Optimization of Ultra-High-Performance Concrete Using a Clinker-Free Binder and Iron Mine Tailings Aggregate

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作者
Hocine Heraiz,Xinli Mu,Jiajie Li,Bolan Lei,Siqi Zhang,Yunyun Li,Sitao Zhu,Wen Ni,Michael Hitch
出处
期刊:Minerals [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:15 (1): 28-28 被引量:1
标识
DOI:10.3390/min15010028
摘要

This study investigates the use of iron mine tailings (ITs) as a fine aggregate and a clinker-free binder composed of ground granulated blast-furnace slag (GBFS), desulfurization gypsum (DG), and basic oxygen furnace slag (BOFS) to produce low-cost ultra-high-performance concrete (UHPC). The research optimizes the UHPC base by evaluating the impact of key parameters, including the BOFS to GBFS ratio, DG content, BOFS fineness, and binder-to-sand ratio on compressive strength. The study also compares the use of iron mine tailings and silica sand as fine aggregates, demonstrating that tailings are a viable substitute. The results show that the optimal mix, consisting of a 1:1 BOFS to GBFS ratio, 15% DG, and 400 m2/kg BOFS fineness, achieves a compressive strength of 113.7 MPa after 28 days when using iron mine tailings as fine aggregate. Microstructural analysis through X-ray diffraction (XRD), thermogravimetry (TG), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM) reveal that the primary hydration products—C-S-H gel and AFt—contribute to the dense and strong microstructure of the UHPC. This research offers a sustainable approach to producing cost-effective UHPC by utilizing industrial waste materials, providing a promising solution for reducing both environmental impact and production costs in construction.
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