混合砂在混凝土中的應(yīng)用

崔冠青（北京冀東海強混凝土有限公司，北京　101111）

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混合砂在混凝土中的應(yīng)用

崔冠青
（北京冀東海強混凝土有限公司，北京101111）

摘要：鐵尾礦砂是礦石經(jīng)選礦流程后的廢棄物，是礦山開采的副產(chǎn)品，開發(fā)利用這些尾礦資源，使之變廢為寶、對于節(jié)約資源、保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，具有十分重要的意義。鐵尾礦砂具有較高的強度和較好的機械咬合力，在混凝土的使用中比天然砂具有較強的優(yōu)勢。單獨使用鐵尾礦砂生產(chǎn)混凝土，其工作性較天然砂生產(chǎn)的混凝土保水性差、流動性差，但是鐵尾礦砂與天然砂復(fù)合可以改性，混合砂在技術(shù)上可以克服鐵尾礦砂級配單一、細度模數(shù)較大等不良的缺點。通過試驗可以證明，用鐵尾礦砂和天然砂配置的混合砂技術(shù)生產(chǎn)的混凝土，其工作性、強度和純天然砂生產(chǎn)的混凝土基本一致，而在耐久性方面，其抗?jié)B性能、抗凍性能、抗炭化性能都優(yōu)于純天然砂生產(chǎn)的混凝土。利用鐵尾礦砂替代天然砂生產(chǎn)混凝土不僅具有較好的經(jīng)濟價值，而且可以節(jié)約自然資源和保護環(huán)境，同時在加強國土整治，保護尾礦庫區(qū)人民生命財產(chǎn)方面有著重要意義。

關(guān)鍵詞：混凝土；鐵尾礦砂；摻加；利用

高性能混凝土是20世紀90年代初提出的，盡管當(dāng)前對其定義尚未能看法一致，但高性能混凝土必須具有高耐久性這一點是一致的。高性能混凝土是一種新型的高技術(shù)混凝土，是在大幅提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上，以耐久性為主要設(shè)計指標(biāo)，針對不同用途和要求，采用現(xiàn)代技術(shù)制作的、低水膠比的混凝土。

高性能混凝土制作的主要技術(shù)途徑是采用優(yōu)質(zhì)的化學(xué)外加劑和礦物外加劑，前者可改善工作性，生產(chǎn)低水膠比的混凝土，控制混凝土的坍落度損失，提高混凝土的致密性和抗?jié)B性，后者可參與水化，起到膠凝材料的作用，改善界面的微觀結(jié)構(gòu)，堵塞混凝土的內(nèi)部孔隙，提高混凝土的耐久性。

由于鐵尾礦砂具有較高的強度和較好的機械咬合力，在高性能混凝土使用中應(yīng)比天然砂具有較強的優(yōu)勢。

一、原材料的選擇

1 水泥

配制高強度混凝土并非水泥強度越高越好。首先，高強度水泥和特種水泥的價格較高不利于高性能混凝土的推廣和應(yīng)用；其次，高強度等級水泥常采用磨細工藝生產(chǎn)，水泥比表面積大大提高，從而導(dǎo)致混凝土早期易開裂，與外加劑的適應(yīng)性變差，給工程應(yīng)用帶來嚴重后果。本次試驗選用唐山冀東水泥股份有限公司生產(chǎn)的P·O42.5水泥，其物理性能見表1，化學(xué)指標(biāo)見表6。

2 摻合料的選擇

2.1 在混凝土中加入礦物摻合料主要是為了減少水泥用量，改善混凝土和易性，降低混凝土的水化熱，增進后期強度，改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實度，從而提高抗?jié)B性和抗腐蝕性，改善混凝土的耐久性。

2.2 本次試驗礦物摻合料選擇唐山唐龍新型建材有限公司生產(chǎn)的S95級礦粉和天津新路廣Ⅱ級粉煤灰。物理性能見表2、表3，化學(xué)性能見表6。

3 石子的選擇

選用北京密云5-25連續(xù)級配石子，技術(shù)指標(biāo)見表4。

4 鐵尾礦砂和天然砂的選擇

鐵尾礦砂來自北京密云屬于Ⅰ區(qū)粗砂，天然細砂來自河北淶水屬于Ⅲ區(qū)細砂，天然中砂來自河北淶水屬于Ⅱ區(qū)中砂技術(shù)指標(biāo)見表5。

