尾礦砂混凝土研究現(xiàn)狀

馬珍　闞義森

【摘 要】 鐵尾礦是礦石工藝經(jīng)過(guò)篩選后殘留的廢渣，隨著鐵礦石的大量開(kāi)采，鐵尾礦砂的污染和占地問(wèn)題成為亟待解決的重要環(huán)境資源難題。本文通過(guò)介紹目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于鐵尾礦砂的回收利用情況和研究現(xiàn)狀，對(duì)相關(guān)研究成果進(jìn)行了簡(jiǎn)要的總結(jié)敘述，希望可以為相關(guān)領(lǐng)域研究提供一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】鐵尾礦砂；混凝土；研究

引言

隨著現(xiàn)代化建設(shè)和推進(jìn)城鎮(zhèn)化的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)建筑材料的需求量逐漸增大，而大量開(kāi)采河砂造成了不可再生資源的流失，同時(shí)對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了極大地壓力。同時(shí)，各地礦石開(kāi)采的過(guò)程中產(chǎn)生大量的尾礦堆積侵占土地資源，并且尾礦的排放量在逐漸增長(zhǎng)。廢棄的尾礦不僅增加了企業(yè)的成本，污染環(huán)境還存在著嚴(yán)重的安全隱患。研究發(fā)現(xiàn)，鐵尾礦砂經(jīng)過(guò)加工可以用做建筑用砂。這樣將鐵尾礦砂作為建筑材料，不僅解決了資源短缺問(wèn)題，同時(shí)減少了環(huán)境污染問(wèn)題，緩解了用地壓力和生產(chǎn)成本，對(duì)建筑生產(chǎn)具有十分重要的意義。

一、尾礦國(guó)內(nèi)外利用現(xiàn)狀

在礦石日益貧乏的今天，尾礦作為二次資源已受到全世界的重視。美國(guó)、加拿大等國(guó)對(duì)鐵尾礦的綜合利用進(jìn)行了較早的資金投入，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1]。20世紀(jì)90年代開(kāi)始，美國(guó)對(duì)尾礦作為復(fù)墾土的利用價(jià)值做出了很大貢獻(xiàn)，美國(guó)一些礦業(yè)公司對(duì)復(fù)墾土營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，適宜種植植物，并且具有自我調(diào)節(jié)功能。印度采用水利旋力和磁力分離技術(shù)從鐵尾礦中回收含鐵61%～65%的精礦。加拿大鐵礦公司在當(dāng)?shù)卣?、各投資方、環(huán)保組織及一些高校的共同努力下制定尾礦管理方案，并確立了“尾礦生態(tài)化”計(jì)劃，并將廢棄尾礦改建成生態(tài)區(qū)。

二、鐵尾礦砂混凝土研究現(xiàn)狀

對(duì)于尾礦砂綜合利用的相關(guān)研究，我國(guó)較國(guó)外相對(duì)起步較晚。近幾年，一些研究院所、高等院校等單位與礦山企業(yè)緊密合作，在從尾礦中回收有價(jià)金屬與非金屬元素、尾礦制作建筑材料、磁化尾礦作土壤改良劑等方面已取得了一些實(shí)用性成果。但我國(guó)礦山的尾礦綜合利用率僅有7左右。如何使尾礦充分利用以至最佳仍是目前復(fù)雜棘手的問(wèn)題，需要多方面共同配合努力下進(jìn)行調(diào)查研究，才能確定出最佳利用手段。

許發(fā)松[2]在2006年進(jìn)行了尾礦砂石在混凝土中的研究與應(yīng)用，試驗(yàn)結(jié)果表明：鐵尾礦砂混凝土與天然砂混凝土相比較，拌合物性能基本相同，抗壓強(qiáng)度、彈性模量、抗碳化、鋼筋銹蝕等性能均有所提高；并且抗凍性能和變形能力也有所提高。

卞立波，宋少民[3]在2008年進(jìn)行了尾礦細(xì)砂混凝土抗氯離子滲透試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：在粉煤灰、水膠比和石子空隙率較低情況下，鐵尾礦砂混凝土的密實(shí)性較好，并且具有較強(qiáng)的抗氯離子滲透能力。宋裕增，劉淑婷，蔡基偉等[4]在2009年進(jìn)行了鐵尾礦砂混凝土的和易性和強(qiáng)度特點(diǎn)的試驗(yàn)。試驗(yàn)研究分析表明：鐵尾礦砂混凝土的流動(dòng)性和泌水性比普通混凝土要差。用活性摻合料優(yōu)化配合比情況下：水膠比較大時(shí)，鐵尾礦砂混凝土的強(qiáng)度比普通混凝土略高；水膠比較小時(shí)，鐵尾礦砂混凝土強(qiáng)度略低。鐵尾礦砂作為細(xì)骨料時(shí)，配制的混凝土強(qiáng)度較低。

