新型水泥-鐵尾礦復(fù)合粉混合水泥砂漿的研發(fā)

張 立 國(guó)

(河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司，河北 唐山 063000)

新型水泥-鐵尾礦復(fù)合粉混合水泥砂漿的研發(fā)

張 立 國(guó)

(河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司，河北 唐山 063000)

水泥—鐵尾礦復(fù)合粉混合砂漿的研究具有很大的優(yōu)點(diǎn)：符合國(guó)家利用地方材料和工農(nóng)業(yè)廢料生產(chǎn)建筑材料的發(fā)展方向；生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，能耗低，無(wú)污染，有利于環(huán)境保護(hù)且成本低廉；減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的混作業(yè)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了施工效率；避免了因石灰膏質(zhì)量問(wèn)題給工程帶來(lái)的不利影響，使工程質(zhì)量能夠得到更加有效的保證.

水泥—鐵尾礦復(fù)合粉；混合水泥砂漿；試驗(yàn)

0 前 言

本研究利用工業(yè)廢料—尾礦粉來(lái)制作水泥—粘土復(fù)合粉混合砂漿.研究的主要目的：1、找出水泥混合砂漿在某一強(qiáng)度下的最佳配合比；2、找出尾礦復(fù)合粉的最佳摻配比.

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)80組配比，每組配比做2組試塊，分別測(cè)定7天抗壓強(qiáng)度和28天抗壓強(qiáng)度.通過(guò)尾礦粉混合砂漿的和易性、強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行分析，以達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康?不僅有效利用了工業(yè)廢料，符合我國(guó)綠色建筑的現(xiàn)實(shí)要求，而且具有較佳的經(jīng)濟(jì)效益.

1 材料基本性能

在試驗(yàn)中，主要使用的原材料有粘土、水泥、砂、粉煤灰和礦渣粉等.

1.1 水泥

試驗(yàn)中采用水泥為張家口市通達(dá)水泥廠生產(chǎn)的32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥和32.5級(jí)礦渣硅酸鹽水泥，水泥基本性能檢測(cè)見(jiàn)表1.

表1 水泥的基本性能

1.2 細(xì)砂

試驗(yàn)用細(xì)砂基本性能檢測(cè)見(jiàn)表2.

表2 細(xì)砂的基本性能

1.3 粘土

粘土基本性能檢測(cè)見(jiàn)表3.

表3 粘土的基本性能

1.4 其它摻加料

試驗(yàn)采用赤城鐵尾礦粉，做混合砂漿的外摻料，不僅充分利用了工業(yè)廢料，而且能有效改善水泥混合砂漿性能.Al2O3含量為7.88%,SiO2含量72.6%，主要礦物組成為石英和綠泥石,無(wú)粘土類礦物.未磨細(xì)原粉的比表面積為360 m2/kg，粉磨后細(xì)度可增大為660 m2/kg.

2 復(fù)合粉混合砂漿配合比及試驗(yàn)研究

2.1 混合砂漿配合比

在做試驗(yàn)前對(duì)二種強(qiáng)度的混合砂漿做試配，以普通硅酸鹽水泥32.5級(jí)、紅粘土為例試做，當(dāng)條件改變時(shí)可適當(dāng)調(diào)整.其中，粘土膏中粘土粉與水的比例為0.53∶0.47，粘土膏滿足稠度120±5 mm的要求.2.2.1 M5混合砂漿配合比設(shè)計(jì)

(1)試配強(qiáng)度計(jì)算

fm,0=f2+0.645σ=5.0+0.645×1.25=5.8MPa

(2)水泥用量計(jì)算

(3)粘土膏摻量計(jì)算 取QA=320Kg

QD=QA-QC=320-180=140Kg

轉(zhuǎn)化成粘土復(fù)合粉總量為75 Kg

(4)砂用量：1560 Kg

(5)水用量：255 Kg

2.2.2 M7.5混合砂漿配合比設(shè)計(jì)

(1)試配強(qiáng)度計(jì)算

fm,0=f2+0.645σ=7.5+0.645×1.88=8.7 MPa

(2)水泥用量計(jì)算

(3)粘土膏摻量計(jì)算 取QA=320 Kg

QD=QA-QC=320-210=110Kg

轉(zhuǎn)化成粘土復(fù)合粉總量為60 Kg

(4)砂用量：1560 Kg

(5)水用量：265 Kg

由試配強(qiáng)度可以確定混合砂漿的配和比.配合比見(jiàn)表4.

