Свойства и микроструктурные характеристики бетона из марганцевых отвалов – PMC

Оценка характеристик и применения в строительстве бетонных заполнителей многократного повторного использования из сборных железобетонных отходов

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Связанные данные

Данные содержатся в статье.

Абстрактные

Строительная отрасль должна соответствовать современным экологическим требованиям, в первую очередь касающимся сокращения отходов строительства и сноса и потребления сырья. Использование переработанных бетонных заполнителей может быть частью решения, но возникает один вопрос: сколько раз можно перерабатывать перерабатываемые материалы. Это неизвестное включает в себя другие связанные вопросы, касающиеся свойств и возможного использования повторно используемых заполнителей бетона. Это исследование основано на производстве сборных железобетонных изделий, где многократная переработка является насущной потребностью. Из исходных бетонов хорошего качества были произведены и проанализированы три цикла переработанных бетонных заполнителей. Окончательные результаты являются многообещающими из-за хорошего качества полученных переработанных и многократно переработанных бетонных заполнителей. Их можно использовать не только в низкоуровневых работах (обратная засыпка), как обычно, но и в более сложных целях, таких как гранулированные заполнители, основания дорог с цементным покрытием и бетонные покрытия. Их использование в конструкционном бетоне возможно, но это будет зависеть от уровня водопоглощения и количества замещения переработанного заполнителя. Это исследование доказывает жизнеспособность многократно переработанных бетонных заполнителей со всеми соответствующими экологическими преимуществами.

Ключевые слова: отходы строительства и сноса, вторичные заполнители для бетона, строительство зеленых дорог, вторичный бетон, физико-механические свойства

1. Введение

Строительный сектор является одним из крупнейших загрязнителей на земле, так как потребляет большое количество сырья и энергии [1]. Среди этого сырья заполнители (мелкие и крупные) являются наиболее важными компонентами строительства. Они используются во множестве приложений (основа дорог, железнодорожный балласт, заполнение и т. д.) и продуктов (бетон, кирпичи, асфальт и т. д.). По данным Европейской ассоциации заполнителей [2], в 2019 году в Европейском союзе общий объем производства заполнителей оценивался в 2826 млн тонн, и только 273 (9.7%) пришлись на переработку и повторное использование.

Одним из последствий этого усугубляющегося потребления является огромное образование отходов строительства и сноса (когда срок службы конструкции подходит к концу, происходит изменение ее функции или возникают структурные разрушения). Из-за размера строительного сектора и его сырьевой зависимости отходы строительства и сноса (CDW) являются основным потоком отходов по объему в Европейском союзе (ЕС), составляя около одной трети всех образующихся отходов [3].

Читайте также:
Как повесить пенопластовую доску на потолок.

Европейское законодательство [4] требует, чтобы к 70 г. государства-члены достигли 2020-процентного уровня восстановления CDW. По данным Европейского агентства по окружающей среде, страны ЕС находятся на пути к достижению цели восстановления 70%, установленной на 2020 год. блестки – это золото, поскольку страны ЕС в основном достигли этого показателя, используя CDW для низкосортных приложений восстановления и обратной засыпки. [5]. Более того, несмотря на то, что захоронение является наиболее неадекватным мероприятием по обращению с КДВ и его следует избегать, значительный процент КДВ захоранивается [6].

Ежегодно миллиарды тонн КДВ сбрасываются на свалки по всему миру, вызывая соответствующие социальные, экономические и экологические проблемы [7,8]. В Китае в 2018 г. было произведено более 2.36 млрд т КДВ [9], а степень его переработки составляет всего около 5% [10]. В ЕС этот показатель превышает 850 млн. 11% в Испании [47]. В США в 43 г. образовано 30 млн т КДВ, 24 млн т направлено на повторное использование, а 24 млн т (21%) отправлено на свалки [5]. Другие страны также имеют значительные объемы захоронения отходов: в Индии захоронение и открытый сброс вдоль обочин дорог и в водоемы являются преобладающей практикой обращения со 2018 миллионами тонн КДВ [600]; в Бразилии около 455 % собранного КДВ не перерабатывается и не складируется для будущего использования (инертная свалка) [145]; а в Австралии 24.1% образующихся КДВ захоранивается [12].

