鐵尾礦砂對干混砂漿性能影響的試驗研究

路齊英，杜紀鋒

（1. 濟南浩宏偉業檢測技術有限公司，山東 濟南 250101；2. 濟南常春藤建材科技有限公司，山東 濟南 250101）

0 前言

干混砂漿是近年隨著建筑業科技進步和文明施工要求發展起來的新型建筑材料，與傳統的現場攪拌砂漿相比，干混砂漿具有許多明顯的優點：（1）產品質量高，可適應不同的用途和性能要求；（2）有利于使用自動化施工機具，可提高施工效率；（3）有利于推進墻體材料革新工作，便于文明施工和減少環境污染[1]。干混砂漿主要為用量大的普通砌筑砂漿、普通抹灰砂漿和用于建筑地面及屋面面層或找平層的普通地面砂漿[2-3]。干混砂漿的發展可推動利用尾礦廢石、鋼渣、礦渣等固體廢棄物制成的人工砂代替天然砂[4]，會帶動良好社會經濟效應[5]。

隨著我國工業化地迅速發展，礦產資源的需求日益俱增，而我國大多數礦山資源品位較低，在選礦過程中產生大量的尾礦，導致尾礦量不斷增加，尾礦在工業固體廢棄物中所占的比例也越來越大。尾礦屬選礦后的廢棄物，是工業固體廢棄物的主要組成部分[6]。凡有礦產資源且進行選礦加工的國家都有大量的尾礦產生。據不完全統計[7]，目前我國發現的礦產有 150 多種，開發建立了 8000 多座礦山，累計產生尾礦 5900 多億噸[8-9]。本文主要利用鐵尾礦砂部分取代河砂，組成混合骨料，研究鐵尾礦砂對干混砂漿性能（流動性和力學性能等）的影響。

1 試驗原材料、試驗儀器、試驗方法

1.1 試驗原材料

水泥：山東濟南山水 P·O42.5 水泥。

粉煤灰：F 類Ⅱ級，需水量比 101%，細度18.5%，比表面積為 320kg/m2，45μm 篩篩余為 8.1%，為濟南黃臺電廠產。

干混砂漿用河砂的物理性質，鐵尾礦砂的細度模數及累計篩余如表 1 所示。

纖維素醚為：10 萬 MPa·s 羥丙基甲基纖維素醚，山東常春藤建材科技有限公司產。

水：飲用自來水。

表1 河砂和鐵尾礦砂累計篩余及細度模數

1.2 試驗儀器

砂漿攪拌機，壓力試驗機，振動臺，稠度儀，數顯砂漿凝結時間測定儀，電熱鼓風干燥箱，AL204 電子天平和 DJ 系列電子天平，兩套砂漿保水性試驗儀器等。

1.3 試驗方法

砂漿強度、流動度、試件制作與養護等試驗測試按照 JGJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》進行。

2 鐵尾礦砂摻量對干混砂漿性能的影響

以不同比例的鐵尾礦砂取代河砂，研究分別以0%、10%、20%、30%、40% 鐵尾礦砂取代河砂對干混砂漿工作性及強度的影響，基準配比為水泥 : 砂 : 水=1:3:0.5，具體試驗配比及結果見表 2。

2.1 不同比例鐵尾礦砂對干混砂漿流動度的影響

分別以 0、10%、20%、30%、40% 鐵尾礦砂取代河砂對膠砂流動度影響如圖 1 所示。

如圖 1 所示，膠砂流動度隨鐵尾礦砂取代比例的增加先增加后降低，在取代比例為 10% 時，流動度值最大。膠砂流動度在鐵尾礦砂取代比例大于 20% 的情況下，隨取代比例增加而有所下降，但是降低幅度較小，說明用部分鐵尾礦砂取代河砂砂對砂漿工作性影響較小。但是，試驗中發現在鐵尾礦砂取代比例過高時，砂漿塑性漿體工作性較差，說明鐵尾礦砂中含有大量粒徑微小的顆粒，少量微小顆粒可以改善砂漿流動性，過多則會導致砂漿塑性降低。

表2 試驗方案和試驗結果

圖1 鐵尾礦砂取代河砂對干混砂漿流動度影響

2.2 不同比例鐵尾礦砂對干混砂漿力學性能的影響

不同比例鐵尾礦砂取代河砂對干混砂漿抗折強度、抗壓強度及折壓比的影響如圖 2～4 所示。

圖2 鐵尾礦砂對干混砂漿抗折強度影響

由圖 2～4 中可以看出：干混砂漿 3d、28d 抗折和抗壓強度隨鐵尾礦砂摻加比例的增加而有所降低，但是不同齡期的折壓比隨取代比例增加而增加，說明添加鐵尾礦砂的干混砂漿韌性要優于普通干混砂漿，即添加鐵尾礦砂的砂漿抗裂性能會有所提高，這是因為鐵尾礦砂含有類似水泥熟料的硅酸鈣成分，具有一定的活性，一定程度上可以改善水泥漿體與細集料砂的界面過渡區，增強其粘結力。

圖3 鐵尾礦砂對干混砂漿抗壓強度影響

圖4 鐵尾礦砂對干混砂漿折壓比影響

綜合鐵尾礦砂對干混砂漿強度及流動性的影響，可以看出：用適量的鐵尾礦砂取代河砂，在不降低砂漿流動性的前提下，砂漿強度略有降低，但是砂漿韌性有所改善，一定程度上可以改善砂漿性能，因此可以推斷開展利用鐵尾礦砂與常用砂漿用砂混合使用的研究是可行的，且是很有意義的。

3 結論

（1）鐵尾礦砂細度模數較小、顆粒偏細，不宜單獨制備普通干混砂漿；可與人工砂或河砂進行復摻，以獲得滿足符合連續級配及細度模數的混合砂。

（2）在相同砂漿流動性下，適量的鐵尾礦砂取代河砂，砂漿強度略有降低，但砂漿韌性有所改善；因此，利用鐵尾礦砂與常用砂漿用砂混合使用的研究是可行的，且有很大意義。