表4 混合砂漿配合比(單位Kg/m3)

3 試驗(yàn)研究

3.1 砂漿攪拌

在制作砂漿試塊的過(guò)程中，采用機(jī)械攪拌，攪拌時(shí)間設(shè)定為3分鐘，符合攪拌時(shí)間的最低要求.

3.2 稠度測(cè)定

稠度試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)按下列要求處理：

(1)取兩次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值，計(jì)算值精確至1 mm；

(2)兩次試驗(yàn)值之差如大于20 mm，則應(yīng)另取砂漿攪拌后重新測(cè)定.

3.3 分層度測(cè)定

分層度試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)按下列要求處理：

(1)取兩次試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為該砂漿的分層度值；

(2)兩次分層度試驗(yàn)值之差大于20 mm時(shí)，應(yīng)重做試驗(yàn).

稠度、分層度測(cè)定數(shù)據(jù)見(jiàn)表5.

表5 混合砂漿和易性

3.4 試件成型及養(yǎng)護(hù)

和易性測(cè)定完后，要進(jìn)行試塊的成型.試驗(yàn)共做了80組配比，每組配比做兩組試塊，一組用于測(cè)定7天抗壓強(qiáng)度，一組用于測(cè)定28天抗壓強(qiáng)度.試驗(yàn)中對(duì)試塊采用自然養(yǎng)護(hù)，復(fù)合粉混合砂漿在正溫度，相對(duì)濕度為60%～80%的條件下養(yǎng)護(hù)，而后養(yǎng)護(hù)7天、28天，分別測(cè)定其7天、28天抗壓強(qiáng)度.

3.5 抗壓強(qiáng)度測(cè)定

混合砂漿立方體試塊的7天、28天強(qiáng)度見(jiàn)表6.

表6 混合砂漿立方體試塊的7天、28天強(qiáng)度

4 混合砂漿的和易性分析

(1)影響混合砂漿和易性的因素：

流動(dòng)性：影響砂漿流動(dòng)性的因素，主要有膠凝材料的種類和用量，用水量以及細(xì)骨料的種類、顆粒形狀、粗細(xì)程度與級(jí)配，除此之外，也與摻入的混合材料及外加劑的品種、用量有關(guān)。通常情況下，基底為多孔吸水性材料，或在干熱條件下施工時(shí)，應(yīng)選擇流動(dòng)性大的砂漿。相反，基底吸水少，或濕冷條件下施工，應(yīng)選流動(dòng)性小的砂漿。

保水性：保水性是指砂漿保持水分的能力。保水性不良的砂漿，使用過(guò)程中出現(xiàn)泌水、流漿，使砂漿與基底粘結(jié)不牢，且由于失水影響砂漿正常的粘結(jié)硬化，使砂漿的強(qiáng)度降低。 影響砂漿保水性的主要因素是膠凝材料種類和用量、砂的品種、細(xì)度和用水量。在砂漿中摻入石灰膏、粉煤灰等粉狀混合材料，可提高砂漿的保水性。

(2)參照表5，取序號(hào)1～36組試驗(yàn)進(jìn)行研究，這些配比為摻紅粘土混合砂漿配比。由摻加紅粘土做成的砂漿，根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定的沉入度、分層度數(shù)據(jù)可以得出：對(duì)M5、M7.5、M10三種強(qiáng)度的砂漿，不論是P·O32.5還是P·S32.5的水泥，4號(hào)配比的稠度值是最大的，說(shuō)明該組配比的砂漿流動(dòng)性最好，該組配比對(duì)流動(dòng)性來(lái)說(shuō)為最佳配比；從分層度來(lái)看，4號(hào)配比的數(shù)值大都處在最大值位置，有個(gè)別值雖不處在最大值，但也處在中上值水平，這說(shuō)明該組配比砂漿的保水性不好，容易產(chǎn)生泌水、離析現(xiàn)象，對(duì)砂漿強(qiáng)度不利，為不合理配比。5號(hào)、6號(hào)配比的砂漿分層度值相對(duì)較小，保水性較好，但其稠度值較小，流動(dòng)性不佳，不利于施工等。

