鐵尾礦石對混凝土工作性能和力學性能的影響

張建民，王建臣，王艷輝，盛龍

（1.承德市住房和城鄉建設局，河北　承德　067000；2.承德市工程勘察院，　河北　承德　067000）

鐵尾礦石對混凝土工作性能和力學性能的影響

張建民1，王建臣1，王艷輝2，盛龍2

（1.承德市住房和城鄉建設局，河北承德067000；2.承德市工程勘察院，河北承德067000）

通過對鐵尾礦石混凝土工作性能和力學性能的系統試驗研究，探討了用鐵尾礦石代替機制碎石后混凝土性能的變化，結果表明，利用鐵尾礦石配制的混凝土能夠滿足工作性和強度要求，完全可作為混凝土粗骨料使用。

混凝土；鐵尾礦石；工作性；強度

0　前言

近年來，我國在利用鐵尾礦砂石作混凝土骨料方面取得了一些進展和成果，國家標準 GB/T 14685－2011《建設用碎石、卵石》中已經將鐵尾礦石納入碎石范疇。河北省鐵礦資源豐富、類型齊全，資源儲量位居全國第三，特別是超貧釩鈦磁鐵礦采選排石量大，產生大量的鐵尾礦石，如果鐵尾礦石能夠作為混凝土的粗骨料，那么這將成為其一種有效的利用途徑。本文通過對河北省比較典型的兩種鐵尾礦石：沉積變質型鐵尾礦石、巖漿型鐵尾礦石配制的混凝土施工性能和抗壓強度進行了試驗研究，并和普通機制碎石配制的混凝土進行了性能對比，為鐵尾礦石作為混凝土粗骨料應用提供相關依據。

1　原材料

水泥：采用 P·O 42.5 水泥，28d 抗壓強度為 53.2 MPa。

粉煤灰：采用 Ⅱ 級粉煤灰。

礦粉采用 S95 級礦粉。

外加劑：采用 VF-15 聚羧酸外加劑。

細骨料：采用二區中砂，細度模數為 3.0。

粗骨料：（1）普通碎石采用 5～25mm 連續級配機制碎石，其表觀密度為 2760kg/m3；（2）釩鈦鐵尾礦石采用承德市大廟巖漿型鐵尾礦石，因鐵礦中含有釩和鈦元素，俗稱釩鈦鐵尾礦石。該類尾礦中主要為角閃石、輝石、長石，含少量綠泥石、云母、石英等。主要礦物為鈣鎂硅酸鹽和鋁硅酸鹽礦物。其表觀密度為 2880kg/m3；（3）單一磁鐵尾礦石采用承德市雙灤區沉積變質型鐵尾礦石，因其成分簡單，無伴生元素，俗稱單一磁鐵尾礦石，該類尾礦中主要為石英、長石，含少量云母、閃石等，部分尾礦石中可檢測到磁鐵礦，主要礦物為石英和鋁硅酸鹽礦物。其表觀密度為 2820kg/m3。

2　配合比及試驗項目

混凝土配合比按照 JGJ 55－2011《普通混凝土配合比設計規程》進行設計。分別采用單一磁鐵尾礦石、釩鈦鐵尾礦石、碎石作為粗骨料，和相同的水泥、細骨料、外加劑、摻合料，按照相同配合比配制強度等級為 C25、C35、C55 的混凝土，其配合比見表 1。

表1　混凝土配合比　　　kg/m3

試驗項目：和易性、坍落度、擴展度、表觀密度、凝結時間；混凝土 7d、28d、60d 抗壓強度；混凝土泌水率及壓力泌水率。

3　試驗結果

3.1拌合物性能

混凝土拌合物性能及強度試驗結果如表 2 所示。

3.2混凝土泌水性

對強度等級為 C25 混凝土進行泌水率及壓力泌水率試驗，碎石混凝土泌水率為 5.4 %，壓力泌水率為 46 %；單一磁鐵尾礦石混凝土泌水率為 5.5 %，壓力泌水率為 51 %；釩鈦鐵尾礦石混凝土泌水率為 3.9 %，壓力泌水率為 49 %。

表2　混凝土試驗結果

4　討論分析

4.1對和易性及坍落度影響

單一磁、釩鈦尾礦石混凝土和機制碎石混凝土的和易性均能滿足施工要求；坍落度基本相近，釩鈦尾礦石混凝土擴展度略大，但兩者差別不大。

4.2對表觀密度影響

單一磁、釩鈦尾礦石表觀密度略大于機制碎石，其配制的混凝土拌合物表觀密度也有所增加。

4.3對泌水率與壓力泌水率的影響

單一磁、釩鈦尾礦石混凝土與機制碎石混凝土相比，泌水率與壓力泌水率有所增大。

4.4對凝結時間的影響

單一磁、釩鈦尾礦石混凝土與機制碎石混凝土相比，凝結時間有所增長。隨著混凝土強度的增大，凝結時間趨于接近。

4.5對抗壓強度的影響

混凝土 7d、28d、60d 抗壓強度試驗結果表明，C25 釩鈦尾礦石混凝土抗壓強度要比機制碎石和單一磁混凝土略低，C35、C55 機制碎石混凝土抗壓強度低于單一磁、釩鈦鐵尾礦石混凝土，但其抗壓強度均能滿足設計強度要求。

5　結論

單一磁鐵尾礦石和釩鈦鐵尾礦石的化學成分和礦物組成雖然不同，但其物理化學性能均是穩定的，巖石強度均滿足要求，用其配制的混凝土與普通碎石混凝土相比，除表觀密度和泌水性略大外，混凝土坍落度、凝結時間、泌水率、強度等指標均較接近，完全可以替代機制碎石作為混凝土粗骨料。

［通訊地址］河北省承德雙橋區西大街 43（067000）

Iron tailings effect on the fluidity and strength of concrete

Zhang Jianmin1, Wang Jianchen1, Wang Yanhui2, Sheng Long2
(1.Chengde City housing and urban and Rural Construction Bureau, Chengde067000; 2.Chengde City Engineering Investigation Institute, Chengde067000)

Based on the systematic research on the workability and strength of concretes of the iron tailings stone concrete ,the influence on the workability and strength is explored through using iron tailings stone instead of the crushed stone. the result reveals the satisfactory workability and strength of concretes prepared by using the crushed stone as aggregates.

concrete ； iron mine tailings； workability； strength

張建民，男，承德市住房和城鄉建設局。