淺談鐵礦尾礦砂在商品混凝土中的應(yīng)用

楊小謇，繆海燕

（南京友西科技有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210036）

淺談鐵礦尾礦砂在商品混凝土中的應(yīng)用

楊小謇，繆海燕

（南京友西科技有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210036）

本文通過(guò)鐵礦尾礦砂和江砂拌制混凝土的實(shí)驗(yàn)，對(duì)混凝土的性能分別進(jìn)行了測(cè)試。對(duì)比混凝土的性能結(jié)果和原料成本分析發(fā)現(xiàn)，鐵礦尾礦砂的使用能有效地降低混凝土的生產(chǎn)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

鐵礦尾礦砂；坍落度；和易性；強(qiáng)度；社會(huì)效應(yīng)

0 引言

混凝土生產(chǎn)中使用的砂是經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年形成的不可再生的資源，隨著建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，混凝土工程的大量應(yīng)用，使得天然砂資源已日益短缺。因此，尋找可替代天然砂的資源勢(shì)在必行[1]。

目前南京地區(qū)混凝土公司所用的鐵礦尾礦砂主要來(lái)自馬鞍山鋼鐵公司南山礦，該公司引進(jìn)德國(guó)尾礦處理設(shè)備，尾礦經(jīng)過(guò)該設(shè)備破碎、篩分、三道水洗形成細(xì)度模數(shù)在 3.1 左右的粗砂。目前該公司尾礦綜合利用項(xiàng)目已通過(guò)國(guó)家發(fā)改委立項(xiàng)，向全國(guó)進(jìn)行推廣。通過(guò)尾礦砂部分取代天然砂來(lái)改善新拌混凝土的性能，掌握尾礦砂在使用過(guò)程中的技術(shù)規(guī)律，尋求混凝土降本增效的可行途徑。鐵礦尾礦砂資源豐富、價(jià)格低廉，用其部分取代天然砂應(yīng)用到商品混凝土中，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文主要論述鐵礦尾礦砂在混凝土中應(yīng)用的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

1 混凝土配合比及其新拌混凝土性能

試驗(yàn)以普通 C30 混凝土為例，在新拌混凝土坍落度為180mm時(shí)，混凝土的原料配合比、新拌混凝土性能以及抗壓強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果分別見(jiàn)如表1、表2 和表3 所示。

表1 混凝土中各原料的配合比 kg/m3

表2 新拌混凝土性能測(cè)試結(jié)果

表3 混凝土力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果

改變細(xì)骨料的配合比拌制混凝土，新拌混凝土的性能和混凝土力學(xué)性能可得出以下結(jié)論：

（1）由表2 中的數(shù)據(jù)可以看出，尾礦砂摻 30% 時(shí)新拌混凝土性能與中砂拌制的混凝土性能相當(dāng)，表明尾礦砂可以用于商品混凝土的生產(chǎn)中。同時(shí)，還可以發(fā)現(xiàn)，摻 40% 尾礦砂的混凝土坍落度稍大，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，該配合比要予以優(yōu)化。從 A4 和 A5 的試驗(yàn)結(jié)果表明，尾礦砂摻量大于 40% 時(shí)，拌制的混凝土不適合泵送，但可以拌制非泵送混凝土。

（2）尾礦砂顆粒型狀比較圓，且表面有一定的凹凸。所以拌制的混凝土中細(xì)骨料與水泥漿體膠結(jié)面比較大，細(xì)骨料與水泥漿體界面膠結(jié)強(qiáng)度也高。

（3）由表3 可以發(fā)現(xiàn)，摻尾礦砂的混凝土早期強(qiáng)度略低，但后期強(qiáng)度偏高，這與尾砂自身堅(jiān)固性高和適量的石粉含量有關(guān)。由混凝土 28d 到 60d 強(qiáng)度的增長(zhǎng)來(lái)看，摻尾礦的混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)與用中砂拌制的混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)相當(dāng)。

（4）尾礦砂中石粉含量對(duì)新拌混凝土有影響，隨著石粉含量的增加，混凝土粘漿性增強(qiáng)，離析泌水現(xiàn)象減小，在尾礦砂混凝土體系中，石粉對(duì)混凝土初始坍落度有一定影響，對(duì)坍損也有一定的影響。但石粉彌補(bǔ)了尾礦砂漿體不足的缺陷，改善了混凝土的和易性。同時(shí)也可提高硬化后混凝土的密實(shí)性，混凝土的強(qiáng)度也會(huì)提高。