水泥、摻合料和鐵尾礦砂的化學(xué)成分見表6。

5 外加劑的選擇

5.1 在混凝土中摻加外加劑的目的，首先降低水膠比保證混凝土的強度；其次，改善混凝土的和易性，控制混凝土的坍落度損失；提高混凝土的耐久性。

表1　水泥物理力學(xué)性能

表2　礦粉物理性能

表3　粉煤灰物理性能

表4　石子的技術(shù)指標(biāo)

表5　砂的技術(shù)指標(biāo)

表6　水泥、礦粉、粉煤灰和尾礦砂的化學(xué)成分 （%）

表7　聚羧酸高效減水劑技術(shù)指標(biāo)

表8　混凝土配合比（kg/m3）

表9　混凝土試驗結(jié)果

表10　混凝土耐久性

表11　混凝土成本對比表（kg/m3）

5.2 聚羧酸系高效減水劑的高減水率、高保坍性、高體積穩(wěn)定性、低收縮、高環(huán)保、與水泥和礦物外加劑適應(yīng)性相對較好的特點，已得到業(yè)界的認可。本次試驗選擇北京恒安外加劑有限公司生產(chǎn)的EPS型聚羧酸系高效減水劑，技術(shù)指標(biāo)見表7。

6 拌合水

混凝土拌合用水為飲用水。

二、配合比設(shè)計

1 混凝土配合比設(shè)計

選用一種淶水產(chǎn)Ⅱ區(qū)中砂，其細度模數(shù)、含泥量、泥塊含量與混合砂（鐵尾礦60%，天然細砂40%）一致。選用、C30、C40、C50三個配合比，分別用淶水產(chǎn)Ⅱ區(qū)中砂和混合砂進行試配試驗。

2 測試標(biāo)準與方法

混凝土拌合物性能測試采用坍落度法檢驗，混凝土力學(xué)性能采100× 100×100混凝土抗壓試塊測試其抗壓強度，含氣量測試使用7L型混凝土含氣量儀測試其含氣量，混凝土耐久性分別采用滲水高度抗?jié)B試驗方法、快凍試驗方法進行檢測。

三、試驗結(jié)果與分析

（一）混凝土配合比及試驗結(jié)果

1 混凝土配合比（見表8）；

2 試驗結(jié)果（見表9）。

（二）試驗結(jié)果分析

1 通過表9顯示，混凝土拌合物的性能兩者無明顯變化，但混凝土的抗壓強度混合砂要略高于天然砂。這說明鐵尾礦砂在混凝土使用中可以直接替代天然砂，對混凝土強度沒有影響。

2 通過表10顯示，同條件下使用摻加尾礦砂的混合砂配置的混凝土的抗?jié)B性、抗凍性、抗碳化性耐久性指標(biāo)均高于天然砂配置的混凝土。

尾礦砂和天然砂復(fù)合搭配使用時，一定要根據(jù)尾礦砂和天然砂的各項試驗檢測指標(biāo)通過試驗確定最佳取搭配比例。

四、成本分析

根據(jù)本次試驗情況，以C30混凝土為例鐵尾礦砂和天然砂按6∶4配制混凝土，為此對混凝土單方材料成本進行分析對比。

通過表11可以看出，鐵尾礦砂和天然砂復(fù)合搭配成混合砂生產(chǎn)混凝土比全部使用天然砂的混凝土便宜5.0元左右。因為混凝土是用途最廣泛的建筑材料，也是使用量最大的建筑材料，摻加鐵尾礦砂生產(chǎn)混凝土具有良好的經(jīng)濟效益。而且可以節(jié)約自然資源和保護環(huán)境，同時在加強國土整治，保護尾礦庫區(qū)人民生命財產(chǎn)方面有著重要意義。

參考文獻

[1]王寧，令建，張凱峰，等.淺談旱砂與機制砂混合砂在混凝土中的應(yīng)用[J].廣東建材，2014（11）：49-52.

中圖分類號：TU528

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