全尾礦廢石骨料高強混凝土的試驗研究

陳杏婕 倪 文 吳 輝 湯 暢 仇夏杰

(北京科技大學土木與環(huán)境工程學院，北京 100083)

·綜合利用·

全尾礦廢石骨料高強混凝土的試驗研究

陳杏婕 倪 文 吳 輝 湯 暢 仇夏杰

(北京科技大學土木與環(huán)境工程學院，北京 100083)

從資源再生、生態(tài)環(huán)境保護和循環(huán)經(jīng)濟的角度出發(fā)，以重新級配后的密云地區(qū)鐵礦廢石為粗骨料、密云地區(qū)鐵尾礦為細骨料，將鐵尾礦與礦渣、水泥熟料、脫硫石膏通過梯級混磨得到混合料，與單獨磨細的鋼渣粉混合為膠凝材料，加入減水劑和水后制備成高強混凝土材料，并采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)等手段進行微觀結(jié)構(gòu)與物相組成的變化研究，進而分析反應(yīng)機理。所制備的混凝土的固廢總比例達到91%，使用廢石代替天然石子，鐵尾礦代替天然砂子，其天然砂石替代率達到100%，制得的混凝土試塊28 d抗壓強度達到75.92 MPa。

廢石 鐵尾礦 骨料 高強混凝土

2011年我國大宗工業(yè)固體廢棄物總產(chǎn)生量約為34億t，而其利用率僅為45.5%[1]。鐵礦廢石與尾礦在工業(yè)固體廢棄物中所占比例很大，對其進行有效利用、制備高附加值制品，是我國以尾礦資源為依托的新興產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。

利用鐵尾礦作為細骨料制備高強混凝土結(jié)構(gòu)材料方面，鄭永超[2]、楊菁華[3]、崔孝煒等[4]已經(jīng)做過一些相關(guān)研究。他們先后研究了鐵尾礦高性能混凝土結(jié)構(gòu)材料原材料處理工藝，確定了最佳磨礦方式，研究了不同的養(yǎng)護方法對強度的影響等。并且從他們的前期研究和實踐中發(fā)現(xiàn)，制備混凝土過程中摻入鋼渣粉能夠明顯降低混凝土試件的早期自收縮。這種不含粗骨料的混凝土結(jié)構(gòu)材料雖然在多個方面具有優(yōu)異的性能，但膠凝材料用量偏高，如果利用采礦廢石制成的粗骨料代替部分尾礦細骨料，則有可能在保持其部分高性能的前提下進一步降低成本，降低能耗。

本研究擬利用鐵礦開采的廢石作為混凝土粗骨料、鐵礦選礦的尾礦作為細骨料，開發(fā)出C60以上的高強混凝土，混凝土中固廢總比例達到90%以上，天然砂石替代率達到100%，為大規(guī)模利用礦山固體廢棄物奠定基礎(chǔ)。

1 試驗原料和試驗方法

1.1 試驗原料

1.1.1 鐵礦廢石

取自北京威克冶金有限責任公司的密云地區(qū)采場剝離廢石，制成的廢石粗骨料粒度篩分分析結(jié)果見表1。廢石的粒徑大小主要集中在4.75～26.5 mm，粒徑在2.36～16.00 mm與16.00～31.50 mm的廢石比例基本為1∶1，適合按照公稱粒級5～25 mm進行級配[5]。

表1 廢石篩分分析結(jié)果

典型廢石骨料的正交偏光顯微鏡圖片見圖1。從圖1中可以看出，典型廢石骨料的礦物成分主要為石英、斜長石、正長石。更多的偏光顯微鏡及礦相顯微鏡觀察，可以發(fā)現(xiàn)個別的廢石顆粒還含有云母、綠泥石、方解石、蛇紋石以及磁鐵礦等礦物。