2 配合比優(yōu)化

由試驗(yàn) A2 的新拌混凝土性能測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析表明，試驗(yàn) A2 可進(jìn)一步優(yōu)化，從而達(dá)到最佳的質(zhì)量原料配比，以實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化，優(yōu)化原料配比見(jiàn)表4。

表4 混凝土 A2 中各原料配比的優(yōu)化 kg/m3

2.1 混凝土性能測(cè)試

試驗(yàn) A6 的混凝土性能測(cè)試結(jié)果如表5 所示。

表5 試驗(yàn) A6 的混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果

由表5 中的數(shù)據(jù)可以看出，混凝土的和易性和流動(dòng)性均較好?；炷恋某跏紶顟B(tài)與 A3 混凝土的初始狀態(tài)相當(dāng)?？箟簭?qiáng)度的測(cè)定結(jié)果表明，試驗(yàn) A6 的強(qiáng)度稍高于 A2。

3 尾礦砂拌制的混凝土材料成本分析

隨著國(guó)家對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，鐵礦尾礦砂資源的再利用為礦山可持續(xù)發(fā)展的必然結(jié)果，符合國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，有很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，是國(guó)家政策扶持的行業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景[2]。

表6 混凝土 A1、A2、A3、A6 的原料成本 元

表6 為混凝土的原料成本分析，可以看出，使用尾礦砂的混凝土原料成本均低于使用中砂的混凝土的原料成本；試驗(yàn) A3、A6 新拌混凝土性能相當(dāng)，而 A6 混凝土原料成本比A3 混凝土成本低 13.76 元。從而可以看出，使用尾礦砂可以使混凝土原料成本有一定的下降空間。除此之外，尾礦砂的綜合利用已被國(guó)家發(fā)改委立項(xiàng)通過(guò)?；炷凉久糠交炷疗骄褂?30% 尾礦粉（替代江砂），混凝土公司可享受一定的返稅優(yōu)惠政策，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

4 尾礦砂在生產(chǎn)使用過(guò)程中注意事項(xiàng)

（1）尾礦砂中大于 10mm 的顆粒 (一般在 10～15mm 之間) 含量在 10%～15%，在實(shí)際生產(chǎn)中要密切注意大于 10mm顆粒含量的變化，及時(shí)對(duì)生產(chǎn)配合比砂率進(jìn)行調(diào)整，保證新拌混凝土的和易性良好。

（2）尾礦砂中有一定的石粉含量，坍損稍大。在實(shí)際生產(chǎn)中要及時(shí)掌握新拌混凝土經(jīng)時(shí)損失，控制好生產(chǎn)水灰比，保證混凝土的早期強(qiáng)度不要太低。

（3）日常生產(chǎn)時(shí)要注意尾礦砂與細(xì)砂的顆粒級(jí)配在一定比例下是否匹配，確?；炷恋暮鸵仔粤己?。

（4）隨著強(qiáng)度等級(jí)提高，尾礦砂的用量要酌情減少，強(qiáng)度等級(jí)大于 C40 或特殊部位的混凝土使用尾礦砂需要進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

5 結(jié)論

（1）C30 強(qiáng)度等級(jí)，摻一定比例的尾礦砂的混凝土工作性能和力學(xué)性能與使用中砂的混凝土的性能相當(dāng)。結(jié)果表明，尾礦砂在 C30 及 C30 以下混凝土可以正常使用。

（2）使用尾礦砂具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)尾礦砂的使用為尾礦綜合利用提供了一個(gè)切實(shí)可行的途徑。

[1] 劉治寧，馬傳高，馬穎．尾礦砂在混凝土中的應(yīng)用[J]．商品混凝土，2013,(7)：42-43．

[2] 徐鳳平，周興龍，胡天喜．國(guó)內(nèi)尾礦資源綜合利用的現(xiàn)狀和建議[J]．礦業(yè)快報(bào)，2007，14(2)：73-78．

［通訊地址］南京市江東中路 311號(hào)中泰國(guó)際廣場(chǎng) 5 棟 1011室（210036）

楊小謇，女，南京友西科技有限責(zé)任公司工程師。