当前的世界环境

介绍

水泥行业是印度增长最快的行业。根据经济顾问产业政策与促进部(DIPP)的数据，2013-14年印度水泥产量为2.557亿吨。但是，水泥行业也面临着许多环境问题。与水泥工业相关的主要环境问题是二氧化碳(CO₂)，一种温室气体。水泥工业产生大量的一氧化碳₂。生产一大吨波特兰泥泥根酸盐几乎一定的CO₂¹。目前，印度的大型港口水泥生产释放了大量的CO₂环境。普通水泥材料是波特兰水泥的替代工具₂排放。这些材料取代了额外数量的波特兰水泥，而不会影响其机械性能。不同的工业废物喜欢渣和偏美族锻炼，作为补充胶凝材料²。包括补充水泥材料的波特兰水泥是混合水泥。

CS是一种废料，从精炼铜中产生，可能有可能用作水泥工业中的补充水泥材料^3.。在印度约有600万吨CS生成每年^4.。已经进行了各种调查，以确定适用性的适用性，作为水泥的部分替代。这些调查表明，随着水泥替换表现出与正常混凝土批次相比表现出更好的强度和长期提高性的特征^5-9然而，在印度，关于水泥工业中使用CS的研究很少在文献中见到。因此，本研究试图确定CS作为补充胶凝材料用于生产环境可持续的混合水泥的适用性。

材料

水泥

普通波特兰水泥在本研究中使用了43级。普通波特兰水泥的所有性质符合BIS 8112^10.。

精细和粗聚集

使用的细骨料是河砂，标称最大尺寸为4.75毫米。使用的粗骨料被压碎的石头具有20mm标称最大尺寸。根据BIS 2386计算的精细和粗聚集体的特异性^11.分别为2.64和2.60。细集料符合BIS 383的分级区II^12.粗集料的分级要求符合BIS 383^12.。

铜渣（CS）

本研究使用从Synco Industries Limited (Jodhpur, Rajasthan)获得的CS, CS颜色为黑色，形状不规则。CS的比重为3.51。将其磨成细粉，在90微米以下的筛子上过筛，达到与水泥相似的细度。CS的细度按BIS 4031测定^13.使用Blaine的比表面积方法为325米²/公斤。表1中给出了Cs的化学性质。

表1：CS的化学性质

方法

混合比例和样品制备

在本研究中，参照BIS 10262设计1个参比混合物C1^14.作为普通混凝土。除了用水泥的不同替代铜渣（5％，10％，15％和20％）的不同替代水平的参考混合物以外，制备另外四种混合物。混合比例的混凝土混合物在表2中给出。单独称量每个混合物的水泥，粗聚集，细聚集体，铜渣和水的量。水泥和铜渣混合干燥。将细聚体以干燥的形式与该混合物混合。将粗细胞混合以在整个批次中获得均匀的分布。将水加入到混合物中，然后在适当的机械混合器中彻底混合3至4分钟。

表2:混凝土配合比

Cs =铜渣，Fa =细聚集体，Ca =粗聚集，W / B =水/粘合剂

测试程序

每个混合物的压缩和分裂拉伸强度从150mm×150mm×150mm的立方体标本中发现。每个混合物的弯曲强度由150mm×150mm×700mm的棱镜标本计算。根据BIS 516测试标本的压缩和弯曲强度^15.。根据BIS 5816测试样品的分裂拉伸强度^16.在固化7,28和90天后，在通用试验机上进行所有强度测试。

利用XRD进行水化研究

通过XRD研究水泥的水合度。可以使用XRD发现不同水合产物的衍射峰。可以从这些衍射峰观察到水泥的水合度。这些衍射峰的强度绘制在衍射角2θ（度）上。在每秒计数（CPS）中测量强度。对具有共混物的混合物的水泥粉末样品进行X射线衍射试验; C1（0％CS），C3（10％CS）和C5（20％CS）。从28和90天的压缩强度试验后，从混凝土试样的残余物中收集水泥粉末样品。用布拉格 - 布伦坦几何形状记录不同样品的X射线衍射图。粉末样品装在铝样品支架上，尺寸为2cm×1·5cm×0·2cm。测量值在10.0066°至99.9846°的2θ范围内进行，步进宽度为0.0130°。

结果与讨论

抗压强度

平均7.^TH.，28^TH.和90^TH.不同混合料的日抗压强度见表3和图1。结果表明:由于CS的非胶凝性能，混凝土7天和28天抗压强度随掺量的增加而降低;少量CaOin CS(表1)不具有任何胶凝性能。因此，CS不结合混合物;它分散混合料，降低混凝土的抗压强度。但混凝土90天抗压强度随着掺量CS的增加而增加(图1)₂在Cs（表1）中，初始喷气醇反应并增加抗压强度。较高百分比的Cs（20％CS），抗压强度在28时的28.30MPa增加到28^TH.日至47.93 MPa^TH.日（表3）。在90^TH.日，20％的CS显示出最大抗压强度为47.93MPa。值得注意的是，在28岁之后发生了力量增益^TH.抗压强度测试结果表明，高达20%的CS可显著替代硅酸盐水泥，提供环境可持续的混合水泥。

