尾礦砂和石粉砂砂在C40超高層泵送混凝土中的應(yīng)用

董常斌 欒曉風(fēng)

（1青島金鑫商品混凝土有限公司 2青島泰昊工程測(cè)試有限公司）

尾礦砂和石粉砂砂在C40超高層泵送混凝土中的應(yīng)用

董常斌1欒曉風(fēng)2

（1青島金鑫商品混凝土有限公司 2青島泰昊工程測(cè)試有限公司）

本文通過石粉砂混摻尾礦砂的方式配制出具有具優(yōu)良可泵性的 C40混凝土。研究表明：混摻尾礦砂配制石粉砂預(yù)拌混凝土?xí)r，尾礦砂與石粉砂比例在100：635時(shí)，并通過加入細(xì)石和引氣劑改善混凝土的可泵送性，C40混摻石粉砂混凝土的性能與天然中砂的混凝土性能基本相同，完全能夠滿足泵送要求。

石粉砂；尾礦砂

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，我國(guó)不少地區(qū)已出現(xiàn)天然砂資源緊缺、砂質(zhì)量下降的問題，在青島市區(qū)的河砂資源更是緊缺。此外過量開采天然砂，對(duì)自然環(huán)境造成的壓力也日益增加，因此使用石粉砂代替天然砂在國(guó)內(nèi)已成為混凝土行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一種趨勢(shì)[1,2]。

尾砂作為精礦生產(chǎn)的副產(chǎn)品，由于其種類繁多、性質(zhì)復(fù)雜，因此我國(guó)對(duì)尾礦的綜合利用率比較低，大量堆存的尾礦，不僅占用了土地和農(nóng)田，且嚴(yán)重污染了環(huán)境和危害人類健康；而另一方面，尾礦又大多具有可利用的價(jià)值，是可再利用的資源。在礦產(chǎn)資源日漸枯竭的今天，尋求尾礦綜合利用使之變廢為寶是礦山工作的重要課題之一[3,4]。

與天然砂相比，石粉砂具有顆粒粗糙、棱角多、級(jí)配差、石粉含量多等缺點(diǎn)，在使用石粉砂配制混凝土?xí)r易出現(xiàn)離析、泌水、工作性差等現(xiàn)象[5]。本文通過采用混摻尾礦砂的方法試配得到性能優(yōu)異的C40混凝土，并成功將配制的石粉砂泵送混凝土應(yīng)用于華潤(rùn)悅府工程中，C40混凝土泵送到59層，約190m的高度。

1 試驗(yàn)原材料

水泥：青島三菱P.O42.5水泥，密度3.1g/cm3，比表面積400kg/m2，28d抗壓強(qiáng)度49MPa。

粉煤灰：青島電廠的Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度21.2%，需水量比101%，燒失量3.45%。

礦粉：青島中亞公司生產(chǎn)的S95級(jí)礦渣粉，比表面積410m2/kg，流動(dòng)度比99%。

粗骨料：5‐25mm和5‐10mm兩種級(jí)配的花崗巖碎石。

砂：天然中砂，細(xì)度模數(shù)2.6，含泥量2.5%；尾礦砂，細(xì)度模數(shù)2.2，含泥量8%；石粉砂細(xì)度模數(shù)3.1含泥量（石粉含量）3.5%，亞甲藍(lán)MB值1.4。

減水劑：脂肪族減水劑，固含量26%，密度1.2g/cm3；引氣劑：上海花王E227S。

水：青島自來水。

2 試驗(yàn)方法

混凝土拌合物坍落度測(cè)試參照 GB/T50080‐2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)試參照 GB/T50081‐2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》，混凝土含氣量測(cè)試采用日本三洋直讀式含氣量測(cè)定儀干法測(cè)試。

以 C40天然砂中砂高層泵送配比為基準(zhǔn)，采用機(jī)制砂混摻尾礦砂替代天然中砂，并通過加入 5‐10mm級(jí)配的碎石調(diào)整級(jí)配，研究機(jī)制砂混摻尾礦砂對(duì)混凝土工作性及強(qiáng)度的影響。基準(zhǔn)配合比見表1。