圖1 典型廢石正交偏光顯微鏡圖片

將廢石骨料隨機取樣，經(jīng)破碎和磨細后制備化學分析樣品，其主要化學成分見表2。從表2可以看出，廢石骨料的化學成分以SiO2為主，與典型廢石骨料的正交偏光顯微鏡相觀察，及其他骨料的后續(xù)偏光顯微鏡和礦相顯微鏡觀察所鑒別出的主要礦物組合相吻合。

將廢石骨料隨機取樣，經(jīng)國家建筑材料測試中心檢驗，其壓碎指標符合《GB/T14685—2011 建設(shè)用卵石、碎石》中Ⅰ類碎石的技術(shù)要求，即該廢石可用于強度等級大于C60的混凝土[6]。

1.1.2 鐵尾礦

試驗用鐵尾礦取自北京威克冶金有限責任公司，其化學成分見表2。XRD譜圖見圖2。

表2 主要原料的化學成分

Table 2 Chemical composition of the main raw material %

成 分在各原料中的含量廢 石鐵尾礦鋼 渣礦 渣水泥熟料SiO264476952122232702250Al2O314427446841540486Fe2O31558131453040343MgO2113721100897083CaO350414358238796630Na2O308173023--K2O260206008--燒 失204251504076-

圖2 鐵尾礦XRD圖譜

鐵尾礦礦物組成主要為石英、斜長石、透輝石、角閃石，性質(zhì)比較穩(wěn)定。化學成分以SiO2為主，主要以非活性的石英形式存在，屬高硅型鐵尾礦。鐵尾礦中含有Fe2O3、FeO等鐵相礦物多以磁鐵礦形式存在。

(1)鋼渣。由鞍鋼集團公司提供。其化學成分見表2。

(2)礦渣。為水淬的?；郀t礦渣，取自首鋼遷鋼公司。其化學成分見表2。

(3)水泥熟料。取自河北唐山冀東水泥廠。其化學成分見表2。

(4)脫硫石膏。取自北京石景山熱電廠。其主要化學成分中，CaO所占質(zhì)量分數(shù)最高，為40.13%，SO3則為33.21%。

(5)PC減水劑。由北京慕湖外加劑有限公司提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 全尾礦廢石骨料混凝土試塊的制備

(1)將各種原材料烘干至含水率≤1%。

(2)用SMφ500×500試驗?zāi)ハ葘㈣F尾礦粉磨40 min，測得磨后第一段物料比表面積為362.2 m2/kg。將磨細的細尾礦和礦渣原始顆?；炷?0 min，測得第二段物料比表面積為480.6 m2/kg。再將磨細的混合料與經(jīng)初級破碎的熟料、脫硫石膏混磨50 min后，得到混合物料，經(jīng)測比表面積為672.3 m2/kg。并將鋼渣在試驗小磨中單獨粉磨90 min，比表面積為438.5 m2/kg。所用磨機為實驗重5 kg標準小磨，由上虞市道墟棟林化驗儀器廠生產(chǎn)，研磨介質(zhì)為標準配置。原料各組分比例見表3。

(3)按照《JGJ52—2006 普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》對廢石粗骨料進行重新級配，結(jié)果見表4。

表3 膠凝材料組分比例

Table 3 The components proportion of the gelled material %

表4 粗骨料的顆粒級配范圍

注：2.36～31.5 mm為篩孔(方孔篩)尺寸。

(4)將膠凝材料和粗尾礦(細骨料)、篩分后廢石(粗骨料)按照膠凝材料∶尾礦細骨料∶廢石粗骨料=3∶2∶5的比例混合均勻，減水劑與膠凝材料的質(zhì)量比為0.4%，試驗中水膠比為0.21。

(5)將攪拌好的漿體倒入100 mm×100 mm×100 mm的試模，振動成型。放入溫度20±1 ℃，相對濕度為90%的標準養(yǎng)護箱養(yǎng)護24 h后拆模，并繼續(xù)在標養(yǎng)箱內(nèi)養(yǎng)護至規(guī)定齡期。