В настоящее время наш мир живет изображениями войны. Эти прискорбные события особенно затрагивают людей, но также разрушают инфраструктуру и здания, создавая огромное количество CDW. Со времен Второй мировой войны [16] до самых последних вооруженных конфликтов [17,18,19,20,21] правильное управление и повторное использование щебня и обломков были приоритетами политики постконфликтного восстановления.

В свете предыдущих цифр и обстоятельств, а также с учетом того, что большая часть CDW экономически и экологически пригодна для повторного использования и вторичной переработки [1], потери для экономики замкнутого цикла чрезвычайно высоки. Несмотря на масштабность проблемы, можно констатировать, что во всем мире материалы КДВ не эффективно управляются [7], и, следовательно, необходимо двигаться в направлении действительно замкнутого обращения с отходами [5], обеспечивающего экологические и устойчивые преимущества [22,23]. ].

Читайте также:
Как добавить футуристические элементы в дизайн интерьера

Некоторые из причин, объясняющих такое ненадлежащее управление КДВ, могут быть связаны с неконкурентным ценообразованием, отсутствием доверия к качеству вторичных материалов, отсутствием информации о составе материалов, используемых в существующих зданиях, и большой задержкой между передачей нового управления КДВ. законы и их эффективная реализация [5]. Вопреки тому, что может показаться, нет никакой корреляции между налогом на захоронение отходов и процентом захороненных или рекуперированных CDW; согласно Villoria et Osmani [11] и Reis et al. [24], ключевыми проблемами восстановления CDW являются: неэффективное регулирование CDW, отсутствие стандартизированных тестов, низкое качество и гармонизация данных, плохая обратная логистика и низкая готовность рынка для вторичных материалов.

Как видно, утилизация КДВ до сих пор является актуальной проблемой во многих странах. CDW можно перерабатывать и повторно использовать в качестве садового покрытия, габионов, слоев основания дорог и поездов, для улучшения грунта, переработанного бетона, переработанного кирпича и т. д. Тем не менее, их потребление все еще ограничено по сравнению с генерируемым количеством CDW [25].

В последние десятилетия доказано, что КДВ при соответствующей обработке (сепарация, дробление, классификация и очистка) могут быть преобразованы в рециклированные заполнители (РА) для замены природных заполнителей (НА) в новых конструкциях. Это действие может принести пользу окружающей среде и экономике [25]. Согласно Хоссейну и соавт. [26], переработанные крупные заполнители, полученные из КДВ, по сравнению с природными крупными заполнителями снижают выбросы парниковых газов на 65 % при экономии 58 % потребления невозобновляемой энергии. Аналогичные экологические преимущества наблюдались для переработанных мелких заполнителей. Что касается экономического аспекта, Silva et al. [27] заявили, что при ремонте дорожного покрытия RA обеспечивает немедленную экономию затрат примерно на 0.50 фунтов стерлингов/м 2 по сравнению с обычным NA; Охеменг и Эколу [28] указали, что производство переработанных бетонных заполнителей дешевле, чем производство натуральных заполнителей (долгосрочные затраты были на 40% ниже).

CDW может включать керамические частицы, раствор, бетон, природные заполнители, асфальтовый материал, гипс, керамику, древесину, металлические частицы, стекло, бумагу и пластик. Поэтому переработанные заполнители из CDW могут быть весьма неоднородными. Очевидно, что эта неоднородность и характеристики рециклируемых заполнителей зависят от природы составляющих ВЗП [29]. Таким образом, применение селективного процесса разрушения имеет большое значение для возможности адекватной характеристики РА, тем самым повышая качество переработанных заполнителей [30].

Читайте также:
Вольфрамовые электроды E3 | АБИКОР БИНЗЕЛЬ

Можно выделить две основные категории переработанного заполнителя (RA): переработанный бетонный заполнитель (RCA), поступающий в основном из бетонных отходов, и смешанный переработанный заполнитель (MRA) из различных исходных материалов [22].

Одной из ключевых целей управления CDW является использование RA в приложениях с высокими требованиями, таких как производство переработанного бетона (RC). Для этой цели в основном используются РКА, за исключением использования МРА.

