鐵尾礦砂與機制砂復合在混凝土中的使用

趙秋寧，宋瑞旭

（濟寧中聯(lián)混凝土有限公司，山東 濟寧 272000）

鐵尾礦砂與機制砂復合在混凝土中的使用

趙秋寧，宋瑞旭

（濟寧中聯(lián)混凝土有限公司，山東 濟寧 272000）

本文按照建筑用砂的標準分析尾礦砂和機制砂復合而成的混合砂，并結合 C30 混凝土，對比使用河砂和使用該混合砂的混凝土拌合物性能和力學性能。結果發(fā)現(xiàn)，使用混合砂完全可以取代河砂用于混凝土，既降低成本又提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。

鐵礦尾礦砂；機制砂；石粉；混凝土；坍落度；和易性；強度

0 前言

1 原材情況

機制砂：精選石灰石、石塊加工后生成，經(jīng)過選粉，石粉含量在 10% 左右，細度模數(shù) 3.1。

河砂：選用泗水河砂，中砂。

尾礦砂：優(yōu)選泗水尾礦砂，經(jīng)加工而成。

細骨料性能指標見表 1。

表 1 細骨料性能指標

我們通過顆粒級配分析發(fā)現(xiàn)機制砂和尾礦砂本身級配都存在問題，單獨使用混凝土和易性均不大理想。但通過合理搭配細度模數(shù)完全可以滿足中砂要求，從而達到改善混凝土和易性及流動性的目的。雖然機制砂石粉含量超出 JGJ52－2006 中對石粉含量的要求，通過長期使用機制砂的經(jīng)驗和試驗數(shù)據(jù)來看，要保證混凝土和易性，當亞甲藍指標滿足要求時，石粉含量宜控制在 10%～12%（詳見表 2）。

表 2 人工砂或混合砂中石粉含量

其他材料：（1）水泥，選用曲阜中聯(lián) P·O42.5R 水泥 ，實測 28d 強度為47.2MPa。（2）粉煤灰：選用濟寧運河電廠Ⅱ 級粉煤灰，細度 17，需水量比為 98%。（3）礦渣粉：選用巨野中聯(lián)生產(chǎn) S95 級礦渣粉，28d 活性指數(shù)為 98。（4）碎石選用嘉祥 5～25mm 碎石，為雙級配碎石，針片狀含量＜5%。（6）外加劑使用濟寧興邦建材生產(chǎn)的 JX-1 聚羧酸減水劑，減水率 ≥25%

2 試驗

本試驗以 C30 混凝土為例，采用不同比例混合砂進行篩分析和混凝土試驗，在膠凝材料、砂率和用水量不變的情況下，對比單獨河砂與混合砂混凝土性能。由于細骨料表觀密度的不同，容重做出調整。

2.1 配合比的設計

C30 基準配合比如表 3 所示。按照一定比例分布調整混合砂中機制砂和尾礦砂的比例，如表 4 所示。

進入21世紀，綜合材料藝術因其拓展性，在美術學院教學體系中有了重要地位。在此之前，美術學院藝術專業(yè)的重點是“國、油、版、雕”四個傳統(tǒng)門類，隨著新材料、新技術在中國當代藝術中發(fā)揮作用，綜合材料藝術語言在中國語境中有了更多的用武之地。從上世紀90年代中后期到現(xiàn)在，中國藝術家使用綜合材料和多媒介(或非傳統(tǒng)媒介)創(chuàng)作的藝術作品，開始在西方嶄露頭角，徐冰、陳箴、黃永砯、隋建國、宋冬、毛同強等都可視為是這方面的重要代表。

表 3 基準配合比（P001） kg/m3

表 4 調整機制砂與尾礦砂比例及試驗編號

混合砂按照表 4 比例，繪制級配曲線圖如圖 5 所示，圖中上限為中砂級配要求最大值，下限為中砂級配要求最小值。混合砂 P004 比例比較接近中砂要求。

圖 5 不同比例級配曲線

根據(jù)不同容重計算 P002～P006 的配合比，如表 5 所示。拌合物的性能見表 6。

表 5 不同比例混合砂配合比

表 6 混凝土拌合物性能

從表 6 中可以發(fā)現(xiàn)編號為 P003 和 P004 的和易性在混合砂中最好，P005、P006 通過增加用水量達到需要的漿體，雖漿體很飽滿，但漿體包裹性差，無法有效推動石子，無法滿足泵送要求。同樣砂率的機制砂和易性要遠差于河砂，需要提高 2 個砂率才能達到和易性，但包裹性仍然不理想。

2.2 優(yōu)化配合比

在考慮 P003 和 P004 和易性，結合配合比體積算法，通過多次試拌，優(yōu)化配合比，著重考慮改善粘性、和易性，同時兼顧降低生產(chǎn)成本。優(yōu)化后配合比如表 7 所示，混凝土拌合物性能如表 8 所示。

從試驗結果可以看出，使用機制砂和尾礦砂配制的混凝土在滿足拌合物性能的同時，強度仍然高于純河砂混凝土。正常情況下，由于機制砂和尾礦砂顆粒形狀，多菱角，表面粗糙，且含有一定石粉。在相同用水量和外加劑摻量的情況下，狀態(tài)應該遠小于河砂。但實際情況是使用聚羧酸，兩者的差異并不大。原因就是通過料源控制，保障了石粉品質。在一定石粉含量的情況下，對羧酸的影響最大的是含泥量。因此混合砂損失要小于河砂，同時初始狀態(tài)差異不大。 P003和 P004 在 2h 后坍落度保持在 180mm 以上。通過大量試驗可以表明，機制砂中、尾礦砂中的石粉，當 MB 值小于 1.2 時，主體是石粉，可以起到填充混凝土空隙的作用，優(yōu)化孔結構，達到一定細度時，起到微集料作用。

混凝土強度差異比較大，單純使用機制砂的混凝土雖然狀態(tài)較差，可是強度確是最高的，比單純使用河砂高出10%。隨著尾礦使用增加強度略有下降，當尾礦使用超過60% 時強度降低比較明顯了。

由于尾礦砂和機制砂表面特性，保水性不如天然河砂，尤其是尾礦砂超過 40% 時，相同狀態(tài)下泌水的情況逐漸加大。

表 7 優(yōu)化后配合比 kg/m3

表 8 拌合物性能

3 結論

（1）尾礦砂和機制砂搭配使用完全可以滿足混凝土對細骨料的要求，可以全部替代河砂，但是需要根據(jù)不同強度等級不同施工工藝進行比例調整。

（2）由于河砂品質波動較大，尾礦砂和機制砂的穩(wěn)定性要遠好于河砂，對使用聚羧酸外加劑的企業(yè)來說更有利于控制混凝土質量，減少混凝土波動性。

（3）從成本上來看，尾礦砂和機制砂成本要低于河砂，達到降低成本的目的，而且有些地區(qū)，兩者搭配使用可享受一定的返稅優(yōu)惠政策，經(jīng)濟效益非常可觀。

（4）在尾礦砂和機制砂試驗和生產(chǎn)過程中，必須對料源做出控制。優(yōu)質的石粉對混凝土強度和和易性是非常有利的。

（5）盡量選用掛漿性好、泌水少的水泥。改善混凝土漿體的掛漿性。

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［通訊地址］山東省濟寧市中聯(lián)混凝土有限公司（272000）

趙秋寧，工程師。