1.2.2 分析檢測

(1)原料由中國地質(zhì)大學化學分析室分析，主要采用721分光光度儀和EDTA溶解法測定。

(2)按照《GB/T 50107—2010 混凝土強度檢驗評定標準》[7]，用北京三宇偉業(yè)試驗機有限公司生產(chǎn)的SYE-2000型壓力試驗機測試試塊在養(yǎng)護3、7和28 d時的抗壓強度。

(3)采用X射線衍射分析技術(shù)對混凝土凈漿樣品進行物相組成變化的研究，所用儀器為日本理學Rigaku D/Max-RC粉晶X射線衍射儀。

(4)采用場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)觀察混凝土凈漿樣品的微觀結(jié)構(gòu)，所用儀器由德國蔡司公司生產(chǎn)，型號為SUPRATM55，工作電壓為20 kV，使用配套能譜儀進行能譜分析。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 全尾礦廢石骨料混凝土強度特征

按試驗方法制備混凝土試塊，測其養(yǎng)護3、7、28 d的抗壓強度。因為本試驗所采用的混凝土試塊體積為100 mm ×100 mm ×100 mm，因此將測試結(jié)果乘以0.95的系數(shù)[7]，如表5所示。

從表5可以看出，隨著養(yǎng)護時間增長，混凝土試塊的抗壓強度穩(wěn)定增長，養(yǎng)護28 d換算后抗壓強度為75.92 MPa，完全滿足C60高強混凝土的要求。

表5 混凝土試塊抗壓強度

Table 5 Compressive strength of concrete MPa

試驗中采用的水膠比為0.21，此水膠比下粗骨料的最大粒徑對混凝土強度的影響很顯著，尤其對于高強混凝土，限制粗骨料最大粒徑是非常必要的。但粗骨料粒徑若過小，則會增加粗骨料的比表面積，空隙率也隨之增大[8]。而如表4所示，試驗中通過篩分限制了廢石的最大粒徑為26.5 mm，最小粒徑為2.36 mm，有效地控制了使用廢石作為粗骨料時其粒徑對混凝土抗壓強度的影響。

試驗中按表4對廢石進行重新級配準備試驗用粗骨料，使得骨料具有較好的級配：空隙率小，從而減少了水泥用量并保證密實度；總表面積小，從而減少了濕潤骨料表面的需水量；同時還有少量的細顆粒，滿足了和易性的要求。

2.2 顯微分析及反應(yīng)機理討論

2.2.1 混凝土凈漿樣品XRD分析

由于在混凝土水化硬化和強度增長過程中，廢石粗骨料和尾礦細骨料主要起到惰性脊料的作用，主要和膠凝材料發(fā)生物理吸附和化學吸附作用，自身并不發(fā)生明顯的變化，因此混凝土內(nèi)部所發(fā)生的反應(yīng)主要是膠凝材料的水化反應(yīng)、不同組分之間的相互反應(yīng)以及由此造成的混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的不斷演化。為了簡化分析混凝土水化硬化和強度增長過程的難度，本實驗的部分微觀分析樣品制樣時，將混凝土中的粗、細骨料剔除，只對凈漿部分進行分析。制成30 mm×30 mm×50 mm的凈漿試件，試件在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護，并對其進行3、7和28 d測試分析。