Целесообразность использования переработанных заполнителей в производстве бетона неоднократно подтверждалась удовлетворительными результатами механических характеристик, особенно с крупными переработанными бетонными заполнителями [31,32,33,34,35], а также с мелкими переработанными бетонными заполнителями [1,36,37]. ].

Поскольку RA влияет на физические и механические свойства RC, для производства бетона и других высококачественных применений желателен RCA из высококачественного исходного бетона. Производство сборного железобетона может служить одним из наиболее подходящих источников вторичного заполнителя благодаря контролю качества, отслеживаемости и повсеместному использованию компонентов бетона высшего класса [38,39,40,41].

Сборное строительство является промышленным вариантом строительства и имеет много преимуществ по сравнению с традиционным строительством: более высокая надежность и качество, более высокая точность размеров, оптимизация сечений, лучшая безопасность труда и более длительный срок службы [42,43,44,45]. По этим причинам в последние десятилетия и во многих странах индустрия сборного строительства становится все более популярной, закрепляя использование сборных железобетонных элементов [46,47].

В ближайшем будущем некоторые из вопросов, которые нам придется решать в отношении управления CDW, заключаются в следующем: что происходит с новыми бетонными конструкциями, изготовленными из переработанных заполнителей, когда эти конструкции достигают конца своего срока службы? Можно ли их снести и снова производить переработанные бетонные заполнители? Каковы будут характеристики этих многократно переработанных бетонных заполнителей? Можно ли их использовать для производства нового переработанного бетона? Или они могут быть использованы в других строительных приложениях?

В отрасли производства сборных железобетонных изделий вышеперечисленные вопросы относятся не к будущему, а к текущим проблемам. Производство сборных железобетонных изделий ежегодно производит большое количество бетонных отходов из-за несоответствий в контроле качества [48]. В Испании в 2018 году произведено 4.6 млн тонн сборных железобетонных изделий; Предполагая, что коэффициент брака при производстве составляет 3–6% [49,50, 138,000], в испанской промышленности сборного железобетона было образовано от 276,000 38 до XNUMX XNUMX тонн бетонных отходов [XNUMX]. Эти значения дают соответствующий признак масштаба проблемы, поскольку отбракованные куски вместо того, чтобы измельчаться и позже использоваться в качестве переработанных заполнителей, обычно выбрасываются на свалки.

Читайте также:
Выращивание перца из семян: 12 наших советов — Sandia Seed Company

Строительная отрасль не так быстро внедряет технические достижения. Для этого требуется успешная история использования вместе с наличием руководящих принципов или кодексов, поддерживающих использование новых материалов или методов [27,51]. Таким образом, несмотря на то, что в последние несколько лет многократно переработанный бетонный заполнитель был частично изучен [31,48,52,53,54,55,56,57,58,59,60, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX], строительная промышленность и, в частности, промышленности сборного железобетона, необходимо увеличить объем практических исследований знаний, чтобы способствовать использованию многократно переработанного бетонного заполнителя.

Настоящее исследование по многократно переработанному бетонному заполнителю было разработано с целью расширения технических знаний об этом конкретном типе заполнителя и, в частности, выявления более требовательных строительных применений, выходящих за рамки типичной обратной засыпки.

Основываясь на полученных результатах, многократно переработанный бетонный заполнитель может стать важным источником заполнителей при строительстве дорог и производстве бетона, избегая необходимости в добыче полезных ископаемых и захоронении мусора со всеми вытекающими потенциальными экологическими и экономическими преимуществами.

2. Литературный обзор

2.1. Многоразовые бетонные заполнители

Основное различие между природными заполнителями (NA) и переработанными заполнителями (RA) заключается в том, что второй тип состоит как из обломков природных заполнителей, так и из продуктов гидратации цемента (цементный раствор) [32,38,61].

Прикрепленный миномет придает RA характеристики, отличные от NA; основные модификации: более высокая пористость, более высокое водопоглощение, более низкая плотность и более низкий модуль упругости [39,40,52,56]. Эти изменения, очевидно, влияют на свойства деталей или изделий, изготовленных с использованием РА вместо НА [57].

