尾矿集料绿色高性能混凝土的配合比设计及应用研究

摘要

本论文主要研究了利用尾矿集料配制绿色高性能混凝土的配合比设计方法及其应用。根据集料最大堆积密度原理，提出固定砂石体积参数并结合绝对体积法计算尾矿集料高性能混凝土配合比的设计方法。试验研究了混凝土各项性能（和易性、强度、耐久性）与配合比设计中各参数（砂石体积参数和水胶比等）的关系;针对混凝土的特殊性能要求，对本文提出的配合比设计方法进行了验证，结果是有效的。
　　 通过对尾矿集料混凝土各项性能的研究得出以下结论:当配制混凝土强度要求为60～80MPa时，1m3混凝土中粗骨料堆积体积为0.75m3～0.80m3，细骨料掺量（以砂浆体积计）43％～47％，通过外加剂调整可以配制的混凝土和易性从振动成型到泵送施工;当混凝土强度要求达到80MPa并具有坍落度要求时，除了粗细骨料要有致密堆积、降低水胶比外，胶凝材料的颗粒级配、化学活性匹配和热养护是有效途径，过多增加外加剂使混凝土泌水，对混凝土各项性能均不利。
　　 尾矿集料绿色高性能混凝土的水胶比在0.40～0.30，对应的混凝土28d抗压强度为55MPa～80MPa;在相同水胶比的条件下，混凝土28d抗压强度随浆体体积减少（即粗细骨料总体积增大）而增大，但减少到一定值后（外加剂超量加入）又下降，结果表明骨料表面浆体厚度或水泥浆粘度有一个最佳值。通过对水胶比与强度之间关系的研究，结合JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规范》得出适宜配制尾矿混凝土的回归系数，αa、αb分别为0.811和0.799。
　　 按本论文提出的配合比设计方法，利用全尾砂细砂和废矿石粗细骨料完全代替天然砂石骨料、矿渣微粉和粉煤灰及缓凝型聚羧酸高效减水剂配制的尾矿集料混凝土，每立方米水泥用量仅330kg/m3，坍落度220mm，7d强度达到了36MPa，28d强度达到62MPa，满足工程设计要求。
　　 与目前工厂具有相同原材料的地铁管片混凝土相比，按本论文提出的配合比设计方法所配制的地铁管片混凝土具有浆体体积用量更小，力学性能更高、耐久性好、性价比高等性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 本论文研究背景

1．1．1 前言

1．1．2 绿色高性能混凝土

1．2 本论文问题的提出

1．2．1 我国尾矿的现状

1．2．2 我国矿山废料的危害

1．2．3 尾矿综合利用的途径及要求

1．2．4 尾矿综合利用的意义

1．3 本论文的主要研究内容

1．4 本论文研究的目的和意义

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究意义

2 绿色高性能混凝土原材料选择及试验方法

2．1 原材料选择

2．1．1 骨料

2．1．2 水泥

2．1．3 高效减水剂

2．1．4 活性矿物掺合料

2．2 本论文试验选用的原材料

2．2．1 水泥

2．2．2 粉煤灰

2．2．3 粗骨料和细骨料

2．2．4 水

2．2．5 减水剂

2．3 试验方法

2．4 小结

3 绿色高性能混凝土配合比设计方法研究

3．1 绿色高性能混凝土配合比设计方法综述

3．1．1 试验性的方法

3．1．2 半经验半试验性方法

3．1．3 理论分析方法

3．2 绿色高性能混凝土配合比设计方法的依据

3．3 绿色高性能混凝土配合比设计方法的计算步骤

3．4 绿色高性能混凝土配合比设计方法举例

3．5 本章小结

4 根据混凝土性能确定混凝土配合比设计中的相关参数

4．1 根据混凝土和易性确定混凝土配合比设计中的相关参数

4．1．1 粗骨料用量的变化对混凝土和易性的影响

4．1．2 细骨料用量的变化对混凝土和易性的影响

4．1．3 水胶比的变化对混凝土和易性的影响

4．1．4 结论

4．2 根据混凝土力学性能确定混凝土配合比设计中的相关参数

4．2．1 粗骨料用量的变化对混凝土力学性能的影响

4．2．2 细骨料用量的变化对混凝土力学性能的影响

4．2．3 水胶比的变化对混凝土力学性能的影响

4．2．4 浆体体积变化对混凝土力学性能的影响

4．2．5 结论

4．3 根据混凝土耐久性能确定混凝土配合比设计中的相关参数

4．3．1 混凝土体积稳定性研究

4．3．2 试验方法

4．3．3 试验结果及分析

4．3．4 结论

4．4 本章小结

5 绿色高性能混凝土配合比设计方法应用

5．1 利用矿山尾砂废石配制地铁管片

5．1．1 原材料

5．1．2 高性能地铁混凝土管片配合比设计原则及计算步骤

5．1．3 高性能地铁混凝土管片配合比计算及结果分析

5．2 利用矿山尾砂废石配制泵送混凝土

5．2．1 原材料

5．2．2 利用矿山尾砂废石配制C50泵送混凝土的配合比及性能

5．3 本章小结

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文