铁矿物在混凝土中的化学稳定性研究

With the shortage of natural resource and paying more attention to the environmental protection, it has become a tendency that the iron ore tailings are used to substitute the natural sand and general crushed stone as the aggregate for producing concrete. However, there still exist some problems or doubts, for example, whether the iron minerals in the iron ore tailings will react with other materials from inside or outside of the concrete, and whether they will be a potential safety hazard to the concrete structure. In this project, the common iron minerals and their related ore tailings will be selected as aggregates to prepare concrete, including magnetite, hematite, wustite, ilmenite, limonite and siderite. The potential chemical transformation of iron minerals will be investigated when the iron minerals are in the inside condition of the Portland cement concrete, and the possible volume change will be also investigated. The characteristic parameters of the reaction kinetics will be determined. Furthermore, the potential chemical transformation of iron minerals will be investigated when the concrete is attacked by chloride and sulphate. The research results will reveal the evolution rule of the iron minerals under the condition of concrete, clarify the chemical stability of iron minerals in concrete, illustrate the effect of chemical stability on the safety of concrete structure. This project will have very important significance for enhancing the safety of concrete structure, and have important theoretic value for enriching the chemical reaction theory of iron minerals. So, the research results will have a wide prospect of application.

随着天然砂石资源的匮乏，以及环境保护意识的增强，铁尾矿作为混凝土骨料已成为一个趋势，但人们对铁尾矿中铁矿物在混凝土中是否会发生化学反应，是否会成为混凝土结构工程安全性的隐患，还心存疑虑。本项目选取常见的铁矿石及相应的尾矿，包括磁铁矿、赤铁矿、方铁矿、钛铁矿、褐铁矿、菱铁矿等，作为混凝土骨料，研究其处于硅酸盐水泥混凝土内部环境时，发生化学反应和物相转化的规律，及伴随的体积变化规律，并进行反应动力学特征研究。更进一步研究混凝土处于氯盐和硫酸盐侵蚀的严酷环境时，铁矿物的化学反应规律及物相转变规律。本项目将揭示铁矿物在混凝土环境中的化学反应特性，明确不同类型的铁矿物在混凝土中的化学稳定性，阐明其对混凝土结构安全性的影响。项目的研究成果对提高混凝土结构工程的安全性具有非常重要的意义，同时丰富关于铁矿物的化学反应理论，具有重要的理论价值，因此，研究成果具有广阔的应用前景。

我国有大量的铁尾矿堆存，不仅占用大量土地，污染环境，还危及人民财产及生命安全。将铁尾矿作为砂石骨料应用于混凝土中，是铁尾矿大规模利用的有效途径之一。本项目以磁铁矿石、赤铁矿石、菱铁矿石、钛铁矿石、褐铁矿石、黄铁矿石等铁矿石为研究对象，将其分别浸泡在20℃和80℃模拟混凝土孔溶液、含Cl-的模拟混凝土孔溶液、5%NaCl溶液和5%Na2SO4溶液中，养护至一定的龄期，分析了其物相变化。用铁矿石部分取代碎石作为骨料制备了混凝土试件，分别在20℃和80℃自来水、5%NaCl溶液和5%Na2SO4溶液中养护至一定龄期，探讨对混凝土强度的影响。. 研究结果表明：（1）赤铁矿和褐铁矿在混凝土液相环境中是稳定的，不发生物相转变，含赤铁矿和褐铁矿的尾矿可用作混凝土骨料；（2）磁铁矿在混凝土液相环境中，且有氧气存在的情况下，可以转化为赤铁矿，但磁铁矿的转化对混凝土的强度未产生不良影响，含磁铁矿的尾矿可用作混凝土骨料；（3）菱铁矿在混凝土液相环境中，且有氧气存在的情况下，可以转化为磁铁矿和方解石，但菱铁矿的转化对混凝土的强度未产生不良影响，含菱铁矿的尾矿可用作混凝土骨料；（4）钛铁矿在混凝土液相环境中，且有氧气存在的情况下，可以转化为赤铁矿和金红石。用5%钛铁矿石替代碎石作骨料对混凝土强度没有明显影响。含钛铁矿的尾矿用作混凝土骨料时，掺加量应通过实验确定，不宜过高；（5）黄铁矿在混凝土液相环境中是不稳定的，会产生硬石膏、黄钠铁矾、钾铁矾等物质，对混凝土强度及外观产生不良影响，含黄铁矿的尾矿不能用作混凝土骨料。. 本项目的研究成果为铁尾矿在混凝土中的安全应用提供了依据，对保证混凝土工程的安全性具有非常重要的意义。同时，本项目的研究成果将有利于推动铁尾矿在混凝土中的广泛应用，具有广阔的应用前景。

内容获取失败，请点击重试