鐵尾礦基多固廢混凝土抗壓性能及微觀結構分析

摘 要：針對鐵尾礦堆存困難、綜合利用率低和活性低的問題，以鐵尾礦鋼渣脫硫灰為復合摻合料制備多固廢混凝土。通過抗壓性能測試，研究復合摻合料摻量、鐵尾礦細度對混凝土抗壓強度的影響，并利用壓汞法（ＭＩＰ）和背散射電子成像技術（ＢＳＥ）探究混凝土的微觀結構。結果表明：復合摻合料的摻入對混凝土早期抗壓強度影響較大，摻量小于２０％的混凝土２８ｄ抗壓強度與無摻合料組抗壓強度基本持平，３０％摻量的混凝土抗壓強度隨鐵尾礦比表面積的增大而先增大后減小；摻入復合摻合料和減小鐵尾礦細度能夠改善混凝土孔結構和提高界面過渡區的密實度。

關 鍵 詞：多固廢混凝土；鐵尾礦；復合摻合料；抗壓強度；孔結構；界面過渡區；鋼渣；脫硫灰

中圖分類號：ＴＵ５０２ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２４）０２－０２２５－０８

我國所需的一次能源和工業原料主要源于礦產資源的開發［１］，截至２０２１年底我國尾礦累積堆存量約１４６億噸，２０２１年我國尾礦產生量為１６４９億噸，其中鐵尾礦占到５１％，尾礦的綜合利用率為１８９％［２］。鐵尾礦作為固體廢棄物，長時間堆存不僅浪費了大量的土地資源，而且嚴重污染了生態環境［３］，因此，加大鐵尾礦的二次回收利用迫在眉睫。

混凝土是一種大宗建筑材料，鐵礦廢石、鐵尾礦砂和鐵尾礦粉可以作為混凝土的粗骨料、細骨料和摻合料［４］。因此，深入研究鐵尾礦在混凝土中的應用不僅可以解決鐵尾礦堆存量大、綜合利用率低的難題，還可以減少生產混凝土時的碳排放，具有較高的環保和經濟效益。鐵礦廢石代替天然碎石能使混凝土界面過渡區的微觀結構更加致密［５］，鐵尾礦砂完全替代天然砂的混凝土也表現出良好的力學性能［６］，上述研究說明鐵礦廢石與鐵尾礦砂可以完全替代混凝土的粗細骨料。