圖3、圖4、圖5分別是混凝土凈漿試件在3、7和28 d的XRD圖譜。由圖3可以看出，凈漿試件養(yǎng)護 3 d時有一定量的羥鈣石和鈣礬石晶體的衍射峰，說明膠凝材料已經(jīng)發(fā)生了較為迅速的水化反應(yīng)，產(chǎn)生了一定量的鈣礬石和羥鈣石。圖中還可看出，3 d齡期時，在2θ為25°～40°的區(qū)間內(nèi)，衍射峰有明顯的“凸包”產(chǎn)生，且整體衍射峰的背景值較高，表明已有很多的非晶態(tài)物質(zhì)產(chǎn)生，說明此時已經(jīng)生成了較多的C-S-H凝膠。膠凝材料制備過程中，通過梯級混磨激發(fā)了鐵尾礦和礦渣的活性，在火山灰效應(yīng)的作用下，形成了更多的C-S-H凝膠。同時混磨過程中石膏的加入促進了多組分協(xié)同效應(yīng)，并進一步促進C-S-H凝膠的生成。在凈漿試件3 d齡期的XRD圖譜中，可以看到石英、閃石的衍射峰，這是由于凈漿試件中存在很多未參與反應(yīng)的鐵尾礦細粒。C3S在水化過程中較先反應(yīng)，但該3 d齡期凈漿試件的XRD圖譜中仍可見M3型C3S晶體的衍射峰，同時較后反應(yīng)的β型C2S晶體的衍射峰較多，這說明水化很不完全，進一步水化和強度增長具有較大的空間。

圖3 3 d齡期試件XRD圖譜

圖4 7 d齡期試件XRD圖譜

由圖4可以看出，凈漿試件在7 d齡期時，鈣礬石晶體的衍射峰略微增強，羥鈣石晶體的衍射峰有所降低，β-C2S、M3-C3S晶體的衍射峰有所降低，石英、閃石的衍射峰仍舊較強，與試件在3 d齡期的XRD圖譜相比非晶態(tài)物質(zhì)進一步增加。這說明隨著養(yǎng)護時間的增加，水化反應(yīng)進一步進行，羥鈣石在一定程度上被消耗，鈣礬石則仍在生成，試件中產(chǎn)生了更多的C-S-H凝膠。

圖5 28 d齡期試件XRD圖譜

由圖5可以看出，凈漿試件在28 d齡期時，鈣礬石的衍射峰持續(xù)增強，羥鈣石晶體的衍射峰減少，非晶態(tài)物質(zhì)進一步增加，β-C2S晶體的衍射峰大大減少，沒有見到M3-C3S晶體的衍射峰，石英、閃石的衍射峰仍舊明顯。這說明在養(yǎng)護過程中水化反應(yīng)進行得遠比3、7 d齡期時更完全，試件中生成了更多的C-S-H凝膠，而羥鈣石雖然被進一步消耗，但在試件中仍舊存在。

2.2.2 混凝土凈漿樣品SEM分析及能譜分析

圖6是混凝土凈漿試件養(yǎng)護3 d的SEM照片。圖7、圖8是凈漿試件3 d齡期時對應(yīng)的能譜分析圖。

圖6 3 d齡期混凝土凈漿試件SEM照片

如圖6(a)所示為凈漿試件水化3 d的放大3 000倍SEM圖。從圖中孔隙可見結(jié)晶良好的針、棒狀鈣礬石晶體以及片狀羥鈣石，在兩者附近可見C-S-H凝膠。孔隙內(nèi)外四周可見分散分布的固體顆粒。如圖6(b)所示為其放大10 000倍SEM圖。從圖中可以清晰看到疊層生長的羥鈣石，結(jié)晶良好。鈣礬石在空隙中呈棒狀生長，結(jié)晶良好，長度達到約4 μm。鈣礬石晶體與羥鈣石晶體之間被C-S-H凝膠環(huán)繞填充。

圖7 圖6(b)中A點能譜

圖8 圖6(b)中B點能譜

圖7中能譜數(shù)據(jù)顯示，A點主要包括硅、鈣、鎂、鋁等元素，硅、鈣含量較高。結(jié)合圖6(b)，可以判斷A點為水化生成的C-S-H凝膠。圖8中能譜數(shù)據(jù)顯示，B點硅元素含量較高，其余元素含量都較低，結(jié)合圖6(a)中的分布分散的固體顆粒，此處可能為未參加反應(yīng)的鐵尾礦中的石英顆粒，其附著于片狀羥鈣石上，與水化層之間存在明顯的空隙，空隙間距較大。

