深圳市砼行業尾礦砂綜合利用

陳愛芝 張 禹 鄭熙澤

(深圳市水泥及制品協會)

引言

深圳市作為較早推廣預拌混凝土及預拌砂漿的城市，在過去的2014年度，全行業共生產混凝土2780 萬立方米，占全省產量的16%。由于天然砂資源日益匱乏，深圳地區的巖石尾礦砂在預拌砂漿、預拌混凝土中已經普遍應用，巖石尾礦砂不宜單獨作為細骨料配制使用，宜與天然砂、機制砂配制成混合砂后應用于建筑工程。目前，深圳市的天然砂都是珠江口的水洗砂，砂經水洗淡化后，細顆粒含量丟失，砂漿或混凝土拌合物粘聚性差，易離析。經大量實踐證明，摻入巖石尾礦砂能有效改善水洗砂的級配，提高拌合物的和易性和可泵性。

1 尾礦砂、水洗砂的試驗

1.1 四個混凝土公司尾礦砂試驗

表1 交港尾礦砂的篩分結果

表2 中天元尾礦砂篩分結果

表3 晉榮尾礦砂篩分結果

表4 華全尾礦砂篩分結果

以上是四個混凝土公司的尾礦砂篩分結果。從尾礦砂篩分得到的結果均為粗砂，尾礦砂的顆粒形狀都在標準范圍內，其中石粉含量(MB 值)平均值在5.0%附近，含泥量分別為4.9%、2.9%、4.5%。

圖1 交港尾礦砂

圖2 華全尾礦砂

表5 尾礦砂各性能指標

1.2 廣東省珠三角建筑用天然砂試驗:

表6 深圳水洗砂篩分結果

表7 東莞水洗砂篩分結果

1.3 混合砂

表8 混合砂篩分試驗

2 混凝土配合比

本次對四個混凝土公司用尾礦砂生產C30 混凝土的配合比做一個對比分析，尾礦砂的細度模數均在3.1～3.4 之間，用25%、35.%、50%的比例來替代天然砂。以混凝土基準配合比作為對比試驗，用不同的取代率配制混凝土，以四個公司C30 混凝土的強度及和易性作比較。同時有的公司在使用尾礦砂生產混凝土時，為了更好的改善混凝土的和易性和保水性，摻入一定量的新型增效劑(CTF)，做到混凝土不泌水，提高了混凝土強度。

表9 交港混凝土公司試配配合比

交港混凝土公司試配原材料:

水泥:廣東英德海螺P.I42.5

外加劑:東莞富盛聚羧酸 摻量為2.3%。

尾礦砂摻量占用砂總量的35%，混合砂細度模數為2.6，含泥量為2.9%，水膠比0.51

坍落度210mm，擴展度560mm。石粉含量4.3%，該配合比拌合物的和易性和保水性良好，用于實際生產多個工程，強度均在35Mpa 以上。

表10 中天元混凝土公司試配配合比

中天元混凝土公司試驗原材料:

水泥:中材水泥P.O42.5R 外加劑:五三奈系摻量達到4.0%(不摻尾礦砂的摻量為2.4%)，尾礦砂摻量占用砂總量的50%，混合砂細度模數為2.7，含泥量為4.9%，水膠比0.6，

坍落度在180mm，擴展度為520mm，石粉含量4.9%，試拌狀態較好。該配合比的強度偏低，原因水膠比大，總膠材用量少于其它3 個公司，尾礦砂的含泥量高也是影響強度的原因。在實際工程應用上符合要求，均沒出現裂縫等問題。

表11 晉榮混凝土公司試配配合比

晉榮混凝土公司試配原材料:

水泥:海螺水泥P.O42.5 外加劑:東莞富盛聚羧酸 摻量2.7%(不摻尾礦砂摻量2.0%)。尾礦砂摻量占用砂總量的25%，混合砂的細度模數2.5，含泥量3.5%，水膠比:0.56

坍落度為175mm、擴展度480mm，石粉含量3.9%。拌制出來的混凝土工作性能符合工程泵送要求。

華全混凝土公司試配原材料:

水泥:海螺水泥P.O42.5

外加劑:佛山華軒奈系摻量2.6%(不摻尾礦砂摻量2.1%)

表12 華全混凝土公司試配配合比

尾礦砂占總用砂量50%，混合砂的細度模數2.7，含泥量3.5%，水膠比:0.49

坍落度180mm、擴展度560mm。石粉含量2.9%，拌制出的混凝土和易性和保水性很好，強度高于以上3 個公司。原因水膠比小，采用尾礦砂、水洗砂、機制砂三種不同的顆粒級配達到最優的級配模數，達到最佳效果。

圖3 交港現場施工混凝土拌合物

圖5 晉榮現場施工混凝土拌合物圖

3 結果分析

圖4 中天元試配現場混凝土拌合物

圖6 華全現場施工混凝土拌合物

從以上四個混凝土公司生產用原材料分析，中天元用中材水泥，另外三家均采用海螺水泥。外加劑四家混凝土公司用了三個品種，三家用的是聚羧酸，一家用奈系。從摻量看，奈系的較高，要達到4.0%的摻量，而聚羧酸摻量在2.3%～2.7%之間。交港混凝土公司用海螺P.I42.5 水泥，強度值最高。晉榮、華全用海螺P.O42.5 水泥，混凝土強度值達到試配及實際生產要求，中天元用中材P.o42.5 水，強度值達到108%，在實際生產時可考慮提高膠材用量，減小用水量，從而保證混凝土出廠強度。

根據尾礦砂的組成生產的混凝土強度都能符合混凝土用砂標準。尾礦砂的顆粒形狀和級配與天然砂不同，實際生產中尾礦砂完全可取代天然砂作為混凝土的細骨料，存在顆粒級配不理想的狀況下，怎樣調整尾礦砂與機制砂及天然砂之間的級配來保證混凝土強度和工作性能，將是我們長期在實踐中去不但了解和解決的問題。

目前在深圳有很多企業通過添加增效劑CTF 來改善水分子與無機不溶顆粒的接觸面積，使無機不溶物的顆粒充分水化，達到拌合物的保水作用。

4 結論

(1)尾礦砂的摻入可解決企業用砂難的困境，且尾礦砂采用不同的摻量，混凝土的工作性能均能滿足施工要求，強度達到標準要求。

(2)用不同水泥品種和不同類型的外加劑，摻用尾礦砂、機制砂、天然砂混合使用，配制的混凝土不影響其工作性能。尾礦砂的摻量可根據其細度模數進行調整。

(3)利用廢棄的尾礦砂作為混凝土生產的細骨料，能夠滿足混凝土強度，同時節約石材、礦材資源，減少環境污染。既能保護環境合理利用資源，又能在社會經濟效益上取得成就。

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