摘要
北京市东六环路（京哈高速～潞苑北大街）入地改造工程出渣300万方（约450万吨），为实现盾构渣土的资源化利用，本文采用碱激发胶凝材料制备盾构渣土免烧砖。通过多种测试手段对盾构渣土的理化性能进行研究和分析，探究了碱激发胶凝材料的工作性能、力学性能及干燥收缩性能。在明确盾构渣土及碱激发胶凝材料性能的基础上，对实验室静压成型碱激发矿渣-粉煤灰基盾构渣土砖力学性能、耐久性能及微观性能进行了研究，最后优化试验配比，开展盾构渣土砖的实际生产研究。明确了基于碱激发胶凝材料制备免烧砖的可行性和技术路线，为国内同类型盾构渣土的资源化利用提供参考。论文的主要结论如下: 盾构渣土颗粒较细，细度模数为1.2,含泥量高达17.5％,pH值为7.6，呈弱碱性，含水率较高，风干后板结，主要矿物成分为石英、钠长石及白云母。 碱激发矿渣-粉煤灰净浆流动度在130～180mm之间，初、终凝时间分别在7～42min、12～63min范围内。胶砂抗压、抗折强度随碱掺量及矿渣相对掺量的增大而增大，随水玻璃模数的增大呈现先增大后减小的趋势。胶砂干燥收缩随碱掺量、水玻璃模数、矿渣与粉煤灰相对掺量的增加而增大。 碱激发矿渣-粉煤灰基盾构渣土砖抗压强度随胶渣比的增大而增大，胶渣比由1∶6增大至1∶1.5,渣土砖28d抗压强度由6.8MPa增大到50.4MPa。当矿渣与粉煤灰相对掺量为9∶1时，渣土砖抗压强度随碱掺量的增加呈现先增大后减小的趋势，当碱掺量从3％增加至7％,渣土砖28d抗压强度由23.0MPa增加到47.0MPa,当碱掺量从7％增加至9％,抗压强度由47.0MPa降低到38.1 MPa。 实验室静压成型制备的三组碱激发基盾构渣土砖28d抗压强度是水泥基的1.28～1.75倍。经历800℃高温的碱激发基渣土砖的强度损失率为64.4～75.1％,而水泥基渣土砖强度损失率为100％。800℃高温条件下，碱激发矿渣-粉煤灰净浆硬化体结构内部发生固相反应生成大量的钙黄长石，而水泥净浆硬化体结构内部疏松多孔，凝胶产物完全丧失胶凝能力。经历80次冻融循环的三组碱激发基渣土砖强度损失率为18.3～29.4％,而水泥基渣土砖强度损失率最大为42.2％。 通过工厂振动压力成型工艺制备的碱掺量为7％、水玻璃模数为1.1、胶渣比为1∶5、水固比为10％、矿渣与粉煤灰相对掺量为9∶1的碱激发基渣土砖28d抗压强度、吸水率、软化系数、25次冻后质量损失率、冻后抗压强度分别为32.4MPa、4.2％、0.95、0.9％、29.6MPa,各项性能满足JC/T422-2007《非烧结垃圾尾矿砖》MU25要求。而水泥基渣土砖各项性能仅满足MU15要求。
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