比較凈漿試件3 d齡期的SEM圖、能譜分析圖與XRD圖譜，結(jié)果互相符合，說明水化3 d時，羥鈣石、鈣礬石、C-S-H凝膠大量生成，但水化反應(yīng)并未完全，試件中存在大量鐵尾礦顆粒，此時硬化漿體結(jié)構(gòu)基本形成，但結(jié)構(gòu)較為疏松，仍存在大量孔隙。

如圖9(a)所示為凈漿試件水化7 d的放大4 000倍SEM圖，圖中可以清晰看到大量結(jié)晶良好的鈣礬石晶體。圖9(b)所示為放大5 000倍SEM圖，圖中可以看到大量C-S-H凝膠及少量羥鈣石晶體，未水化顆粒與水化層之間的空隙由C-S-H凝膠連接。

凈漿試件7 d齡期的SEM圖和XRD圖譜的結(jié)果相符，說明隨著齡期延長，水化反應(yīng)進一步加深，水化程度進一步提高，生成大量的鈣礬石晶體和C-S-H凝膠，羥鈣石在進一步產(chǎn)生與消耗中，這些水化產(chǎn)物分布無序地逐漸充填內(nèi)部孔洞。凈漿試件較養(yǎng)護3 d時內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為緊密，密實程度有較大提高。

圖9 7 d齡期混凝土凈漿試件SEM照片

圖10 28 d齡期混凝土凈漿試件SEM照片

如圖10(a)所示為凈漿試件水化28 d的放大3 000倍SEM圖。從圖中可以看到大量的C-S-H凝膠以及少量的羥鈣石和鈣礬石。未水化顆粒與水化層之間的空隙大大減少，構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)致密的硬化漿體。圖10(b)所示為放大10 000倍SEM圖，圖中有大量的C-S-H凝膠。

凈漿試件在28 d齡期的SEM圖和XRD圖譜相符，說明水化28 d時試件中C-S-H凝膠占水化產(chǎn)物的絕大部分，羥鈣石和鈣礬石仍舊存在，但含量降低，硬化漿體已經(jīng)很致密。

2.2.3 試驗結(jié)果討論

水化硬化過程早期，混凝土試塊中存在較多孔隙，隨著水化反應(yīng)的不斷進行，各種水化產(chǎn)物逐漸填滿這些空隙。針、棒狀鈣礬石晶體，片狀、疊層狀羥鈣石，C-S-H凝膠相互交織，將原本分散的鐵尾礦顆粒、廢石與水化產(chǎn)物連接起來，提高了過渡區(qū)的密實度，從而構(gòu)成了越來越致密的混凝土試塊。

混凝土養(yǎng)護3 d時，試塊中不僅產(chǎn)生了大量鈣礬石、羥鈣石，還有相當多的C-S-H凝膠。這是由于在膠凝材料制備過程中，通過梯級混磨激發(fā)了鐵尾礦和礦渣的活性，這2種礦物摻合料通過火山灰效應(yīng)，促進混凝土水化硬化過程中羥鈣石的消耗，形成更多的凝膠。鈣礬石、羥鈣石、C-S-H凝膠充填了一部分空隙，并與未水化熟料顆粒、未反應(yīng)礦渣顆粒、鐵尾礦顆粒等未水化顆粒以及廢石顆粒牢固地黏結(jié)在一起，初步構(gòu)成了一個較為致密的整體。

由于高強混凝土的自收縮可在早期齡期得到反映，而混凝土自收縮的不斷增大，會導致其內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋的可能性也隨之增加[4]，本試驗在制備混凝土的過程中在膠凝材料里摻入一定量的鋼渣，利用鋼渣粉的微膨脹作用來抑制混凝土的自收縮，可起到減少微裂紋的作用。如表5中所示，混凝土試塊在早期就形成較高的抗壓強度，以0.95的系數(shù)折算后的3 d的測試結(jié)果為43.13 MPa。

