0 引 言

近年来，随着工业的不断发展，钢铁行业在国民经济中已经起着举足轻重的作用[1-3].随之而来的是作为钢铁行业的副产品矿山尾矿，其数量在不断的增加.据统计，自进入21世纪，我国每年的尾矿生产量可达到6亿吨以上，以此推算，现有的尾矿库存量约为90多亿吨，甚至更多[4-6].这些尾矿不仅侵占大量的土地、污染矿区、对周边环境造成一系列的安全隐患，而且后期还需要投入大量的资金维护尾矿库的正常运行[7-11].因此，矿山尾矿的处理成了企业乃至国家需要亟待解决的问题.

活性粉末混凝土(reactive powder concrete,以下简写为RPC)是一种超高强度、高韧性、低孔隙率和低渗透性的超高性混凝土，它的制备需要大量的胶凝材料和细集料[12,13].铁矿尾矿石作为工业固体废弃物的主要组成部分，虽然已经在很多方面得到综合应用[14,15]，例如梅山铁矿利用铁矿尾矿料生产的烧结砖，邯郸铁矿尾矿采用淀粉糊化固化法处理之后制备的轻质隔热防火材料以及沙河市利用铁矿尾矿生产的高档卫生洁具等，甚至已经有学者将其作为细集料加入到混凝土当中去[16].但是，很少有学者将其作为细集料或者胶凝材料代替石英砂或者水泥加入到RPC当中去.为此，本课题利用铁矿尾矿砂代替磨细石英砂制备高强度的绿色金矿砂活性粉末混凝土，大大降低活性粉末混凝土的成本.通过大量试验，对水胶比、减水剂掺量和矿物外加剂掺量进行了优化，并详细研究了粉煤灰、硅灰等矿物外加剂对RPC性能的影响，以期为同类研究和工程应用提供参考.

1 试验原材料

1.1 水泥

采用张家口宣化金隅水泥厂生产的普通硅酸盐水泥P·O42.5，经试验测得其基本性质如表1.

1.2 硅灰

本试验采用鞍山鞍美国贸实业有限公司生产的硅灰，其外观为灰白色末，性能符合实验要求.化学成分见表2.

 

表1 P·O42.5的基本性质

  

标准稠度(%)安定性凝结时间抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)初凝终凝3d28d3d28d285合格(无裂纹无翘曲)3h6h10min52784291849

 

表2 硅灰化学成分

  

项目SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaONaOPH平均值≥90%10±02%09±03%07±01%03±01%13±02%中性

1.3 粉煤灰

本试验采用张家口发电厂粉煤灰，等级为二级粉煤灰，其化学成分见表3.

 

表3 粉煤灰的化学成分

  

样品化学成分LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO合计粉煤灰10650173146539527095943

1.4 镀铜钢纤维

本实验采用的镀铜钢纤维性质为微细型，长度范围在12 mm～14 mm，直径为0.22 mm，长径比为54.5-63.6，其密度：7.85 g/cm3.

1.5 铁尾矿砂

来源于宣化钢厂，二氧化硅含量为69.97%，采用筛分析方法测得的金矿砂的细度模数2.16为细砂；表观密度为2080 kg/m3，堆积密度为1460 kg/m3.

1.6 普通河砂

采用水筛法测得普通河砂的含泥量为0.657，必须经过洗涤处理.人工处理过的河沙的表观密度为2650 kg/m3，堆积密度为1570 kg/m3.

2 RPC的制备

2.1 制备工艺

本文养护制度均采取试件脱模后，在温度为20℃，湿度为95%的标准条件下养护48h，然后在混凝土加速养护箱内90℃蒸汽养护24小时.

单独掺加不同比例的粉煤灰，讨论粉煤灰对活性粉末混凝土强度的影响.试验条件为：水泥的添加量为100%、95%、90%、85%，粉煤灰的掺量为0%、5%、10%、15%.试验结果如图1、图2所示.