(3)參照表6，取序號(hào)37～72組試驗(yàn)進(jìn)行研究，這些配比為摻黃粘土混合砂漿配比。由摻加黃粘土做成的砂漿，根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定的沉入度、分層度數(shù)據(jù)可以得出：2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)配比的稠度都不定出現(xiàn)了最大值，說(shuō)明該幾組砂漿的流動(dòng)性較好，對(duì)流動(dòng)性來(lái)說(shuō)為最佳配比；但這幾組配比對(duì)應(yīng)的分層度值也較大，砂漿的保水性不好，容易產(chǎn)生泌水、離析現(xiàn)象，對(duì)保水性來(lái)說(shuō)不為最好配比。當(dāng)用P·O32.5配制砂漿時(shí)，5號(hào)、6號(hào)配比砂漿的分層度值較小，砂漿保水性優(yōu)良，為最佳配比，但對(duì)應(yīng)的稠度值較小，流動(dòng)性不好；但當(dāng)用P·S32.5配制時(shí)，這兩組配比對(duì)應(yīng)的分層度值卻增大，保水性變差，而流動(dòng)性有所增加。

從以上可以得出，當(dāng)用黃粘土配制混合砂漿時(shí)，當(dāng)粘土復(fù)合粉中粉煤灰的含量大于或等于礦渣粉的含量時(shí)，除 1號(hào)配比外，其它2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)配比砂漿的流動(dòng)性較好，對(duì)流動(dòng)性來(lái)說(shuō)為最佳配比；當(dāng)粉煤灰的含量小于礦渣粉的含量時(shí)，5號(hào)、6號(hào)配比砂漿的流動(dòng)性變差，保水性因水泥的不同而有所差別，當(dāng)用普通硅酸鹽水泥時(shí)保水性較好，用礦渣硅酸鹽水泥時(shí)保水性變差。

(4)參照表6，取序號(hào)73～78組試驗(yàn)進(jìn)行研究，這些配比為摻紅粘土混合砂漿的附加配比。在最后做的6組附加配比中，我們用P·O32.5級(jí)和紅粘土做成混合砂漿，粘土由占復(fù)合粉的60%改為70%，設(shè)計(jì)三種強(qiáng)度配比1、4的附加配比1′、4′，由試驗(yàn)結(jié)果可以得出：這6組配比的稠度值變化不大，增加或減小的量比較小，流動(dòng)性與先前相比變化不明顯；從分層度看，除M5P·ORC1′明顯增大以外，其他值變化也不大。這說(shuō)明增加粘土摻量以后，它的流動(dòng)性保持優(yōu)良，卻沒(méi)有改變其保水性，保水性仍然較差。

5 結(jié) 論

從復(fù)合粉砂漿實(shí)測(cè)強(qiáng)度可以看出，其實(shí)測(cè)值遠(yuǎn)大于我們?cè)嚺鋾r(shí)取的值(32.5×1.13=36.725)。砂漿強(qiáng)度增大，由于摻加了早強(qiáng)劑，或是其它的添加劑，與我們一般理解的礦渣硅酸鹽不同。尾礦粉會(huì)對(duì)砂漿強(qiáng)度產(chǎn)生一定的影響，因?yàn)槠鋾?huì)參與水泥水化作用。如果水泥用量過(guò)小，不能填補(bǔ)砂的空隙，就會(huì)使砂漿的稠度、分層度難以保證。而尾礦粉可以有效填補(bǔ)砂漿中的孔隙，提高砂漿密實(shí)度和耐久性，并使砂漿和易性滿足我們的設(shè)計(jì)要求。

The Research and Development of New iron Tailing Composite Cement Mortar

ZHANGLi-guo

(Hebei iron and steel group mineral company tangshan,063000,China)

Study of cement tailings composite powder mixed mortar is unprecedented,it has great advantages:conform to the direction of the development of local materials and industrial and agricultural waste production of building materials;simple production process,low energy consumption,no pollution,is conducive to environmental protection and the cost is low;reduce the construction site of the mixing operation,reducing the labor intensity,improves the efficiency of construction;to avoid the adverse effects brought by lime paste quality problems to engineering,so that the quality of the project can be more effective guarantee.

Cement and iron tailings composite powder;mixed cement mortar;test

2016-07-16

張立國(guó)(1973-)，男，華北理工大學(xué)在職研究生，高級(jí)工程師.

TU 5

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