWords)：钢渣骨料, 水工生态框混凝土, 细颗粒, 粗颗粒, 体积取代, 抗压强度, 电通量, 安定性
摘要(Abstract)：未经精细化破碎、筛分处理的钢渣中存在粗、细2种颗粒，单独取代砂或石会造成骨料级配不佳，拌合物和易性下降。为寻找一种适合不同来源钢渣制备水工生态框混凝土的方法，以宝钢钢渣为研究对象，将钢渣骨料分为粗颗粒和细颗粒，分别进行级配分析，据此设计适宜的配合比；对适宜配合比下制备的混凝土试块进行拌合物性能、力学性能、耐久性及安定性测试，分析并确定钢渣骨料在水工生态框混凝土中的最大掺量。结果表明：宝钢钢渣骨料中粗颗粒级配介于5~16 mm连续级配和5~20 mm连续级配之间，与5~25 mm连续级配碎石复配后，可基本满足5~25 mm或5~20 mm连续级配碎石的要求；细颗粒级配不满足Ⅰ区、Ⅱ区或Ⅲ区要求，需要与中砂进行搭配使用，细颗粒取代Ⅱ区天然河砂的比例不宜超过25%，最高取代比例不应超过45%。钢渣与砂石骨料的表观密度差异较大，钢渣骨料取代砂石用于制备水工生态框混凝土时，细颗粒和粗颗粒应按体积百分比分别取代砂和石。以上述方法制备的钢渣骨料水工生态框混凝土试块，混凝土拌合物均具有良好的和易性，混凝土试块28 d抗压强度提升10%~20%，56 d电通量降至700 C以下。但钢渣骨料体积取代比例超过30%时，混凝土试块安定性变差，建议水工生态框混凝土中的钢渣骨料对砂石的最大体积取代比例控制在30%以内。