隨著養(yǎng)護時間的延長，水泥熟料、鋼渣中的M3-C3S逐漸反應(yīng)完全，β-C2S也逐漸參與進行水化，混凝土試塊中的整體水化程度逐漸增加，未水化顆粒、廢石粗骨料與水化層的空隙逐漸減少。鈣礬石晶體在早期和中期大量生成，并結(jié)晶較好。隨著水化反應(yīng)的進行，水化硅酸鈣不斷生成，以結(jié)晶度極低或非晶態(tài)的C-S-H凝膠為主。早期時C3S、C2S顆粒周圍易迅速生成C-S-H凝膠層，中后期C-S-H凝膠無序分布，填充于過渡區(qū)孔隙，大大降低混凝土試塊的孔隙率。中后期的水化產(chǎn)物具有巨大的表面積和黏附力，從而有效地將各種固相顆粒牢固黏結(jié)，最終形成致密的混凝土試塊。如表5中所示，以0.95的系數(shù)折算后的7 d抗壓強度為65.28 MPa，就已達到C60高強混凝土的強度要求，而28 d抗壓強度在此基礎(chǔ)上進一步提高，體現(xiàn)出全尾礦廢石骨料混凝土的優(yōu)越性。

本研究所制備的全尾礦廢石骨料混凝土不但可以大量消耗尾礦和廢石，并且能夠制備出C60以上強度等級的高強混凝土。其耐久性和體積穩(wěn)定性等重要指標將在后續(xù)的研究結(jié)果中陸續(xù)報道。但基于北京密云的尾礦和廢石用于代替天然砂石配制強度等級在C40以下的混凝土中已被應(yīng)用多年，均未在耐久性和體積穩(wěn)定性方面發(fā)現(xiàn)負面效應(yīng)，因此在本項研究結(jié)果進一步提高尾礦、廢石的利用率與利用價值方面具有重要意義。

3 結(jié) 論

(1)北京密云地區(qū)的鐵礦采礦廢石經(jīng)加工后符合Ⅰ類碎石的技術(shù)要求，經(jīng)篩分、重新級配后能夠代替天然石子作為粗骨料，選礦的尾礦可以作為細骨料生產(chǎn)C60高強混凝土。

(2)以密云地區(qū)廢石為粗骨料，密云鐵尾礦為細骨料，可以制備出28 d抗壓強度達到75.92 MPa的高強混凝土試塊。在所制備的混凝土中，粗骨料和細骨料均可100%以鐵礦廢石和尾礦來代替天然砂石。

(3)全尾礦廢石骨料混凝土材料的主要水化產(chǎn)物為C-S-H凝膠和鈣釩石。試樣水化早期，C-S-H凝膠的生成較快。試樣水化7 d至28 d的過程中，早期水化所產(chǎn)生的羥鈣石又由于礦物摻合料的火山灰活性反應(yīng)被部分消耗，C-S-H凝膠在全部水化產(chǎn)物中所占比例提高。未參與水化反應(yīng)的部分鐵尾礦及礦渣顆粒作為微集料殘留在混凝土中，降低了混凝土試塊的孔隙率。該混凝土材料3、7、28 d齡期都有較高的抗壓強度。

(4)全尾礦廢石骨料混凝土材料大量使用工業(yè)固體廢棄物，固廢總體摻量達到91%。高強混凝土是在各種基本建設(shè)工程中大量使用的建筑材料。100%使用尾礦和廢石代替天然砂石，并在膠凝材料中部分使用梯級磨細的超細尾礦粉作為礦物摻合料，對于大宗固廢資源化利用具有重要意義。

[1] 中國資源綜合利用協(xié)會．2010—2011年度大宗工業(yè)固體廢物綜合利用發(fā)展報告[M]．北京：中國輕工業(yè)出版社，2012． China Association of Resource Comprehensive Utilization.The Bulk of Industrial Solid Waste Comprehensive Utilization Development Report 2010-2011[M].Beijing：China Light Industry Press，2012．