Процесс многократной переработки усиливает изменения в характеристиках РА и, следовательно, в свойствах производимых продуктов. Принято считать, что свойства РА обычно ухудшаются по мере увеличения количества циклов рециркуляции, поскольку также увеличивается количество налипшего раствора [31,48,52].

RA имеют более низкую плотность, чем NA, и она уменьшается с каждым циклом рециркуляции, поскольку с каждой последовательностью рециркуляции количество прилипшего строительного раствора увеличивается [55,57,59,60,62, 58, XNUMX, XNUMX, XNUMX], а строительный раствор имеет тенденцию иметь более низкую плотность, чем NA. . Количество налипшего раствора в RA увеличивается до тех пор, пока присутствие исходного природного заполнителя не станет незначительным, что имеет место начиная с четвертого цикла [XNUMX].

Читайте также:
Потолки под дерево - 480 | Потолки | Армстронг Жилой

Чем больше количество раствора, тем выше водопоглощение. Следовательно, RA имеют более высокое водопоглощение, чем NA. Кроме того, пористость RA выше, и это способствует проникновению жидкости. Чем больше число циклов рециркуляции, тем выше водопоглощение РА [48,55,58]. При первом цикле рециклинга снижение плотности и увеличение пористости и абсорбции значительно больше, чем при последовательных циклах рециклинга [58].

Процесс дробления также оказывает большое влияние на РА, главным образом на их угловатость. Было обнаружено, что RA имеют тенденцию иметь более угловатую форму, чем NA [63]. Сопротивление раздавливанию и сопротивление разрыву уменьшаются с каждым повторением рециклинга [60]. Что касается сопротивления фрагментации, испытание в Лос-Анджелесе является наиболее распространенным методом измерения ударной вязкости, стойкости к разрушению и истиранию. В большинстве исследований указано, что сопротивление раздавливанию и истиранию у РА ниже, чем у НА; т. е. РА имеют более высокий индекс Лос-Анджелеса [52]. Как и в случае с другими свойствами, индекс Лос-Анджелеса имеет тенденцию к увеличению с каждым этапом переработки [31].

Характеристики исходного бетона оказывают прямое влияние на качество получаемого РА [52]. Что касается количества циклов рециркуляции и характеристик заполнителя, трех циклов было недостаточно для достижения стабилизации свойств заполнителя (за исключением истирания в Лос-Анджелесе) [57].

2.2. Многоразовые бетонные заполнители для производства бетона

Одной из самых амбициозных целей переработки CDW является использование переработанных заполнителей для производства переработанного бетона (RC) без существенного влияния на свойства и долговечность бетона. Для этой цели в основном используются переработанные бетонные заполнители (RCA), а смешанные переработанные заполнители (MRA) исключены.

Что касается свойств RC, который неоднократно перерабатывался, и, согласно Grabiec et al. [64], мало кто обсуждает свойства многократно переработанного бетона (MRC), поскольку для их обсуждения недостаточно данных, несмотря на исследовательские усилия последних лет.

При этом следует учитывать, что на RC влияют: во-первых, свойства RCA, которые зависят от типологии «основного бетона»; во-вторых, процент замены NA на RA [65]. Основные характеристики многократного использования РКА при изготовлении МРК (рис. 1) следующие:

Читайте также:
Жидкие обои – красивая отделка стен с прекрасным внешним видом.

Плотность и водопоглощение: плотность первого, второго и последующих РЦ уменьшается, а водопоглощение увеличивается [31,48,56,57,59,60,66]. Для Huda и Alam [55] уменьшение плотности составило 10% и 14% для RC1 и RC2, тогда как водопоглощение увеличилось на 1.9% и 4.2%. Для Салесы и др. [40], сухая плотность уменьшилась на 0.3%, 1.19% и 3.6%, а водопоглощение увеличилось на 11.6%, 17% и 20.3% для RC1, RC2 и RC3 соответственно.

Удобоукладываемость свежего бетона: удобоукладываемость MRC снижается с каждой последовательностью рециклинга, что связано с более высоким водопоглощением RCA по сравнению с NA. Для Салесы и др. [39], работоспособность снизилась на 20.3% (ОК1) и 27.5% (ОК2). Аналогичная тенденция отмечается и другими авторами [31,55,56,60,66].

