鐵尾礦石對(duì)混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響

張建民，王建臣，王艷輝，盛龍

（1.承德市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，河北　承德　067000；2.承德市工程勘察院，　河北　承德　067000）

鐵尾礦石對(duì)混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響

張建民1，王建臣1，王艷輝2，盛龍2

（1.承德市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，河北承德067000；2.承德市工程勘察院，河北承德067000）

通過對(duì)鐵尾礦石混凝土工作性能和力學(xué)性能的系統(tǒng)試驗(yàn)研究，探討了用鐵尾礦石代替機(jī)制碎石后混凝土性能的變化，結(jié)果表明，利用鐵尾礦石配制的混凝土能夠滿足工作性和強(qiáng)度要求，完全可作為混凝土粗骨料使用。

混凝土；鐵尾礦石；工作性；強(qiáng)度

0　前言

近年來，我國(guó)在利用鐵尾礦砂石作混凝土骨料方面取得了一些進(jìn)展和成果，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14685－2011《建設(shè)用碎石、卵石》中已經(jīng)將鐵尾礦石納入碎石范疇。河北省鐵礦資源豐富、類型齊全，資源儲(chǔ)量位居全國(guó)第三，特別是超貧釩鈦磁鐵礦采選排石量大，產(chǎn)生大量的鐵尾礦石，如果鐵尾礦石能夠作為混凝土的粗骨料，那么這將成為其一種有效的利用途徑。本文通過對(duì)河北省比較典型的兩種鐵尾礦石：沉積變質(zhì)型鐵尾礦石、巖漿型鐵尾礦石配制的混凝土施工性能和抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并和普通機(jī)制碎石配制的混凝土進(jìn)行了性能對(duì)比，為鐵尾礦石作為混凝土粗骨料應(yīng)用提供相關(guān)依據(jù)。

1　原材料

水泥：采用 P·O 42.5 水泥，28d 抗壓強(qiáng)度為 53.2 MPa。

粉煤灰：采用 Ⅱ 級(jí)粉煤灰。

礦粉采用 S95 級(jí)礦粉。

外加劑：采用 VF-15 聚羧酸外加劑。

細(xì)骨料：采用二區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)為 3.0。

粗骨料：（1）普通碎石采用 5～25mm 連續(xù)級(jí)配機(jī)制碎石，其表觀密度為 2760kg/m3；（2）釩鈦鐵尾礦石采用承德市大廟巖漿型鐵尾礦石，因鐵礦中含有釩和鈦元素，俗稱釩鈦鐵尾礦石。該類尾礦中主要為角閃石、輝石、長(zhǎng)石，含少量綠泥石、云母、石英等。主要礦物為鈣鎂硅酸鹽和鋁硅酸鹽礦物。其表觀密度為 2880kg/m3；（3）單一磁鐵尾礦石采用承德市雙灤區(qū)沉積變質(zhì)型鐵尾礦石，因其成分簡(jiǎn)單，無(wú)伴生元素，俗稱單一磁鐵尾礦石，該類尾礦中主要為石英、長(zhǎng)石，含少量云母、閃石等，部分尾礦石中可檢測(cè)到磁鐵礦，主要礦物為石英和鋁硅酸鹽礦物。其表觀密度為 2820kg/m3。

2　配合比及試驗(yàn)項(xiàng)目

混凝土配合比按照 JGJ 55－2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行設(shè)計(jì)。分別采用單一磁鐵尾礦石、釩鈦鐵尾礦石、碎石作為粗骨料，和相同的水泥、細(xì)骨料、外加劑、摻合料，按照相同配合比配制強(qiáng)度等級(jí)為 C25、C35、C55 的混凝土，其配合比見表 1。

表1　混凝土配合比　　　kg/m3

試驗(yàn)項(xiàng)目：和易性、坍落度、擴(kuò)展度、表觀密度、凝結(jié)時(shí)間；混凝土 7d、28d、60d 抗壓強(qiáng)度；混凝土泌水率及壓力泌水率。

3　試驗(yàn)結(jié)果

3.1拌合物性能

混凝土拌合物性能及強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示。

3.2混凝土泌水性

對(duì)強(qiáng)度等級(jí)為 C25 混凝土進(jìn)行泌水率及壓力泌水率試驗(yàn)，碎石混凝土泌水率為 5.4 %，壓力泌水率為 46 %；單一磁鐵尾礦石混凝土泌水率為 5.5 %，壓力泌水率為 51 %；釩鈦鐵尾礦石混凝土泌水率為 3.9 %，壓力泌水率為 49 %。

表2　混凝土試驗(yàn)結(jié)果

4　討論分析

4.1對(duì)和易性及坍落度影響

單一磁、釩鈦尾礦石混凝土和機(jī)制碎石混凝土的和易性均能滿足施工要求；坍落度基本相近，釩鈦尾礦石混凝土擴(kuò)展度略大，但兩者差別不大。

4.2對(duì)表觀密度影響

單一磁、釩鈦尾礦石表觀密度略大于機(jī)制碎石，其配制的混凝土拌合物表觀密度也有所增加。

4.3對(duì)泌水率與壓力泌水率的影響

單一磁、釩鈦尾礦石混凝土與機(jī)制碎石混凝土相比，泌水率與壓力泌水率有所增大。

4.4對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響

單一磁、釩鈦尾礦石混凝土與機(jī)制碎石混凝土相比，凝結(jié)時(shí)間有所增長(zhǎng)。隨著混凝土強(qiáng)度的增大，凝結(jié)時(shí)間趨于接近。

4.5對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

混凝土 7d、28d、60d 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明，C25 釩鈦尾礦石混凝土抗壓強(qiáng)度要比機(jī)制碎石和單一磁混凝土略低，C35、C55 機(jī)制碎石混凝土抗壓強(qiáng)度低于單一磁、釩鈦鐵尾礦石混凝土，但其抗壓強(qiáng)度均能滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

5　結(jié)論

單一磁鐵尾礦石和釩鈦鐵尾礦石的化學(xué)成分和礦物組成雖然不同，但其物理化學(xué)性能均是穩(wěn)定的，巖石強(qiáng)度均滿足要求，用其配制的混凝土與普通碎石混凝土相比，除表觀密度和泌水性略大外，混凝土坍落度、凝結(jié)時(shí)間、泌水率、強(qiáng)度等指標(biāo)均較接近，完全可以替代機(jī)制碎石作為混凝土粗骨料。

［通訊地址］河北省承德雙橋區(qū)西大街 43（067000）

Iron tailings effect on the fluidity and strength of concrete

Zhang Jianmin1, Wang Jianchen1, Wang Yanhui2, Sheng Long2
(1.Chengde City housing and urban and Rural Construction Bureau, Chengde067000; 2.Chengde City Engineering Investigation Institute, Chengde067000)

Based on the systematic research on the workability and strength of concretes of the iron tailings stone concrete ,the influence on the workability and strength is explored through using iron tailings stone instead of the crushed stone. the result reveals the satisfactory workability and strength of concretes prepared by using the crushed stone as aggregates.

concrete ； iron mine tailings； workability； strength

張建民，男，承德市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局。