河北礦區尾礦砂在混凝土中的應用研究

郭書佳

摘要：利用大量廢棄的尾礦砂代替機制砂和日益枯竭的河砂，嘗試解決河砂日益枯竭與建筑行業蓬勃發展的矛盾。在保證混凝土的工作性能和力學性能的前提下使用尾礦砂，變廢為寶，具有良好的經濟和社會效益。

關鍵詞：尾礦砂；工作性能；力學性能

1 前言

蓬勃發展的建筑業推動了城市日新月異的變化，伴隨而來的是建材資源的日益枯竭。在混凝土行業中，河砂的枯竭十分突出；而經過磁選后的尾礦砂在鐵選廠中堆積如山，污染環境。如何利用廢棄的尾礦砂替代機制砂和河砂進行混凝土生產呢？實施如下試驗。

2 試驗原材料與方法

2.1 尾礦砂的形成過程

尾礦砂是鐵礦石經過破碎形成的一定粒度的塊狀物，進入球磨機加水濕磨，根據礦石的性質達到一定的細度，在進行磁選，把含鐵的顆粒部分分離出來，剩余部分用水流排出；排除部分一般占礦石總量的60-80%，這就是尾礦碎屑，在經過篩分處理后成為適合建筑的尾礦砂。

2.2 尾礦砂的化學成分和物理特性

1）化學成分

經抽樣對我縣的尾礦砂進行了化學分析，結果見表1。

2）物理特性

尾礦砂的表觀密度略高于河砂，但因空隙率較大，堆積密度低于河砂，吸水率略大于河砂。

與河砂相比，尾礦砂外形棱角尖銳，表面粗糙并且凹凸不平，以及含有部分石粉，需水量較大。

3 尾礦砂作為建筑用砂的性能指標

1）雜質及有害成分含量

按照《建筑用砂》標準（GB/T14684—2001）規定的方法測定尾礦砂中雜質及有害成分含量，測定結果見表2。

2）堅固性指標

堅固性是指砂在自然風化和外界物理化學因素作用抵抗破裂的能力。按照GB/T14684—2001規定的方法，檢驗尾礦砂的堅固性，結果見表3。

三個試樣的損失均<8%，符合Ⅰ類砂要求。

3）壓碎值指標

壓碎值是指機制砂抵抗壓碎的能力。按照GB/T14684—2001規定的方法，檢驗尾礦砂的壓碎值，結果見表4。

三個試樣的壓碎值均<20%，符合Ⅰ類砂要求。

4）篩分試驗

典型試樣的篩分結果見表5。

從以上數據可以看出，尾礦砂顆粒級配分布比較集中，連續性較差，作為混凝土用砂級配不太合理，經分析知，每個廠家的尾礦砂材質和生產工藝均不同，但是球磨機生產出來的粒度都比較均勻，在經過篩洗，必然造成尾礦砂的顆粒級配比較集中。而天然砂是石頭經過自然風化、水沖洗、磨蝕等不同時期的產物，必然顆粒級配分布合理，連續性較強。

4 尾礦砂泵送混凝土

使用不同廠家不同細度模數的尾礦砂、混合尾礦砂和河砂，采用同一配合比見表6進行試拌比對，混合尾礦砂是把不同廠家不同細度模數的尾礦砂混合成符合Ⅱ區級配，顆粒分布連續的尾礦砂，實驗結果見表7：

從以上數據可以看出：

1、用尾礦砂拌制的混凝土粘聚性、流動性、保水性及泌水和壓力泌水等指標，均不如河砂；而且壓力泌水比河砂嚴重得多，并且隨著尾礦砂細度模數的增大泌水越來越嚴重；分析原因是由于尾礦砂的顆粒級配分布比較集中、不合理造成的粘聚性和保水性差；另外由于尾礦砂是由礦石破碎而成，顆粒形狀多棱角、表面粗糙并且凹凸不平和吸水率大造成混凝土流動性在相同條件下比河砂差。

2、隨著尾礦砂的細度模數的增大，混凝土的粘聚性和保水性越來越差，而流動性越來越好，這個特點在一定細度模數范圍內表現較河砂突出。

3、從強度來看，尾礦砂和河砂差別不大，但隨著尾礦砂細度模數的增大，強度較河砂有略高的趨勢，是因為尾礦砂多棱角的顆粒形狀提高了顆粒彼此間的相互咬合作用而造成的。

4、混合尾礦砂拌制的混凝土粘聚性、流動性、保水性及泌水和壓力泌水強度等指標，與河砂無甚差別，基本一致。

從以上實驗結果，可以得出以下結論：

從尾礦砂的化學成分、礦物成分、堅固性等各個性質分析，尾礦砂符合普通混凝土用砂的質量標準，可以在建筑普通混凝土中推廣應用。

尾礦砂的進場檢驗要嚴格，堆放要分級以利于使用時分別計量、合理摻配；也可以進料時，在料場按比例混合堆放，達到尾礦砂顆粒級配合理。

在泵送混凝土中應用尾礦砂時，更具試驗情況，要不同廠家產地及細度模數的尾礦砂必須要進行摻配，調整尾礦砂的顆粒分布和級配，也可跟河砂混合使用，保證混凝土的泵送性能、粘聚性、流動性、保水性等。

尾礦砂應用于泵送混凝土時，要增加混凝土的壓力泌水試驗，為采取必要的技術措施提供依據。

對于使用摻配不好或不經摻配單一廠家生產的尾礦砂，要采取膠材用量或外加劑用量及增肌增稠劑等技術措施，保證混凝土的泵送性能和和易性，避免混凝土產生離析和泌水。

水泥的選用要選擇泌水率較低的水泥品種和廠家，相對于河砂來說，水泥的泌水率對尾礦砂混凝土工作性能敏感得多，所以最好選擇專項適用尾礦砂混凝土的水泥。