Прочность на сжатие: Прочность на сжатие MRC имеет тенденцию к снижению по мере увеличения количества повторений рециркуляции [55]. Для Чжу и др. [60], снижение коэффициента замещения 70 % крупного заполнителя составило 6.7 % (RC1), 16.6 % (RC2) и 25.18 % (RC3). Для Абреу и др. [31], при коэффициенте замещения 100 % крупного заполнителя снижение составило 3.2 % (RC1), 4.7 % (RC2) и 13.1 % (RC3).

И наоборот, когда качество RCA высокое, можно наблюдать улучшение прочности на сжатие [41,67]; например, Salesa et al. [40] сообщили, что для 100% коэффициента замещения крупного заполнителя увеличение составило 7.7% (RC1), 10.9% (RC2) и 13.8% (RC3).

Прочность на растяжение: прочность на растяжение также имеет тенденцию к снижению с каждым повторением рециклинга [54,56,60, 31, 100]. Для Абреу и др. [9.1], при коэффициенте замещения 1 % крупного заполнителя снижение составило 11.4 % (RC2), 15.1 % (RC3) и XNUMX % (RCXNUMX).

Модуль упругости: поскольку цементный раствор обычно имеет более низкий модуль упругости, чем природный заполнитель, модуль упругости MRC имеет тенденцию к снижению с каждой серией рециклинга [31,54,55, 40, 4.3]. Салеса и др. [1] сообщили о снижении на 7.5% (ОК2), 13.8% (ОК3) и 68% (ОКXNUMX). Это влечет за собой большие прогибы в середине пролета в балках, выполненных с RCA вместо NA [XNUMX].

Прикрепленный раствор: согласно Zhu et al. [60], Томас и соавт. [58], Абет и соавт. [66] и Сильва и соавт. [57], количество присоединенного строительного раствора в MRC увеличивается по мере увеличения количества повторений рециркуляции.

Долговечность: В обширной экспериментальной кампании Сильва и др. [57] установили, что с увеличением количества циклов рециркуляции переработанные крупные заполнители демонстрируют качественное снижение своих свойств, что приводит к ухудшению долговечности и усадки получаемого бетона. Что касается определенных факторов долговечности, то открытая и закрытая пористость и сорбционная способность увеличиваются с каждым циклом рециркуляции, а также повышается проницаемость для хлоридов [48,59]. Несмотря на снижение долговечности, MRC может соответствовать требованиям проектной долговечности [69,70].

Читайте также:
Уроки плетения из бисера (бонсай)

Свойства и микроструктурные характеристики бетона из марганцевых отвалов

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Связанные данные

Данные, подтверждающие результаты этого исследования, можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу.

Абстрактные

В этой работе бетон из марганцевых отвалов (MTSC) был приготовлен с использованием марганцевых отвалов (MTS) вместо речного песка (RS), чтобы уменьшить нехватку ресурсов RS и добиться чистой обработки и высокоценного использования ресурсов марганцевых отвалов. камень. Экспериментально изучено влияние содержания МТС на осадку, механическую прочность, характеристики воздушной пустоты, продукты гидратации и микроморфологию МТСЦ. Риск выщелачивания вредных веществ в MTSC также был изучен путем тестирования концентрации Mn 2+ . Результаты показывают, что использование МТС в определенной степени уменьшает спад MTSC. Когда содержание MTS ниже 40%, гипс, введенный MTS и C3А в цементе вступает в реакцию гидратации с образованием эттрингита, что уменьшает количество пор диаметром менее 0.1 мм и способствует набору прочности в МТСЦ. Кроме того, когда содержание MTS превышает 40%, большое количество гипса вступает в реакцию с образованием большего количества эттрингита. Расширяющее напряжение, создаваемое эттрингитом, сильно повреждает структуру пор, что не способствует механическим свойствам MTSC. Кроме того, вымывание вредных веществ в MTSC незначительно, а введение цемента позволяет эффективно снизить риск выщелачивания вредных веществ в MTSC. Таким образом, использование MTS для замены RS для приготовления бетона вполне возможно, когда степень замены MTS составляет менее 40%, без риска загрязнения окружающей среды. Результаты и адаптация в бетонной промышленности могут уменьшить углеродный след, что соответствует современным тенденциям в области строительства и материаловедения.

