铁尾砂粉在高温超高强度混凝土中的作用( The Role of Iron Tailing Powder in Ultra-High-Strength Concrete Subjected to Elevated Temperatures )

K Huang X Zhang D Lu N Xu X Han

铁尾矿粉(ITP)被认为具有替代水泥制造超高性能混凝土(UHPC)的潜力。但是，加入ITP的UHPC在高温下的性能更加复杂。本研究通过引入不同含量的ITP制备了七种UHPC配方，并研究了高温下UHPC的力学行为（剩余强度）、结合水含量和微观结构特性（晶相和非晶相、化学结构和形貌）。试验结果表明，ITP的加入延缓了高温下混凝土的剥落。掺15%ITP的混凝土在800°C时能保持53.8%的原始强度，而不掺ITP的混凝土能保持31.6%的原始强度。ITP的加入增加了混凝土中微孔/裂缝的数量，有助于释放水蒸发引起的蒸汽压。这项研究的结果突出了ITP在未来UHPC设计和制造中的潜在应用。1.引言混凝土具有较高的比热和较低的热导率，因此可以耐高温[1]，但这并不意味着它的性能没有下降。其致密的微观结构易受爆炸剥落的影响，这是由于在大约100°C的蒸汽释放温度下热应力的积累[2,3]。此外，混凝土在高温下的内部物理/化学变化影响其力学强度[3,4]。据报道，混凝土的残余强度在高温下会显著降低[5]。特别是，超高性能混凝土(UHPC)具有极低的渗透性和孔隙率[6,7]，这意味着存在于孔隙中的热压力积累极高。相应地，高热压力会导致混凝土爆裂[8]。因此，采取预防措施解决或避免高温对混凝土性能的负面影响是十分必要和迫切的。提高混凝土高温性能的有效途径是正确选择胶凝材料(SCMs)[9,10]。例如，Karahan[11]开发了一种大体积（0-90%）粉煤灰/矿渣混凝土，并报告说，掺30%粉煤灰和50%矿渣的混凝土在800°C下达到了最佳性能。Anwar[12]发现含20%火山灰的混凝土比硅酸盐水泥混凝土具有更高的剩余强度。但在800°C时，由于界面过渡区的削弱，混凝土的剩余强度急剧恶化。Burciaga-Díaz和Escalante-García[13]发现，含偏高岭土的混凝土强度损失最大，为42%，而含50%矿渣颗粒的混凝土强度损失较小，仅为20%。最近，Manjunath等人。[14]通过掺入15%活性矿渣配制碱矿渣混凝土，并指出该混凝土在800℃下具有比普通混凝土更好的剩馀强度维持性能。近年来，粉煤灰、偏高岭土和炉渣等超临界碳化硅材料因其具有稳定火山灰反应释放的氢氧化钙(CH)等独特的特性而备受关注，特别是粉煤灰[5]、偏高岭土[15]和炉渣[16]等超临界碳化硅材料。更重要的是，高温有利于含SCMs混凝土中某些组分的烧结，增强其强度[17]。随着对SCMs和工业废弃物有效回收利用的需求不断增加，高性能混凝土和绿色混凝土的可持续发展受到了广泛关注[18]。铁尾矿粉(ITP)具有储存量大[20]和成本低[19]等优点，可被认为是混凝土相关应用中理想的替代胶凝材料[19]。同时，突出的火山灰反应性[21,22]和ITP颗粒enab的填充效应

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