尾矿-混杂纤维ECC路面材料制备及性能研究

来源 :长沙理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sdrb_123456
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工程用水泥基复合材料(Engineered cementitious composite,ECC)能有效解决混凝土脆性大、易开裂等问题,但原材料价格高昂限制了其大规模应用,同时尾矿利用率严重不足,尾矿治理问题亟待解决。本文将尾矿与混杂纤维相结合,制备出一种价格低廉,低碳环保的尾矿-混杂纤维ECC(T-HFRECC)路面材料。通过预试验确定了用于制备T-HFRECC的最佳搅拌工艺。通过工作性能及力学性能试验,确定不同尾矿掺量、级配、粒径取代石英砂及尾矿微粉取代水泥制备T-HFRECC路面材料的最佳配比。并通过SEM、压汞(MIP)等微观试验分析了影响机理。最后,通过正交试验研究了不同纤维对其工作性能及力学性能的影响程度,主要研究成果如下:(1)通过流动性、3d和7d抗压及抗折强度试验确定了最佳搅拌仪器为德通振动搅拌机,并确定最佳的拌和顺序为:1.粉料+碳酸钙晶须,干拌4min;2.添加部分水+外加溶液(水胶比控制在0.28左右),湿拌5min;3.掺入PVA纤维和PP纤维,搅拌5min;4.加入剩余的水,全拌5min。(2)通过力学性能试验分析可知,尾矿的掺入会使得T-HFRECC路面材料的流动性降低,但是抗压与抗折强度、折压比随着尾矿掺量的增加先增加后减小。任一粒级尾矿颗粒取代相同粒级石英砂不影响其性能。(3)通过对比分析7d和28d劈裂抗拉强度和抗折强度发现,尾矿微粉掺量不应超过水泥质量的10%。微观性能试验表明,尾矿微粉的掺入会降低水化热,能优化基体,但会在一定程度上影响纤维与基体的粘结。(4)利用正交试验研究了 PVA纤维掺量、碳酸钙晶须掺量和改性PP纤维掺量对T-HFRECC性能的影响,得到其最优配合比为PVA体积分数为0.9%、碳酸钙晶须体积分数为0.8%、改性PP纤维体积分数为0.3%。(5)相对于基准ECC,T-HFRECC的力学性能和工作性能都有一定的提高。其中,流动扩展度提高了 19%,28d抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度及折压比分别提高了6%、52%、18%、44%,价格降低了 4.8倍,每立方减少碳排放量121kg。尾矿-混杂纤维ECC有更好的韧性和抗冲击性,且绿色环保。
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