表3：混凝土压缩，弯曲和分裂拉伸强度的测试结果（MPA）

F_C=压缩强度，f_B.=弯曲强度，f_CT.劈裂抗拉强度

图1：平均7TH.，28TH.和90TH.一天压缩 不同混凝土混合物的强度 点击此处查看数字

混凝土的弯曲和分裂拉伸强度

平均7.^TH.，28^TH.和90^TH.表3中给出了不同混凝土混合物的日弯曲强度，并在图2中示出。平均7^TH.，28^TH.和90^TH.表3中给出了不同混凝土混合物的日分裂拉伸强度，并在图3中示出。结果表明，7^TH.和28.^TH.随着掺量的增加，混凝土的日弯曲和劈裂抗拉强度降低。然而,90年的^TH.随着Cs含量的混合增加，混凝土的日弯曲和分裂拉伸强度增加，如图2和3所示。在90^TH.日，20％的Cs显示出最大的弯曲和分裂抗拉强度分别为5.93MPa和5.03MPa。发现弯曲和分裂拉伸强度试验结果与压缩强度试验结果有关。

图2：平均7TH.，28TH.和90TH.日弯曲 强度不同的混凝土混合物 点击此处查看数字

图3:平均水平TH.，28TH.和90TH.天分裂 不同混凝土混合料的抗拉强度 点击此处查看数字

利用XRD进行水化研究

对混合料C1 (0% CS)、C3 (10% CS)和C5 (20% CS)的胶凝粉试样进行了XRD测试。胶凝粉的样品采集自混凝土试件的残余^TH.和90^TH.日抗压强度试验。XRD测试结果如图4至9所示。所有混合物都包括如图4至9所示的2θ刻度上的石英，波特兰石和Alite的峰值。4至9.但是Portlandite是水泥水合过程中的主要水化产品。所有混合物中波特兰石的峰代表水泥的水合程度。在18.1°和34.1°观察到波特兰石的主要峰。18.1°的波特兰石的峰值与Alite的峰值重叠。34.1°的波特兰石的峰值是所有混合物中波特兰石的所有峰的最高峰。混合C1，28^TH.日，显示图4中的波特兰石峰的最高强度。但是，混合物C3和C5，28^TH.天表示波特兰石峰的低强度，如图5和6中的C1相比。由于CS的存在，C3和C5Represents的低强度为C3和C5Represents较低的水合速率。CS的非水泥行为在水泥的水合中没有有助于降低波特兰石峰的强度。混合C1，C3和C5的XRD模式，90^TH.日子如图7,8和9所示。观察到这一点，波特兰石峰的强度在90时^TH.日子非常少于与28的比较^TH.所有混合的日子。波特兰石峰的低强度表示CS的Pozzolanicactivity。CS的Pozzolanic反应消耗了大量的波特兰石，增加了混凝土的抗压强度。发现XRD测试结果与压缩强度测试结果一致。

图4:混合C1在28时的XRD谱图TH.一天 点击此处查看数字

图5：28的混合物C3的XRD图案TH.一天 点击此处查看数字

图6：28的混合物C5的XRD图案TH.一天 点击此处查看数字

图7：90的混合C1的XRD图案TH.一天 点击此处查看数字

图8：90的混合物C3的XRD图案TH.一天 点击此处查看数字

图9：90时混合C5的XRD图案TH.一天 点击此处查看数字

确认

提交人承认，从印度旁遮普邦旁遮普邦毗旁遮普农业大学的土木工程系提供的支持和帮助。

参考文献

1. 来自水泥行业的Rubenstein，M.emissions.http：//blogs.ei.columbia.edu/2012/05/09/2012/05/09/2012/05/09/2012/05/09/2012/05/09/2012/05/09/thom-from-the-the-Comeions-the-the-the-thore-the-the-the-the-（2014年7月1日）。
2. Toutanji，H.，Delatte，N.，Aggoun，S.，Duval，R.和Danson，A。补充水泥材料对短期固化混凝土抗压强度和耐久性的影响。水泥混凝土研究，34：311-319（2004）
   十字架
3. Shi，C.，Meyer，C.和Behnood，A。使用铜渣在水泥和混凝土中的利用。资源保护回收，52：1115-1120（2008）
   十字架
4. Narasimhan，T. E. Sterlite的铜渣浪费发现了新的用途。http://www.businesstandard.com/article/companies/sterlite-s-copper-slag-waste-finds-new-uses-111041900105_1.html.（Accessed于2014年7月6日）
5. Tixier，R.，Devaguptapu，R.和Mobasher，B。铜渣对水泥混合物水合和力学性能的影响。水泥混凝土研究，27（10）：1569-1580（1997）
   十字架
6. ARINO，A. M.和Mobasher，B。磨铜渣对水泥混合物强度和韧性的影响。ACI材料杂志96（1）：68-73（1999）
7. Zain，M.F.M.，Islam，M.N.，Radin，S.和Yap，S。G.基于水泥的凝固，用于安全处理爆破的铜渣。水泥混凝土复合材料，26（7）：845-851（2004）
   十字架
8. Moura，W. A.，Gonçalves，J.P.和Lima，M.B。L. L.铜渣作为混凝土的补充胶结材料。物质科学杂志，42（7）：2226-2230（2007）
   十字架
9. Sanchez de Rojas，M. I.，Rivera，J.，Frias，M。和Marin，F.使用回收的铜渣用于混纺水泥。中国化工和生物技术学报，83（3）：209-217（2008）
   十字架
10. BIS 8112. 43级普通波特兰水泥规范。印度标准局，新德里（1989年）
11. BIS 2386.混凝土聚集体的试验方法。印度标准局，新德里（1963年）
12. 国际清算银行383。混凝土用天然粗和细集料规范。印度标准局，新德里(1970年)
13. BIS 4031.液压水泥的物理测试方法。印度标准局，新德里（1988年）
14. BIS 10262.混凝土混合设计的推荐准则。印度标准局，新德里（1982年）
15. BIS 516.混凝土强度试验方法。印度标准局，新德里（1959年）
16. BIS 5816.分裂混凝土的拉伸强度 - 测试方法。印度标准局，新德里（1999）