表1

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

本試驗(yàn)中石粉砂的石粉含量為3.5%，單獨(dú)使用機(jī)制砂配制高層泵送混凝土?xí)r，混凝土拌合物出現(xiàn)離析、跑漿、包裹性差等現(xiàn)象，在試配和生產(chǎn)中均出現(xiàn)上述情況。因此，采取在石粉砂中混摻一定比例的尾礦砂并通過加入 5‐10mm級(jí)配的碎石調(diào)整級(jí)配，來解決這一問題。

(1)粗、細(xì)骨料不同對(duì)和易性的影響

表2

從表 2中可以看出，機(jī)制砂混凝土隨著尾礦砂和細(xì)石的加入，混凝土的和易性逐漸變好，同時(shí)減水劑的用量增加，但仍達(dá)不到高層泵送的要求，含氣量過低，泵送摩擦阻力大并且容易堵泵。外加劑需求量大的原因可能是石粉砂中的石粉及尾礦砂中的含泥量增加了對(duì)減水劑的吸附，同時(shí)尾礦砂中含有一定量的云母，其中云母對(duì)減水劑的吸附量較大；石粉砂混摻細(xì)尾礦砂混凝土的含氣量在減水劑摻量高的情況下仍與河砂的含氣量略微相同，原因可能是石粉砂粒形差，不如河砂圓潤(rùn)，不利于引氣。現(xiàn)通過引氣劑的加入改善混凝土的工作性。

(2)對(duì)引氣劑的需求量

表3

從表3中可以看出，在引氣劑的量加入60g/m3時(shí)，混凝土的含氣量達(dá)到合適的值，在加入到75g/m3混凝土的急劇增加。在此選擇每方混凝土加入60g上海花王227S引氣劑。

(2)河砂與尾礦砂、石粉砂混摻對(duì)混凝土工作性的影響

表4

從表4中可以看出，河砂混凝土與每方加入60g上海花王227S引氣劑石粉砂混尾礦砂的混凝土擴(kuò)展度、倒坍漏空時(shí)間、含氣量基本相同，機(jī)制砂混凝土可泵性略差一些，但完全能夠滿足泵送要求。倒坍落度筒的流下時(shí)間t在 5～30s、擴(kuò)展度SF≥450mm時(shí)，混凝土可泵性好、阻力小、容易泵送[6]。

(3)河砂與石粉砂混凝土強(qiáng)度的對(duì)比

表5

從表5中可以看出，石粉砂混摻細(xì)尾礦砂的混凝土強(qiáng)度無論是7d還是28d均較天然中砂的混凝土強(qiáng)度略高，這是由于尾礦砂與石粉砂中的石粉起到了微集料的作用，填充了混凝土的孔隙。同時(shí)加入細(xì)石的混凝土由于改善了級(jí)配，增加了混凝土密實(shí)度28d混凝土強(qiáng)度更高，加入引氣劑不影響混凝土的強(qiáng)度。

4結(jié)語

石粉砂混摻細(xì)尾礦砂的混凝土要達(dá)到天然中砂混凝土的狀態(tài)明顯增大減水劑的用量，但不影響混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)，并且在同用水量的情況下混凝土強(qiáng)度較天然中砂混凝土略有提高。石粉砂混摻細(xì)尾礦砂的混凝土在通過加入細(xì)石改善級(jí)配和引氣劑改善可泵性的作用下，完全能夠達(dá)到190m高層泵送的要求。

[1]陳欣聲．機(jī)制砂在商品混凝土中的應(yīng)用[J]．工程機(jī)械，2004，35（11）：74-76．

[2]徐建，蔡基偉，王稷良等．人工砂與人工砂混凝土的研究現(xiàn)狀[J]．國(guó)外建材科技，2004，25（3）：20-24．

[3]何哲祥，田守祥等.礦山尾礦排放現(xiàn)狀與處置的有效途徑[J].采礦技術(shù)，2008，8（3）.

[4]張錦瑞，李富平.金屬礦山尾礦綜合利用研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].河北冶金，2003，133（1）.

[5]江京平．人工砂在高性能混凝土中的應(yīng)用及技術(shù)指標(biāo)探討[J]．新型建筑材料，2001，（5）：29-31．

[6]余成行．C60超高泵送混凝土的配制與施工[J]．混凝土，2008，（6）：71-76．

G322

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1007-6344（2015）09-0127-01

董常斌， 1986年9月26日，男，山東省濰坊市坊子區(qū)望莊村，本科，初級(jí)，材料科學(xué)與工程，青島金鑫商品混凝土有限公司