尾礦機(jī)制砂在C60自密實(shí)混凝土中的應(yīng)用*

（滄州市金巖建材集團(tuán)有限公司，河北 滄州 061000）

0 引言

隨著國家推廣裝配式住宅比例的提高，鋼結(jié)構(gòu)裝配式中越來越多的用到自密實(shí)混凝土，為了節(jié)省空間鋼結(jié)構(gòu)的空間，截面積越來越小，為了滿足承載力要求自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度也越來越高，甚至出現(xiàn) C60 及以上高強(qiáng)自密實(shí)混凝土。C60 自密實(shí)混凝土應(yīng)優(yōu)先選用含泥量小于 2.0% 的 Ⅱ 區(qū)河砂中砂，但由于近年來國家環(huán)保力度加大，禁止開采河道的砂子，造成河砂的價格飛漲且優(yōu)質(zhì)的Ⅱ區(qū)河砂中砂基本上沒有，而大多數(shù)使用干法生產(chǎn)的機(jī)制砂粒型和級配較差且石粉含量超標(biāo)，用來做自密實(shí)混凝土流動性較差；用球磨機(jī)選鐵粉后生產(chǎn)的尾礦機(jī)制砂中砂，由于是粉磨成型，粒型比較好，級配也接近河砂，而且沒有含泥量，經(jīng)過水洗后含粉量可以控制在 5.0% 以下甚至 3.0% 以下，少量的含粉量還能夠提高混凝土和易性，因此我們決定用尾礦機(jī)制砂替代河砂做 C60 自密實(shí)混凝土試驗(yàn)，對比不同摻量的尾礦機(jī)制砂對 C60 自密實(shí)混凝土強(qiáng)度和狀態(tài)的影響。

1 C60 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計優(yōu)化

高強(qiáng)混凝土和自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計的思路有不同之處，主要在砂率、骨料粒徑以及水膠比和膠材用量上有所區(qū)別。綜合考慮選擇混凝土水膠比 0.28～0.30，為提高流動性砂率應(yīng)提高到 48%～50%，因?yàn)樯奥侍岣邽榱吮ＷC漿體的量和混凝土流動性單方混凝土膠材總量應(yīng)提高到 560～600kg 之間，骨料選擇針片狀含量少、最大粒徑不超過 16mm 的石子，為降低混凝土的粘度增加混凝土流動性應(yīng)提高需水量比小的粉煤灰用量，減少礦粉用量。綜上考慮，經(jīng)多次調(diào)整后初步確定配合比見表 1。

2 原材料的選擇

2.1 原材料選擇原則

原材料的選擇應(yīng)綜合考慮混凝土的高強(qiáng)度和自密實(shí)性能，水泥選擇低堿、強(qiáng)度較高的普通硅酸鹽水泥；礦粉選擇活性不低于 95% 的 S95 級礦粉；粉煤灰應(yīng)選擇需水量比＜100% 的粉煤灰；砂子宜選擇細(xì)度模數(shù) 2.6～3.0 之間河砂中砂或針片狀少、粒型比較圓潤、含粉量低的機(jī)制砂；石子宜選用壓碎值≤8%、針片狀≤5%、含泥量≤1.0% 的石子；外加劑選擇減水率≥30%、高保坍、泌水率小的聚羧酸外加劑。

2.2 使用的原材料

（1）水泥為滄州重山 P·O42.5 水泥，3 天抗壓強(qiáng)度為 31MPa，28 天抗壓強(qiáng)度為 57MPa，標(biāo)稠用水量27.6%。

（2）礦粉是滄州黃驊港中鐵 S95 級礦粉，比表面積 410m2/kg，7d 活性 89%，28d 活性 101%。

（3）粉煤灰為黃驊港國華電廠 F 類 Ⅱ 級粉煤灰，燒失量 0.8%，細(xì)度 18%，需水量比 98%。

（4）細(xì)骨料為石家莊河砂中砂與唐山遷西尾礦機(jī)制砂中砂，河砂細(xì)度模數(shù) 2.7，含泥量 1.0%；尾礦機(jī)制砂性能指標(biāo)見表 2。

表1 C60 自密實(shí)混凝土配合比 kg/m3

表2 尾礦機(jī)制砂性能指標(biāo)

（5）粗骨料為唐山 5～10mm 石子，含泥量為0.3%，針片狀含量 3.0%，壓碎值 6.0%。

（6）外加劑采用我司自產(chǎn)的高性能聚羧酸減水劑，減水率 35%，固含量1 7%。

3 C60 自密實(shí)混凝土性能的要求

C60 自密實(shí)混凝土既要滿足混凝土力學(xué)性能要求，又要滿足工作性能優(yōu)異，不離析泌水、均質(zhì)性和流動性要好、收縮率低等要求，根據(jù)大多數(shù)項(xiàng)目要求具體性能指標(biāo)見表 3。