蔡基偉，封孝信，趙麗等[5]在2009年進(jìn)行了鐵尾礦砂混凝土的泌水性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果分析表明：鐵尾礦砂混凝土的流動(dòng)性能和保水性能對(duì)比于天然砂混凝土較差；配合比相同時(shí)，鐵尾礦砂混凝土的泌水率高于天然砂混凝土。在控制水粉比時(shí)采用硅質(zhì)石粉礦物摻合料，并按最佳水粉比適當(dāng)減少高效減水劑對(duì)配合比進(jìn)行優(yōu)化，能有下控制混凝土泌水性能。

張少波[6]在2009年進(jìn)行了鐵尾礦砂混凝土流變性能研究，試驗(yàn)結(jié)果分析表明：鐵尾礦砂混凝土的塑性粘度系數(shù)比天然砂混凝土較低，屈服應(yīng)力較高。

孫玉良，趙蕓平，閻嘉旺[7]在2009年進(jìn)行了尾礦砂石混凝土耐久性的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果分析表明：強(qiáng)度等級(jí)較低時(shí)，尾礦砂混凝土的抗?jié)B性能比天然砂混凝土較差；抗凍性能兩者相差不大；尾礦砂混凝土的抗碳化性能較高于天然砂混凝土；當(dāng)強(qiáng)度等級(jí)為C30時(shí)，尾礦砂混凝土的抗氯離子滲透能力比天然混凝土較差。

趙蕓平，孫玉良，于濤等[8]在2009年進(jìn)行了尾礦砂石混凝土施工性能的試驗(yàn)研究，主要探討混凝土施工性能在尾礦砂代替天然砂后的主要變化影響。試驗(yàn)研究分析表明：當(dāng)配合比和坍落度相接近時(shí)，尾礦砂混凝土與天然砂混凝土的泵送性能相接近無(wú)明顯差異；在配合比相同時(shí)，天然砂混凝土的粘聚性和保水性優(yōu)于尾礦砂混凝土；當(dāng)用水量、水灰比和外加劑基本相同時(shí)，天然砂混凝土的坍落度相對(duì)于尾礦砂混凝土較大。

廖華平[9]在2010年進(jìn)行了鐵尾礦砂自密實(shí)混凝土施工性能及基本力學(xué)性能試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果分析表明：鐵尾礦砂自密實(shí)混凝土工作性能隨著砂率的增加而更加良好，但是超過(guò)45%時(shí)，其工作性能，流動(dòng)度，填充性以及間隙通過(guò)性均降低；以鐵尾礦砂作為混凝土細(xì)骨料時(shí)，其基本力學(xué)性能較好，具有一定的早強(qiáng)性能。

王冬衛(wèi)，康洪震，劉平[10-11]在2013年進(jìn)行了尾礦砂混凝土的彈性模量和泊松比試驗(yàn)研究以及立方體抗壓強(qiáng)度與軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)立方體試件強(qiáng)度在25-55Mpa時(shí)，鐵尾礦砂混凝土的彈性模量略高于普通混凝土，強(qiáng)度等級(jí)在C20-C50時(shí)，鐵尾礦砂混凝土的穩(wěn)定泊松比接近與普通混凝土；鐵尾礦砂混凝土棱柱體軸壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線與普通混凝土相比上升段相接近，下降段更為陡峭。

康洪震，鄭燕[12-13]在2014年進(jìn)行了鋼筋與鐵尾礦砂混凝土的粘結(jié)錨固性能試驗(yàn)研究.通過(guò)分析兩種不同混凝土在不同強(qiáng)度等級(jí)和不同鋼筋直徑的粘結(jié)滑移曲線，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到：與普通混凝土全曲線的變化趨勢(shì)相近，同時(shí)與理論的粘結(jié)滑移曲線變化基本相同，強(qiáng)度等級(jí)越低下降趨勢(shì)越快。

參考文獻(xiàn)：

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[3]卞立波，宋少民.第六屆全國(guó)土木工程研究生學(xué)術(shù)論壇論文集[C].北京：清華大學(xué)出版社，2008.11.

[4]宋裕增，劉淑婷，蔡基偉，等.鐵尾礦砂混凝土的和易性與強(qiáng)度特點(diǎn)[J].工程質(zhì)量：研究探索，2009，27（6）.

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[6]張少波.鐵尾礦砂混凝土流變性能研究[D].唐山：河北理工大學(xué)，2010.

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[8]趙蕓平，孫玉良，于濤，等.尾礦砂石混凝土施工性能的試驗(yàn)研究[J].混凝土：預(yù)拌混凝土，2009（6）.

[9]廖華平.鐵尾礦砂自密實(shí)混凝土施工性能及基本力學(xué)性能試驗(yàn)研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2011.

[10]康洪震，王冬衛(wèi).鐵尾礦砂混凝土彈性模量與泊松比試驗(yàn)研究[J].混凝土，2013.36（2）.

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[12]鄭艷，康洪震，徐建新.鐵尾礦砂混凝土與鋼筋粘結(jié)錨固性能試驗(yàn)研究[J].河北聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)，2014.（2）：35-37.

[13]鄭艷，康洪震，王光琦. Pull-out tests of deformed bars from ferrous mill tailing concrete [J].2013 年第二屆應(yīng)用力學(xué)與材料國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議.