Ключевые слова: марганцевые отвалы, марганцевые отвалы, бетон, механические свойства, характеристики воздушной пустоты, микроструктура, повторное использование ресурсов

1. Введение

В последние годы, поскольку масштабы строительства инфраструктуры в Китае продолжают расширяться, бетон стал широко используемым строительным материалом [1]. В 2020 г. в Китае произведено 2.5 млрд м 3 бетона, на что израсходовано почти 1.65 млрд т песка и гравия, в том числе большое количество природного речного песка (РП) [2]. Однако с 2018 года множество факторов, таких как ограничение Китая на добычу РС, борьба с незаконной добычей песка и усиленный надзор за охраной окружающей среды, привели к избыточному предложению и постоянному росту цен на РС. Кроме того, чрезмерная эксплуатация РС вызывает частые геологические катастрофы, такие как обрушение берегов рек [3], и оказывает серьезное воздействие на экологическую среду [4]. Таким образом, поиск подходящих материалов для замены РС для приготовления бетона полезен для снижения нагрузки на ресурсы РС и защиты окружающей среды.

Читайте также:
Лучшие USB-адаптеры Wi-Fi на 2022 год | PCMag

В ответ на эти проблемы соответствующими исследователями было проведено множество исследований [5,6,7]. Блессен Скария Томас и др. [8] приготовили бетон из медных хвостов, используя медные хвосты в качестве частичной замены природного песка. Установлено, что медные хвосты можно использовать для частичной замены природного мелкозернистого заполнителя при водоцементных отношениях 0.4, 0.45 и 0.50 до достижения степени замещения 60 %. Поскольку бетон медных хвостохранилищ (замена до 60%) обладает хорошими прочностными и долговечными характеристиками, его можно рекомендовать для всех видов строительных работ. Рамеш Чандра Гупта и др. [9] провели экспериментальное исследование прочностных, водопроницаемых, абразивных, карбонизационных и усадочных свойств бетона на основе включения разного процентного содержания медных хвостов в качестве частичной замены природных мелких заполнителей. В диапазоне 0–80% бетон, приготовленный путем замены природного песка медными отходами, не показал значительного ухудшения характеристик. Бетон, содержащий медные хвосты, может быть рекомендован для замены 70% природного мелкозернистого заполнителя для всех применений, в то время как заменители выше 70% могут быть рекомендованы для неконструкционных применений, тротуаров и т. д. İlker Bekir Topçu et al. В работе [10] исследованы физико-механические свойства и морозостойкость бетона, изготовленного с использованием отходов бетонных заполнителей (ББК). Было обнаружено, что бетон качества C16 может быть произведен с использованием менее 30% WCA качества C14. Также было замечено, что удельный вес, удобоукладываемость и долговечность бетона, произведенного WCA, уменьшались обратно пропорционально их выносливости к циклу замораживания-оттаивания. Кшиштоф Островский и др. [11] использовали отходы гранита (GW) в качестве альтернативного заполнителя для самоуплотняющегося высокоэффективного бетона (SCHPC). Было исследовано влияние морфологии крупного заполнителя на поведение свежего бетона, а также на деформацию и прочность на сжатие затвердевшего бетона. Морфологию ЗВ также описывали с помощью микроскопических лабораторных исследований. Также были проведены лабораторные испытания свойств свежих бетонных смесей и установлено, что морфология заполнителя оказывает важное влияние на свойства свежих смесей ЩБК и на механические характеристики затвердевшего бетона.