表3 C60 自密實(shí)混凝土性能要求

4 試驗(yàn)方法和試驗(yàn)結(jié)果

使用河砂摻不同比例的尾礦機(jī)制砂進(jìn)行混凝土試驗(yàn)，對混凝土出機(jī)擴(kuò)展度、出機(jī) T500時間、一小時后擴(kuò)展度、一小時后 T500時間、一小時后倒筒時間進(jìn)行了對比，對混凝土的 7 天和 28 天抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了對比，根據(jù)尾礦機(jī)制砂不同的摻量對 C60 自密實(shí)混凝土的性能影響，再重新調(diào)整配合比，使混凝土達(dá)到最佳狀態(tài)和強(qiáng)度。不同摻量尾礦機(jī)制砂對 C60 自密實(shí)混凝土狀態(tài)和強(qiáng)度的影響見表 4。

通過試驗(yàn)表明，隨著尾礦機(jī)制砂摻量的提高，混凝土的出機(jī)擴(kuò)展度略有減小，但 1h 后擴(kuò)展度損失逐漸減小，出機(jī) T500的時間和 1h 倒排時間隨著尾礦機(jī)制砂摻量的提高有所加大，混凝土的強(qiáng)度基本沒有影響甚至略有提高，是因?yàn)槲驳V機(jī)制砂含的石粉而不是含泥，對外加劑的吸附量小，所以擴(kuò)展度損失較?。晃驳V機(jī)制砂雖然是球磨機(jī)磨出來的，顆粒比較光滑，但是仍然相比天然河砂棱角多，所以流動性會有所減慢，同樣因?yàn)槲驳V機(jī)制砂中不含泥和有棱角，增加了與水泥漿之間粘結(jié)，強(qiáng)度會略有增長。為了提高使用純尾礦機(jī)制砂生產(chǎn) C60自密實(shí)混凝土的狀態(tài)，根據(jù)上述試配結(jié)果，為更好地增加混凝土的流動性和減少 T500時間，對配合比進(jìn)行了微調(diào)，由于尾礦機(jī)制砂的棱角，適當(dāng)增加了膠材總量和用水量，由于尾礦機(jī)制砂的表觀密度略高于河砂，根據(jù)實(shí)測混凝土容重又上調(diào)了單方混凝土容重，使用純尾礦機(jī)制砂調(diào)整后的配合比見表 5。調(diào)整后的配合比對混凝土狀態(tài)和強(qiáng)度的影響見表 6。

表4 不同摻量尾礦機(jī)制砂對 C60 自密實(shí)混凝土狀態(tài)和強(qiáng)度影響

表5 尾礦機(jī)制砂 C60 自密實(shí)混凝土配合比 kg/m3

表6 尾礦機(jī)制砂對混凝土狀態(tài)和強(qiáng)度影響

試驗(yàn)表明調(diào)整過的純尾礦機(jī)制砂 C60 自密實(shí)混凝土配合比流動性明顯增加，T500的時間也減少了，能夠滿足自密實(shí)混凝土的要求，同時混凝土的 28d 抗壓強(qiáng)度也達(dá)到了 70MPa以上，強(qiáng)度也能滿足 C60 高強(qiáng)混凝土要求，所以使用尾礦機(jī)制砂可以全部替代河砂用于生產(chǎn)C60 自密實(shí)混凝土。

5 使用尾礦機(jī)制砂注意事項(xiàng)

（1）一定要查清尾礦源頭，對該批次的尾礦機(jī)制砂進(jìn)行放射性和堿活性檢測，本文使用唐山遷西的鐵尾礦機(jī)制砂，通過向石家莊檢測中心送檢堿活性和放射性全部合格。

（2）應(yīng)選擇細(xì)度模數(shù) 2.6～3.0 的用球磨機(jī)磨出來的尾礦機(jī)制砂，比使用干法制砂機(jī)生產(chǎn)的尾礦機(jī)制砂的粒型和級配要好、含粉量低、混凝土的流動性好。

（3）通過水洗法用球磨機(jī)磨出來的尾礦機(jī)制砂含水率高，在生產(chǎn)之前宜提前存放一段時間，待砂含水穩(wěn)定后再用于生產(chǎn)。

（4）注意水洗尾礦機(jī)制砂中是否有絮凝劑的影響，如有殘留絮凝劑會使混凝土的流動性變差，強(qiáng)度降低。在購入尾礦機(jī)制砂之前應(yīng)提前去生產(chǎn)源頭了解情況，要求不能添加絮凝劑。

6 結(jié)論

（1）使用尾礦機(jī)制砂完全或部分替代優(yōu)質(zhì)河砂生產(chǎn) C60 自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度和狀態(tài)均能滿足要求。

（2）尾礦機(jī)制砂含有少量石粉，不含泥，混凝土的坍落度和擴(kuò)展度損失比河砂更小。

（3）尾礦機(jī)制砂有少量棱角，需水量比河砂略大，但是會增加與水泥漿之間的粘結(jié)，混凝土強(qiáng)度會略有增加。

（4）優(yōu)質(zhì)河砂的價格比尾礦機(jī)制砂的價格高不少，而且供應(yīng)不充足，含泥量還有波動，所以使用尾礦機(jī)制砂完全替代河砂既能為攪拌站節(jié)省大量成本又能保持混凝土的穩(wěn)定性。

（5）保護(hù)環(huán)境。尾礦機(jī)制砂屬于固體廢棄物的一種，是選礦的“邊角料”，大量使用尾礦機(jī)制砂減少了固體廢棄物的排放，緩解了污染環(huán)境和占用土地等問題。