铁尾矿粉泡沫混凝土的制备及其性能的研究

论文摘要

本文主要针对掺入铁尾矿粉的泡沫混凝土做了各方面性能的研究,铁尾矿粉粒径经过筛洗后选择小于0.3mm,泡沫混凝土发泡剂使用了自行配置的松香胶发泡剂。本文中使用的松香胶发泡剂是自行合成,发泡方法机理为物理发泡,因此发泡效果受搅拌机转速的影响较大。本文测定了发泡剂在搅拌机不同转速下的发泡倍数、1小时泡沫沉降距离和1小时泌水量,对松香胶发泡剂各项指标和性能都有了一定了解和掌握。通过对松香胶发泡剂的各项性能的研究,认为松香胶发泡剂适合在施工现场浇注。在对铁尾矿粉泡沫混凝土的研究中,对相同表观密度下不同水灰比的铁尾矿泡沫混凝土进行了实验研究。实验结果表明,水灰比对泡沫混凝土的影响与普通混凝土有着显著的区别,普通混凝土的强度是随着水灰比的增大而减小,而泡沫混凝土的强度却随着水灰比的增大而略有提高,但是泡沫混凝土的水灰比是存在一个合适的范围,当水灰比超过一定数值的时候,其强度会随着水灰比的增大而降低,因为过分增大水灰比必然会导致硬化体强度的降低。容重相近的铁尾矿粉泡沫混凝土随着水灰比的增大,其吸水率也逐渐增加。这是由于随着水灰比的增大,铁尾矿粉泡沫混凝土中含有的毛细孔和凝胶孔也随着增多,从而使孔隙率有所增加,改变了其孔结构。铁尾矿粉的掺入,明显提高了泡沫混凝土的抗压强度和抗折强度,随着铁尾矿粉掺入量的增加,泡沫混凝土的抗压与抗折强度随之增大,但是当铁尾矿粉掺入量达到85%的时候,抗压与抗折强度达到最大值,随着铁尾矿粉掺量的继续增加,抗压与抗折强度呈下降趋势。铁尾矿粉泡沫混凝土表观密度的大小影响着其强度、吸水率以及导热系数。铁尾矿粉泡沫混凝土的抗压强度随着表观密度的增大而增大,当表观密度为400级时,7d、28d的抗压强度分别为0.7MPa、1.2MPa,当表观密度为900级时7d、28d的抗压强度分别增大为3.6MPa、5.1MPa。表观密度较低的泡沫混凝土在生产时引进的气泡较多,水泥及掺合料所占比重较小,因此表现了比较高的吸水率；而表观密度较高的泡沫混凝土,在生产时引进的气泡较少,水泥及其他组分材料所占比重较大,所以降低了其吸水率。铁尾矿粉泡沫混凝土的导热系数随着其表观密度的增加而增大,表观密度越小其导热系数就越小,保温隔热性能就越好。本文通过适量的掺入聚丙烯纤维来提高铁尾矿粉泡沫混凝土的抗裂性能。当掺入量为0.1%时,开裂指数降低了40%,而当聚丙烯纤维的掺量提高到0.4%时,开裂指数可降低76%,这说明聚丙烯纤维可有效的阻止铁尾矿粉泡沫混凝土的开裂。本文还将表观密度小,导热系数低的EPS颗粒,经过改性后添加到铁尾矿粉泡沫混凝土中,可以有效的提高铁尾矿粉泡沫混凝土的抗压强度,降低其导热系数。当EPS颗粒的掺入量为0.5%时,铁尾矿粉泡沫混凝土的7d、28d抗压强度可分别提高19%、23%,导热系数可降低23%,当EPS颗粒掺入量超过0.5%的时候,抗压强度则开始降低。同时,EPS颗粒弹性模量较大的特点使铁尾矿粉泡沫混凝土的抗震性能得到提高。除此之外,为了提高铁尾矿粉泡沫混凝土的性能,本文还掺入了适量的外加剂。实验结果表明,当减水剂掺量为0.7%的时候,铁尾矿粉泡沫混凝土7d、28d抗压强度分别提高了38%、25%。同时早强剂和速凝剂与减水剂的配合使用,提高了铁尾矿粉泡沫混凝土的凝结硬化时间和早期强度,3d抗压强度提高了2倍以上,7d抗压强度提高了59%。本文在对不同表观密度的铁尾矿粉泡沫混凝土进行25次冻融循环后,表观密度400级的试块,质量损失率为4.8%,强度损失率为18.2%,表观密度900级的试块,质量损失率为2.3%,强度损失率为3.6%。由此分析,铁尾矿粉泡沫混凝土表观密度越大直,其质量和强度的损失率就越小。最后,通过扫描电子显微镜对铁尾矿粉泡沫混凝土的微观结构进行了分析。铁尾矿粉泡沫混凝土孔径大小、孔的形貌特征随着吸水率、表观密度的变化而变

