鐵尾礦砂在C60混凝土中的應(yīng)用研究

（山東華森建材集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

0 前言

目前我國(guó)多數(shù)地區(qū)在生產(chǎn)混凝土?xí)r多數(shù)以天然砂作為主要的細(xì)骨料，而天然砂為地方性資源，短期內(nèi)不可再生，也不利于長(zhǎng)距離運(yùn)輸?；炷恋纳a(chǎn)中，砂和石是最重要且用量最多的原材料，對(duì)混凝土配制和性能產(chǎn)生巨大影響。若混凝土的生產(chǎn)區(qū)域位于天然砂比較短缺的地區(qū)，例如西部地區(qū)，就需要采用異地運(yùn)輸?shù)姆绞将@取天然砂，這導(dǎo)致了混凝土原材料成本的增加[1-3]。

鐵尾礦砂是礦山開(kāi)采的原礦石經(jīng)選礦或其它工藝回收有用組分后廢棄的固體物料，呈細(xì)粉狀，粒徑一般在 4.75mm 以下，一般堆存在尾礦庫(kù)中，是工藝固體廢棄物的主要組成部分。鐵尾礦是一種材料性能與天然砂相近的細(xì)骨料[4-6]，具有表面粗糙多棱角的特點(diǎn)。本文主要利用兩種鐵尾礦砂按一定比例混摻，研究鐵尾礦砂對(duì) C60 混凝土性能影響，包括工作性能（流動(dòng)性、粘聚性、含氣量、凝結(jié)時(shí)間和坍落度保坍情況）與力學(xué)性能；為鐵尾礦砂在混凝土工程的應(yīng)用提供一定的理論指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)原材料、試驗(yàn)儀器、試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原材料

水泥：P·O52.5 水泥，密度 3.15g/cm3，比表面積362kg/m2，安定性合格，3d 抗壓強(qiáng)度 28.6MPa，28d 抗壓強(qiáng)度 63.8MPa。

粉煤灰：泰安電廠 F 類Ⅰ級(jí)灰，細(xì)度 12.6%，需水量比 4.5%，燒失量 1.20%。

細(xì)骨料：天然河砂，Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù) 2.65，含泥量 1.2%；細(xì)鐵尾礦砂，山東濟(jì)南某鐵尾礦堆放廠，Ⅲ 區(qū)細(xì)砂，細(xì)度模數(shù) 1.25，表觀密度 2860kg/m3；粗鐵尾礦砂，山東濟(jì)南某鐵尾礦堆放廠，Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù) 3.15，表觀密度 2840kg/m3。砂篩分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 砂的累計(jì)篩分結(jié)果 %

粗骨料：山東濟(jì)南港溝某石料廠 5～10mm 和 10～20mm 兩級(jí)配碎石（3:7）。

外加劑：山東華森建材集團(tuán)有限公司聚羧酸高性能減水劑；引氣劑、泡劑、緩凝劑均來(lái)自當(dāng)?shù)鼗な袌?chǎng)。

水：為飲用水，符合混凝土用水標(biāo)準(zhǔn) JGJ 63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的拌合用水要求。

1.2 試驗(yàn)儀器

J60—混凝土攪拌機(jī)、混凝土含氣量測(cè)定儀、萬(wàn)能壓力試驗(yàn)機(jī)、坍落度筒等。

1.3 試驗(yàn)方法

混凝土含氣量、凝結(jié)時(shí)間、坍落度性能試驗(yàn)測(cè)試依據(jù) GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》。

混凝土試件制作與養(yǎng)護(hù)、抗壓強(qiáng)度測(cè)試依據(jù) GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》。

2 鐵尾礦砂對(duì) C60 混凝土性能的影響

以天然砂中砂 C60 混凝土配合比為基準(zhǔn)，采用兩種鐵尾礦砂復(fù)摻替代天然中砂，研究鐵尾礦砂對(duì)混凝土工作性及抗壓強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 2。

2.1 河砂與鐵尾礦砂 C60 混凝土對(duì)減水劑需求量對(duì)比

保持混凝土中膠凝材料用量、砂率和水膠比不變，通過(guò)調(diào)整聚羧酸高性能減水劑用量來(lái)控制天然河砂和鐵尾礦砂混凝土初始坍落度和坍損基本相同，則兩種混凝土的減水劑用量見(jiàn)表 2 所示。

從表 2 中可以看出：與天然河砂 C60 混凝土相比，兩種鐵尾礦砂復(fù)配時(shí)，C60 混凝土中聚羧酸高性能減水劑需求量變大，隨著細(xì)鐵尾礦砂用量的增加，其 C60混凝土中聚羧酸高性能減水劑需求量明顯最大，且細(xì)鐵尾礦砂用量越高，聚羧酸高性能減水劑需求量增加越明顯；另外，兩種鐵尾礦砂復(fù)配后，其 C60 混凝土坍落度基本無(wú)損失，都可以保持 1h。

表2 河砂和鐵尾礦砂 C60 混凝土對(duì)減水劑的需求量

2.2 天然河砂與鐵尾礦砂 C60 混凝土工作性能對(duì)比

天然河砂和鐵尾礦砂 C60 混凝土工作性對(duì)比的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 2 所示。從表 2 中可以看出：與河砂混凝土相比，鐵尾礦砂混凝土的擴(kuò)展度、倒坍漏空時(shí)間、含氣量基本相同，鐵尾礦砂混凝土可泵性略差一些，但完全能夠滿足工程泵送要求；另外，鐵尾礦砂混凝土的含氣量稍微偏低，是因?yàn)殍F尾礦砂的粒形差，以及對(duì)引氣劑吸附性偏大等，導(dǎo)致鐵尾礦砂混凝土含氣量比天然砂混凝土含氣量低，且含氣量保持性較差。

2.3 天然河砂與鐵尾礦砂 C60 混凝土抗壓強(qiáng)度對(duì)比

河砂與鐵尾礦砂混凝土抗壓強(qiáng)度的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 2 所示。從表 2 中可以看出：與天然河砂混凝土相比，無(wú)論是 7d 還是 28d，鐵尾礦砂混凝土的抗壓強(qiáng)度均較天然河砂混凝土強(qiáng)度略高，且隨著鐵尾礦砂中細(xì)砂比例的增加，其鐵尾礦砂混凝土的抗壓強(qiáng)度先增加而后下降，當(dāng)鐵尾礦砂中細(xì)砂和粗砂比例為 150:535 時(shí)，其鐵尾礦砂混凝土的 7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度都達(dá)到最大值，這是由于鐵尾礦砂中的細(xì)粉起到了微集料的作用，填充了混凝土的孔隙。

3 結(jié)論

（1）鐵尾礦砂混凝土要達(dá)到天然河砂混凝土的工作狀態(tài)需要明顯增大聚羧酸高性能減水劑的用量。

（2）與河砂混凝土相比，鐵尾礦砂混凝土的擴(kuò)展度、倒坍漏空時(shí)間、含氣量基本相同，完全能夠滿足泵送要求。

（3）與天然河砂混凝土相比，無(wú)論是 7d 還是28d，鐵尾礦砂混凝土的抗壓強(qiáng)度均較天然河砂混凝土強(qiáng)度略高，當(dāng)鐵尾礦砂中細(xì)砂和粗砂比例為 150:535時(shí)，其鐵尾礦砂混凝土的 7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度都達(dá)到最大值。