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利用螢石尾礦生產超高性能纖維增強混凝土

2021-01-20202

超高性能混凝土其抗壓強度超過200 MPa,彎曲強度超過40 MPa,并且具有一定的延展性。超高性能混凝土在最近幾十年得到了進一步的發展,并因其高機械強度和極低的孔隙率而受到重視。在這些混凝土中摻入短鋼纖維可改善結構的抗撓曲性能,控制并減少開裂。這些混凝土稱為超高性能纖維增強混凝土。

然而,從生態學角度來看,超高性能混凝土在可持續性方面存在問題,因為它使用非常細小比例的天然骨料,尤其是硅砂,這需要大量的能量才能進行研磨。因此,需要尋找和供應替代材料以避免或減少其使用。目前正在研究使用回收材料或建筑副產品作為天然骨料的全部或部分替代品,以尋求更可持續的超高純混凝土。Ambilyel研究使用銅渣替代超高性能混凝土中最細的骨料。用100%的細骨料替代,抗彎強度的變化可以忽略不計,盡管報道的抗壓強度略有下降,但最終值仍高于150 MPa。朱使用鐵尾礦作為天然骨料的替代品,他們觀察到,高達40%的取代比,超高性能混凝土的機械性能與對照混凝土的機械性能相當。數據表明,如果鐵尾礦的最大尺寸在1.20毫米以下,則60%的替代是可行的。

石英砂尾礦.jpg

玻璃廢料是另一種可以用來替代骨料的材料。試驗表明,使用再生玻璃代替天然砂可以賦予超高性能混凝土良好的機械性能。對于50%的置換率,坍落度和抗壓強度與對照超高性能混凝土混合物相當。遵循同樣的研究思路,陶瓷廢物是超高性能混凝土生產中天然骨料的另一種替代方法,結果表明,抗壓強度提高了24%,抗拉強度提高到34%。

上述研究集中于建筑部門廢物的利用。但是,只有少數研究著重于將采掘業產生的廢物納入混凝土制造中,特別是HPC和超高性能混凝土。在該領域中,使用花崗巖切割廢料替代超高純混凝土中細骨料的研究具有重要意義。文獻表明,骨料的40%替代對彎曲強度有積極的影響,而比例70%時,結果與對照混凝土相比是可比的。LópezBoadella觀察到通過用細花崗巖切割廢料代替35%的微粉石英可以提高抗彎強度和抗拉強度。卡拉提供了類似的結果,他發現摻入花崗巖細粉作為沙子的部分替代品對HPC的抗壓強度,抗彎強度和抗拉強度具有積極的影響。這是關于利用螢石礦山,以替代超高性能纖維增強混凝土生產中的天然骨料。這種硅砂來自礦山的洗滌設備。經過處理和清洗后,可用于制造超高性能混凝土。然而,由于高比例的細粉,它不能用于常規混凝土。據作者所知,以前沒有關于這種殘留物使用的研究。迄今為止已經提到的研究涉及花崗巖細料,但尚未接近的研究。因此,這項研究的主要目標是在生產超高壓濾芯時,將這種副產品作為天然骨料的替代品進行創新使用。結果表明,稠度,抗壓強度,彈性模量和拉伸強度等性質的變化對于高達70%的取代是可接受的。因此,螢石開采的廢砂被證明是制造超高壓FRC的可行選擇。


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