2.2 养护制度

首先将原材料按照硅灰、粉煤灰、水泥、铁矿砂、普通砂的顺序，依照配合比比例倒入搅拌机中搅拌3分钟；然后按比例计量好的钢纤维倒入硬纸板上面，采用钢刀将钢纤维打散，逐渐加入搅拌锅中搅拌一分钟；随后，为了使减水剂更加均匀的分布在混凝土中，先将一半减水剂和一半水倒入搅拌锅中搅拌3分钟，再将另一半减水剂倒入搅拌锅中，利用剩余的水把盛放减水剂的烧杯洗涤三遍，以减少在操作过程中减水剂的损失，再将剩余的水倒入搅拌锅中搅拌4分半；最后将RPC倒入40 mm×40 mm×160 mm的三连模中震动2分钟，再在压力试验机上200 MPa加压，放入标准养室中标养24小时脱模.

保宁醋是四川麸醋的典型代表，以麸皮为主要原料，小麦、玉米、大米及几十种中草药为辅料，用生料制成药曲并加入黑曲组成糖化剂，与酵母等混匀后加入发酵池中，采用生料固态开放式多菌种混合发酵，使糖化、酒化和醋化同时在发酵池中进行发酵周期1个月以上[24]。四川麸醋采用药曲生料固态开放式多菌混合发酵工艺[25,26]， 它是碳水化合物、乙醇、乙酸逐步转化的过程，这一切的源动力都来源于微生物菌相[27]。

3 试验配合比设计

由图1可以看出，随着粉煤灰掺量的增加，活性粉末混凝土的抗压强度和抗折强度都呈上升的趋势，不同的是，在粉煤灰掺量为10%后，RPC的抗压强度趋于定值113.7 MPa，而抗折强度呈下降的趋势.不掺粉煤灰时，RPC的抗压强度和抗折强度明显很低，此时高活性的水泥水化环境较差，即水分不足而未能充分水化.由图2可知，RPC的折压比总体上先上升后下降，在粉煤灰掺量为10%时，出现最大值0.356.这与图1中在粉煤灰掺量为10%是出现的最高抗折强度和抗压强度的持平相一致.

4 结果与讨论

4.1 粉煤灰对RPC的性能影响

学生根据教师指导修改后的方案进行实施。实际操作过程中，由于刚长出的根难以准确判断，所以学生只选择根的总长度作为观察指标。所获取的实验结果见表4。

 

(a)抗折强度曲线 (b)抗压强度曲线

图1 粉煤灰对RPC强度的影响

经过大量基准配合比试验，最终确定了各原材料掺量.减水剂掺量为1.9%，水胶比为0.19，钢纤维的体积掺量为2%.在胶砂比为1.04时，铁矿砂与普通河砂的比例为1∶1.45.粉煤灰掺量范围为0-15%，硅灰掺量范围是0-25%，水泥掺量范围是75%-100%.试验中的用水量为去除减水剂体积后的用水量.

  

图2 粉煤灰对RPC折压比的影响

4.2 硅灰对RPC性能的影响

单掺硅灰，讨论硅灰对活性粉末混凝土强度的影响.试验条件为：水泥掺量100%、95%、90%、85%、80%、75%，硅灰掺量为0%、5%、10%、15%、20%、25%.试验结果如图3、图4.

根据以上分析可知，粉煤灰和硅灰对活性粉末RPC的性能均有较大的影响，且影响效果不同.兼顾和易性和强度的要求，同时考虑到设计经济型RPC的要求，硅灰掺量定在10%，研究0%-15%掺量的粉煤灰对活性粉末混凝土强度的影响.试验结果如图5、图6.

蒙元时期，各民族互相影响，在人们的名字方面就是如此。有的汉人受蒙古人的影响，取名具有蒙古人的习惯和色彩，赵翼《廿二史札记》卷三○:“元时汉人多有作蒙古名者。”反之，有的蒙古人或其他民族受汉人的影响，也取汉人的姓名。在游牧文化中，牲畜并不低贱，这与汉文化恰恰相反，他们常常以牲畜或动物作为名字，以寄托长辈的某种期许。钱大昕《十驾斋养新录·蒙古语》:

从图3中可以看出，硅灰掺量在15%之前RPC的抗压强度呈现上升的趋势，硅灰掺量为20%出现下降，之后又有所上升，且在硅灰掺量为15%到20%之间，抗压强度变化不大，这可能是由于需水量增加的缘故，但是强度在180 MPa上下波动，均在设计要求范围内.且掺加硅灰后的混凝土强度明显高于不掺加硅灰的混凝土强度.而抗折强度自掺加硅灰起，就在30 MPa之间波动，由此也可以说明，硅灰可以提高活性粉末混凝土的抗折强度，但掺量的多少对其强度影响不大.由图4可知，硅灰的加入对提高RPC的折压比并没有太大的作用.硅灰掺量为5%时，折压比出现最大值0.404，之后呈现出上下波动的趋势.且与不加入硅灰相比，除硅灰掺量为5%外，折压比均低于未加硅灰的RPC.由此可知，硅灰对增强RPC的折压比并无太大的积极影响.

 

(a)抗压强度曲线 (b)抗折强度曲线

图3 硅灰对RPC强度的影响

  

图4 硅灰对RPC折压比的影响

4.3 硅灰和粉煤灰复掺对RPC性能的影响

孙晓妍、盖地（2015）分析论述了增值税符合费用要素的基本确认标准，通过增值税税负影响企业盈余的实证分析验证了增值税的费用特性。[4]

 

(a)抗折强度曲线 (b)抗压强度曲线

图5 10%硅灰时粉煤灰对RPC强度的影响

由图5可知，掺加10%的硅灰时，RPC的抗压强度总体呈上升的趋势，且变化趋势明显，在粉煤灰掺量为5%时抗压强度最小，粉煤灰掺量为15%时抗压强度最大.抗折强度呈有波动的趋势，但粉煤灰掺量为15%时抗压强度明显高于其它三点.

统计可知：包括反复和用典在内，歌词共使用了6种修辞格。一般常见修辞格的运用并不多，且集中在“移就”和“比喻”的使用上。具体情况如表2.1所示。

  

图6 掺10%硅灰时粉煤灰对RPC折压比的影响

由图6可以可以看出，粉煤灰掺量的可以提高活性粉末混凝土的韧性，但是提高有限.这与硅灰和粉煤灰的双掺有很大的关系，硅灰掺量不变得情况下，粉煤灰掺量为15%时，其韧性达到最大.在RPC中掺入硅灰和粉煤灰的复合物，会不同程度地提高了抗压强度与抗折强度.当粉煤灰掺量较小时，粉煤灰的火山灰作用可以得到很好的发挥；当粉煤灰掺量较大时，粉煤灰对砂浆主要起到了填充作用，火山灰作用得不到充分发挥.由于水泥量有限，对砂浆强度贡献不足，所以当粉煤灰掺量较大时，水泥胶砂的强度会降低.因此，根据图5、图6中数据可知，硅灰掺量为10%，粉煤灰掺量为15%时，RPC的强度和韧性均达到最佳.

5 结 论

本文开展了以尾矿库中的铁矿砂为主要原材料，掺加不同配比的粉煤灰和硅灰，经过加压成型和蒸汽养护使其成为具有高强度的水泥胶砂试块的RPC的研究，通过研究得到以下结论：

Nygård等[5]研究认为弹性成像引导下靶向性穿刺活检的阳性针数要高于系统性穿刺活检。其他研究结果也显示弹性成像引导下靶向性穿刺活检有助于前列腺癌的检出[6]。

(1)在混凝土中单度掺入粉煤灰可以改善和易性，但随掺入量的增大，对强度提高的作用有限；

(2)单独掺入硅灰对提高抗压强度明显，对提高抗折强度不明显，且随硅灰掺量的提高，拌合物的和易性变差；

(3)硅灰和粉煤灰的双掺时，会不同程度地提高了抗压强度与抗折强度，硅灰与超粉煤灰功能效应的发挥，反映在细观结构上则是孔结构的改善和显微硬度值的提高.硅灰掺量为10%，粉煤灰掺量为15%时效果最好.根据双掺的试验结果可知，RPC的各项性能达到最佳状态，其抗压强度可以到达176 MPa，抗折强度达到38 MPa，折压比为0.211.

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[3]筱月,王梓.打铁更需自身硬[J].中国经济和信息化,2001(23):43～45

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