Более того, как крупнейший в мире производитель, потребитель и экспортер металлического марганца, на Китай приходится более 97% мирового производства металлического марганца [12,13]. При крупномасштабной добыче марганцевой руды образуется большое количество твердых отходов, в основном в том числе электролитический марганцевый остаток и марганцевый хвостохранилище. Электролитический марганцевый остаток представляет собой фильтрат, содержащий большее количество аммиачного азота, сульфидов и тяжелых металлов (Mn, Cd, Zn, Cr и V и др.), образующийся при электролизе металлического марганца [14]. Марганцевый отвал представляет собой камень с низким содержанием марганца, отсеянный из марганцевой руды на ранней стадии добычи. Соответствующие данные показывают, что из каждой 1 тонны произведенного металлического марганца может быть получено 10–13 тонн электролитического марганцевого остатка и 21–23 тонны марганцевого шлака [15,16]. Таким образом, при непрерывном производстве металлического марганца образуется все больше и больше электролитического марганцевого остатка и марганцевого шлака. В настоящее время многие ученые провели много исследований по безвредной переработке и утилизации электролитического марганцевого остатка и достигли определенных результатов [17,18]. Однако исследования марганцевых отвалов в основном сосредоточены на извлечении ценных ресурсов [19,20], и мало исследований по безвредной обработке и использованию ресурсов марганцевых отвалов. Однако по мере снижения содержания марганцевой руды резко возрастает выброс марганцевого шлака. В настоящее время основным способом утилизации марганцевого хвостохранилища является захоронение на свалках, занимающее большое количество земельных ресурсов. Более того [21], с изменением окружающей среды и времени существует определенный риск выщелачивания тяжелых металлов в марганцевые хвостохранилища, что неизбежно может загрязнить окружающую среду и поставить под угрозу здоровье человека [22,23]. Кроме того, накопление марганцевых отвалов на свалках также в определенной степени приводит к растрате ресурсов. Поэтому необходимо срочно усилить восстановление и комплексное использование марганцевых хвостохранилищ и способствовать устойчивому развитию марганцевых ресурсов.

Читайте также:
7 способов: как контролировать колорадских картофельных жуков и жуков.

Таким образом, РВ, как один из основных видов сырья для бетона, приводил к частым геологическим катастрофам из-за крупномасштабной добычи РВ, поскольку использование бетона резко увеличилось. Кроме того, с быстрым развитием марганцевой промышленности в Китае накопление большого количества марганцевых хвостов серьезно занимает землю и создает риск загрязнения окружающей среды. Поэтому необходимо срочно изучить альтернативы речному песку и использованию ресурсов марганцевых хвостохранилищ. Основываясь на этом, в этой статье марганцевые отвалы сначала превращались в марганцевые отвалы песка (MTS), а затем MTS использовалась для частичной или полной замены речного (RS) песка для приготовления бетона из марганцевых отвалов (MTSC). С содержанием МТС в качестве переменной было изучено влияние на осадку, механические свойства, характеристики пор и микроструктуру МТСЦ. Обсуждено влияние МТС на гидратацию бетона и риск вымывания вредных компонентов. Предложена подходящая норма замены МТС без потери основных свойств бетона. Результаты исследования не только обеспечивают новый способ чистой и высокоценной утилизации марганцевого хвостохранилища, но также предлагают новое решение для переходного потребления RS.

2. Экспериментальные программы

2.1. Сырье

Цемент, использованный в этом исследовании, представлял собой обычный портландцемент P·O 42.5. Основные свойства и химический состав цемента приведены в Таблице 1 и Таблице 2 соответственно. Речной песок (RS) был приобретен на песчаном заводе в Чанша, провинция Хунань. Соответствующие физические свойства показаны в таблице 3 , а кривая градации показана на рисунке 1 . Марганцевый хвостовой песок (МТС) получали путем сушки, дробления и просеивания марганцевого камня. Конкретный процесс подготовки показан на рисунке 2 . Химический состав и физические свойства показаны в Таблице 2 и Таблице 3, а кривая градации показана на Фигуре 1. Рентгенограмма МТС (рис. 3) указывает на то, что основным минералом МТС является кварц, а также он содержит слюду, каолинит и небольшое количество гипса. Крупный заполнитель (КЗ) представлял собой непрерывно отсортированный гравий диаметром 5-10 мм. Кажущаяся плотность СА составляет 2750 кг/м 3 , водопоглощение 0.68 %, грязеемкость менее 1 %. Вода для замешивания бетона была бытовой водой.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: