硫铁矿尾砂制备自流平砂浆的性能研究

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1、硫铁矿尾砂制备自流平砂浆的性能研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：陈东平指导教师：刘芳副教授学位类别：工程硕士（材料工程领域）重庆大学材料科学与工程学院二O一五年五月PerformorceofPyriteTailingsPreparedtheSelf-levelingMortarAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByC

2、henDongpingSupervisedbyAsso.Prof.LiuFangSpecialty:ME(MaterialsEngineering)CollegeofMaterialsScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要随着经济的快速发展，天然砂作为最常用的建筑材料之一，在我国一些地区已日益匮乏，而且价格日益攀升。尾矿是各类采矿业在选矿过程中产生的有用目标成分含量最低的组分，各类铁尾矿是各类固体废

3、弃物中排放堆存量最大的尾矿。其有用品位低、排放量大、成分复杂，易对土壤、水资源、空气等产生污染，是当前工业固体废弃物资源循环利用的重点方向。尾砂是尾矿经过选矿后颗粒级配符合用砂要求的资源。砂浆是当今用量最大的建筑材料之一，将废弃的硫铁矿尾砂资源应用到自流平砂浆，是实现固体废弃物资源二次利用的重要途径。据已有的研究表明，尾砂在颗粒形态、级配、强度、耐磨性能方面要优于天然河砂，在相同配比情况下，尾砂中含有少量的超细粉体，这些粉体可以在水泥水化过程中附着到水泥砂浆界面区域，通过微集料效应填充水泥水化过程形成的

4、大量空隙，密实了水泥砂浆硬化体结构，进而使得砂浆强度、抗渗性大幅度提高。同时，硫铁矿尾砂中Fe2O3含量较高，可以显著降低砂浆硬化体的磨损量。因此，本论文将尾砂作为天然中砂的一部分，研究尾砂作为双组份（细集料、填充粉体材料）的可行性。将硫铁矿尾砂作为替代砂的一部分，应用到水泥砂浆和混凝土中具有较好的社会效益、环境效益和经济效益。本论文先将尾矿库堆存的硫铁矿尾砂进行放射性检测、分别对尾砂集料和细粉体进行化学成分分析、然后测定其密度、比表面积、粒度分布等特征参数、碱集料活性试验测试、并将尾砂作为替代中砂的一

5、部分，在不同的水灰比、集灰比、细度模数、减水剂掺量、乳胶粉、消泡剂、保水剂、减缩剂以及矿物掺合料粉煤灰和矿渣单掺和复掺配比情况下，分析了自流平砂浆流动度、保水性、力学性能、收缩率、抗冲击性能、耐磨性、微观形貌等指标根据正交设计试验方案，确定了影响因素的主次关系，并对其进行了权衡优化和成本分析。结果表明：①聚羧酸系减水剂能使砂浆在低水灰比下达到较大的流动度，并通过保水剂有效地降低了砂浆流动度损失。在减水剂掺量0.2%，集灰比0.9~1.3之间，砂浆流动性在60min内损失很小。②集灰比影响砂浆的粘聚性，当

6、集灰比超过1.3时，抗压强度逐渐减小，配制自流平砂浆集灰比宜在1.1~1.5之间，砂的细度模数一般应控制在1.0~1.6之间，尾砂替代率对自流平砂浆的后期强度发展影响很小。③随着纤维素醚掺量的增加，与不掺相比，0.50%掺量时砂浆的抗压强度和抗折强度分别降低了20.9%、27.3%，但保水性能显著增强。I重庆大学硕士学位论文④乳胶粉可以提高自流平砂浆的拉伸粘结强度，掺量2.0%，尾砂替代率75%时，磨损量仅有0.09kg/m2。⑤矿物掺合料可显著改善砂浆各项性能，粉煤灰单掺量不宜超过15%，矿渣不宜超过

7、20%。⑥硫铁矿尾砂制备自流平砂浆是可行的，对自流平砂浆性能影响较大的外加剂，乳胶粉、减水剂、减缩剂掺量进行了正交设计优化，其获得的各项性能高于自流平砂浆标准要求。关键词：硫铁矿尾砂，自流平砂浆，力学性能，外加剂，矿物掺合料II英文摘要ABSTRACTWiththerapideconomicdevelopment,naturalsandasoneofthemostcommonlyusedmaterialsinourcountryhasbecomeincreasinglyscarceinsomeareas

8、,andthepriceisrisingdaybyday.Tailingsarethelowestcomponentofusefultargetingredientsproducedinallkindsofminingbeneficiationprocess,thevarioustypesofironoretailingsareallkindsofsolidwasteinthestockofthelargesttailingsstackem