尾礦骨料混凝土與天然骨料混凝土性能對(duì)比試驗(yàn)研究

馮冀平

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.101

摘 要：承德地區(qū)尾礦工業(yè)廢料數(shù)量約占全國(guó)的1/17，而為存置尾礦廢料建立尾礦壩需耗費(fèi)大量的資源，與此同時(shí)，尾礦壩也成為承德地區(qū)重大危險(xiǎn)源。尾礦廢料已成為承德地區(qū)一大急需解決的治理難題，如何將工業(yè)尾礦廢料變廢為寶，應(yīng)用在工業(yè)與民用建筑中產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益是我們這次研究的主要方向。

關(guān)鍵詞：尾礦骨料 早期抗裂 混凝土

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（b）-0101-09

1 原材料

我們選用的原材料水泥為冀東P.O42.5，礦粉為承德平安建材S95級(jí)礦粉，粉煤灰為承德灤電Ⅱ級(jí)粉煤灰，粗骨料為隆化北山礦區(qū)5～25 mm連續(xù)粒級(jí)尾礦石，細(xì)骨料分別為單一磁礦砂、釩鈦礦砂、六溝河砂，外加劑為北京高地思澤VF-15型防凍劑，主要數(shù)據(jù)見(jiàn)表1～表5，圖1～圖5。

2 混凝土配合比及試配情況

說(shuō)明：混凝土配合比設(shè)計(jì)依據(jù)JGJ55-2011，配合比設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)不在此詳述。試配每次拌合物容量為30 L，每一標(biāo)號(hào)每一齡期的混凝土樣本容量為30組，原始數(shù)據(jù)不在此詳述。細(xì)骨料均含水，六溝天然砂含有15.6%的石子。

（1）不同骨料C25混凝土配合比及試配記錄見(jiàn)表6、表7。

（2）不同骨料C35混凝土配合比及試配記錄見(jiàn)表8、表9。

（3）不同骨料C55混凝土配合比及試配記錄見(jiàn)表10、表11。

（4）通過(guò)上述表格可以看出，當(dāng)配合比無(wú)明顯差異的情況下，天然骨料混凝土與釩鈦細(xì)骨料的混凝土工作性能要明顯優(yōu)于單一磁細(xì)骨料拌制的混凝土。單一磁細(xì)骨料拌制的混凝土易泌水、離析，不宜應(yīng)用在工程當(dāng)中。

3 強(qiáng)度分析

（1）C25不同齡期及骨料強(qiáng)度對(duì)比柱狀圖見(jiàn)圖6、圖7、圖8、圖9。

（2）C35不同齡期骨料強(qiáng)度對(duì)比柱狀圖見(jiàn)圖10、圖11、圖12、圖13。

（3）C55不同齡期骨料強(qiáng)度對(duì)比柱狀圖見(jiàn)圖14、圖15、圖16、圖17。

（4）總結(jié)①?gòu)囊陨峡梢钥闯鑫驳V骨料混凝土的60 d強(qiáng)度均高于天然骨料混凝土，而7 d、28 d強(qiáng)度對(duì)比并未發(fā)現(xiàn)明顯規(guī)律特征。②釩鈦細(xì)骨料混凝土28～60 d強(qiáng)度普遍增長(zhǎng)明顯。③單一磁細(xì)骨料混凝土不同標(biāo)號(hào)強(qiáng)度增長(zhǎng)變化差異較大，呈現(xiàn)不穩(wěn)定變化，難以把握規(guī)律。

4 凝結(jié)時(shí)間分析

（1）C25不同骨料拌合物凝結(jié)時(shí)間對(duì)比見(jiàn)圖20、圖21、圖22、圖23。

（2）總結(jié)：從對(duì)比圖中可以看出，釩鈦細(xì)骨料混凝土凝結(jié)時(shí)間較短，天然砂居中，單一磁凝結(jié)時(shí)間最長(zhǎng)。

5 抗?jié)B性能

（1）C25不同骨料試件滲透情況見(jiàn)表12。

（2）結(jié)論：從以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出不同骨料混凝土抗?jié)B性能基本一致。

6 抗凍性能

（1）C25不同骨料試件凍融情況見(jiàn)表13、表14。

（2）結(jié)論：從以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，釩鈦抗凍性遠(yuǎn)遠(yuǎn)要高于六溝和單一磁。

7 抗硫酸鹽

（1）強(qiáng)度等級(jí)為C25的不同細(xì)骨料、齡期為90 d的混凝土試件抗硫酸鹽侵蝕情況見(jiàn)表15。

（2）結(jié)論：摻加尾礦骨料的混凝土在抗硫酸鹽侵蝕性能方面要優(yōu)于天然骨料混凝土。

8 抗碳化

（1）不同骨科抗碳化對(duì)比見(jiàn)表16。

（2）結(jié)論：混凝土中摻加一定量的尾礦骨料，對(duì)混凝土的抗碳化性能有利。

9 抗氯離子

（1）強(qiáng)度等級(jí)為C25的不同骨料混凝土試件抗氯離子試驗(yàn)情況見(jiàn)表17。

（2）天然骨料混凝土抗氯離子性能要優(yōu)于尾礦骨料混凝土。

10 早期抗裂

（1）不同骨科混凝土早期抗裂性能對(duì)比見(jiàn)表18。

（2）結(jié)論：鐵尾礦骨料混凝土早期抗裂性能受配合比、坍落度、施工方法、振搗、養(yǎng)護(hù)等環(huán)境影響較大，通過(guò)試驗(yàn)鐵尾礦骨料混凝土早期抗裂性能與普通混凝土對(duì)比無(wú)明顯規(guī)律。

11 結(jié)論

從以上數(shù)據(jù)可以看出，用鐵尾礦骨料拌制的混凝土與用天然骨料拌制的混凝土相比具有以下特征。

（1）釩鈦尾礦骨料混凝土工作性能較天然骨料混凝土無(wú)明顯差異，而單一磁骨料混凝土工作性能非常差，不適宜單獨(dú)應(yīng)用。

（2）釩鈦尾礦骨料混凝土力學(xué)性能均比天然骨料混凝土高，其28 d后增長(zhǎng)更為明顯。單一磁尾礦骨料混凝土力學(xué)性能與天然骨料混凝土相比無(wú)明顯差異。

（3）從抗?jié)B、抗凍這兩項(xiàng)耐久性指標(biāo)觀察，釩鈦尾礦骨料混凝土最佳，而單一磁尾礦骨料混凝土與天然骨料混凝土無(wú)明顯差異。

（4）從其他耐久性能指標(biāo)觀察不同骨料混凝土耐久性能各有優(yōu)劣，需要通過(guò)配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)方能滿(mǎn)足相關(guān)要求。

綜上所述，從工作性能、力學(xué)性能、抗凍抗?jié)B等耐久性能幾項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看，用尾礦骨料替代天然骨料拌制混凝土是可行的，其中單一磁骨料需要進(jìn)行配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)方能取得理想效果。