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 尾矿目前存在的问题及解决途径
• 1.2 铁尾矿的化学组成
• 1.3 国内外铁尾矿的综合利用现状
• 1.3.1 国内铁尾矿的综合利用现状
• 1.3.2 国外铁尾矿的综合利用现状
• 1.4 泡沫混凝土概述
• 1.5 泡沫混凝土的性能
• 1.5.1 泡沫混凝土的物理性能
• 1.5.2 泡沫混凝土的特点
• 1.6 泡沫混凝土的国内外研究现状
• 1.6.1 国内泡沫混凝土的应用现状
• 1.6.2 国外泡沫混凝土的应用现状
• 1.7 本课题的研究意义
• 1.8 本课题的研究目标和内容
• 1.8.1 研究目标
• 1.8.2 主要研究内容
• 第2章 实验原材料及研究方法
• 2.1 实验原材料及性能
• 2.1.1 水泥
• 2.1.2 铁尾矿粉
• 2.1.3 松香
• 2.1.4 骨胶
• 2.1.5 聚丙烯纤维
• 2.1.6 聚苯乙烯泡沫颗粒
• 2.1.7 减水剂
• 2.1.8 早强剂、速凝剂
• 2.1.9 HTD-1型复合发泡剂
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 发泡剂的合成
• 2.2.2 泡沫的制备
• 2.2.3 发泡剂性能检验
• 2.2.4 力学性能试验
• 2.2.5 干表观密度和吸水率试验
• 2.2.6 导热系数试验
• 2.2.7 开裂性能试验
• 2.2.8 抗冻性试验
• 第3章 实验结果与讨论
• 3.1 松香胶发泡剂
• 3.1.1 松香胶发泡剂的发泡机理
• 3.1.2 搅拌机转速对松香胶发泡剂发泡效果的影响
• 3.1.3 泡沫不稳定性的表现
• 3.2 水灰比对铁尾矿粉泡沫混凝土性能的影响
• 3.2.1 水灰比对铁尾矿粉泡沫混凝土抗压强度的影响
• 3.2.2 铁尾矿粉泡沫混凝土水灰比与吸水率的关系
• 3.3 铁尾矿粉掺量对泡沫混凝土力学性能的影响
• 3.4 表观密度对铁尾矿粉泡沫混凝土性能的影响
• 3.4.1 铁尾矿粉泡沫混凝土表观密度与力学性能的关系
• 3.4.2 铁尾矿粉泡沫混凝土表观密度与吸水率的关系
• 3.4.3 铁尾矿粉泡沫混凝土表观密度与导热系数的关系
• 3.5 聚丙烯纤维对铁尾矿粉泡沫混凝土开裂性能的影响
• 3.6 EPS颗粒对铁尾矿粉泡沫混凝土的影响
• 3.6.1 EPS颗粒对铁尾矿粉泡沫混凝土抗压强度的影响
• 3.6.2 EPS颗粒对铁尾矿粉泡沫混凝土导热系数的影响
• 3.7 外加剂对铁尾矿粉泡沫混凝土的影响
• 3.7.1 减水剂对铁尾矿粉泡沫混凝土抗压性能的影响
• 3.7.2 早强剂、速凝剂对铁尾矿粉泡沫混凝土性能的影响
• 3.8 铁尾矿粉泡沫混凝土抗冻性的研究
• 3.9 铁尾矿粉泡沫混凝土微观结构的分析
• 3.9.1 铁尾矿粉泡沫混凝土的微观结构特征
• 3.9.2 水灰比对铁尾矿粉泡沫混凝土孔结构的影响
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