[2] 鄭永超，倪 文，郭珍妮，等.鐵尾礦制備高強結(jié)構(gòu)材料的試驗研究[J].新型建筑材料，2009(3)：4-6． Zheng Yongchao，Ni Wen，Guo Zhenni，et al.Experimental study of the preparation of high-strength structural material with iron tailings[J].New Building Materials，2009(3)：4-6．

[3] 楊菁華.鐵尾礦制備高強軌枕材料研究[D].北京：北京科技大學，2009． Yang Jinghua.Study on High-Strength Structural Sleeper Materials with Iron Tailings[D].Beijing： University of Science and Technology Beijing，2009．

[4] 崔孝煒.齊大山鐵礦尾礦制備高強鐵路軌枕材料的研究[D].北京：北京科技大學，2011． Cui Xiaowei.Study on High-Strength Concrete for Railway Sleeper with Iron Tailings of Qidashan[D].Beijing：University of Science and Technology Beijing，2011．

[5] 中華人民共和國建設(shè)部.JGJ52—2006普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007． Ministry of Construction of the People's Republic of China.JGJ52—2006 Standard for Technical Requirements and Test Method of Sand and Crushed Stone(or Gravel) for Ordinary Concrete[S].Beijing：China Architecture & Building Press，2007．

[6] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T14685—2011建設(shè)用卵石、碎石[S].北京：中國標準出版社，2011． General Administration of Quality Supervision，Inspection and Quarantine of the People's Republic of China.GB/T14685—2011 Pebble and Crushed Stone for Construction[S].Beijing：Standards Press of China，2011．

[7] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T 50107—2010混凝土強度檢驗評定標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010． Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People's Republic of China(MOHURD)，General Administration of Quality Supervision，Inspection and Quarantine of the People's Republic of China.GB/T 50107—2010 Standard for Evaluation of Concrete Compressive Strength[S].Beijing：China Architecture & Building Press，2010．

[8] 王雨利，管學茂，潘啟東，等.粗骨料顆粒級配對混凝土強度的影響[J].焦作工學院學報：自然科學版，2004，23(3)：213-215． Wang Yuli，Guan Xuemao，Pan Qidong，et al.The effect of grain composition of coarse aggregate on the strength of concrete[J].Journal of Jiaozuo Institute of Technology：Natural Science，2004，23(3)：213-215．

(責任編輯 石海林)

Experimental Study of High-strength Concrete with Waste Rocks and Iron Tailings as Aggregates

Chen Xingjie Ni Wen Wu Hui Tang Chang Qiu Xiajie

(SchoolofCivilandEnvironmentalEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China)

From viewpoints of resources regeneration，environmental protection and circular economy，the re-graded waste rocks in Miyun area were prepared as coarse aggregate，and iron tailings were prepared as fine aggregate.Then，iron tailings，blast furnace slag，cement clinker and FGD gypsum were mixed and ground to produce the mixture.Steel slag that was ground alone are together with the mixture to prepare cementitious materials.The high-strength concrete materials were produced with the cementitious materials and aggregates，by adding water-reducing agent and water.The changes of microstructure and phase composition of the high-strength concrete were studied by XRD，SEM，EDS，et al.Based on this，its reaction mechanism is analyzed.The produced concrete materials obtained the compressive strength as high as 75.92 MPa at 28 d and the content of wastes in products reached 91%.The replacement ratio of natural sands and rocks was 100% while natural sands were replaced by Miyun iron tailings and natural rocks were replaced by Miyun waste rocks.

Waste rock，Iron tailing，Aggregate，High-strength concrete

2014-08-21

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(編號：2012AA062405)。

陳杏婕(1991—)，女，碩士研究生。通訊作者 倪 文(1961—)，男，教授，博士，博士研究生導師。

TD981

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1001-1250(2015)-02-166-07