鐵尾礦水泥砂漿的材料性能分析

文/安百平、景帥帥 天元建設(shè)集團(tuán)有限公司 山東臨沂 276000

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鐵尾礦水泥砂漿的材料性能分析

文/安百平、景帥帥 天元建設(shè)集團(tuán)有限公司 山東臨沂 276000

【摘要】將鐵尾礦砂代替天然河砂制備水泥砂漿，通過測(cè)試其漿體性能、力學(xué)性能、耐久性能等指標(biāo)，分析鐵尾礦水泥砂漿的材料特性。試驗(yàn)表明：在同條件下，鐵尾礦砂漿比天然河砂砂漿流動(dòng)性降低，而表觀密度、抗壓強(qiáng)度和彈性模量更高。50次凍融循環(huán)及酸、堿溶液浸泡下，鐵尾礦砂漿表現(xiàn)較好。

【關(guān)鍵詞】鐵尾礦；砂漿；強(qiáng)度；耐久性

鐵尾礦是礦山企業(yè)將提取具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值后而被排棄的固體廢棄物。鐵尾礦作為固體廢棄物常被拋置于礦山附近修筑好的尾礦庫。它是我國存量最大的工業(yè)廢棄物，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。如何有效利用鐵尾礦，實(shí)現(xiàn)其利用價(jià)值的最大化，已迫在眉睫。

在鐵尾礦的價(jià)值化利用方面，有的是將其用于制備路面混凝土等[1]，也有的是利用其制備砂漿、等建筑材料[2]。但是由于其組成、邢臺(tái)等方面同天然砂石存在一定的差異，鐵尾礦在建筑用砂方面的應(yīng)用還較少。本研究利用鐵尾礦替代天然河砂配制建筑砂漿，測(cè)定其各項(xiàng)性能。為鐵尾礦的綜合利用，提供技術(shù)支持。

1．試驗(yàn)方案的制定

1.1 原材料

鐵尾礦采用山西大同某鐵尾礦庫的天然鐵尾礦，天然河砂采用臨沂沂河河砂，水泥為山東省沂州水泥股份有限公司生產(chǎn)的P.C 32.5水泥，減水劑為萘系高效減水劑，粉煤灰為II級(jí)灰，保水劑為羥丙基甲基纖維素醚，粘度100000MPa?s。鐵尾礦砂，其粒度級(jí)配屬于II區(qū)，細(xì)度模數(shù)提高至2.49，接近天然河砂。

1.2 試驗(yàn)方案

水泥砂漿配合比為：N1：水泥200Kg、粉煤灰80Kg、河砂720Kg、減水劑：3Kg、水：300Kg、保水劑：0.2Kg；N2：水泥200Kg、粉煤灰80Kg、河砂360Kg、尾礦砂：360Kg、減水劑：3Kg、水：300Kg、保水劑：0.2Kg；N3：水泥200Kg、粉煤灰80Kg、尾礦砂720Kg、減水劑：3Kg、水：300Kg、保水劑：0.2Kg；M1：水泥250Kg、粉煤灰50Kg、河砂700Kg、減水劑：3Kg、水：200Kg、保水劑：0.25Kg；M2：水泥250Kg、粉煤灰50Kg、河砂350Kg、尾礦砂：3560Kg、減水劑：3Kg、水：200Kg、保水劑：0.25Kg；M3：水泥250Kg、粉煤灰50Kg、尾礦砂700Kg、減水劑：3Kg、水：200Kg、保水劑：0.25Kg。

2. 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 砂漿漿體性能

砂漿新拌漿體測(cè)試結(jié)果，N1：濕表觀密度：1850Kg、砂漿稠度：88mm、保水率：91%、凝結(jié)時(shí)間：6.5h；N2：濕表觀密度：2060Kg、砂漿稠度：86mm、保水率：91%、凝結(jié)時(shí)間：7.0h；N3：濕表觀密度：2040Kg、砂漿稠度：69mm、保水率：90%、凝結(jié)時(shí)間：7.5h；M1：濕表觀密度：2060Kg、砂漿稠度：81mm、保水率：91%、凝結(jié)時(shí)間：7.0h；M2：濕表觀密度：2190Kg、砂漿稠度：79mm、保水率：92%、凝結(jié)時(shí)間：7.0h；M3：濕表觀密度：2150Kg、砂漿稠度：76mm、保水率：90%、凝結(jié)時(shí)間：7.5h。

通過分析測(cè)試數(shù)據(jù)，在相同條件下，采用鐵尾礦生產(chǎn)的砂漿其稠度最小，砂漿流動(dòng)性降低。為獲得與天然河砂砂漿近似的流動(dòng)性，則鐵尾礦砂漿的需水量將增加。鐵尾礦砂漿濕表觀密度也高于混合砂砂漿，天然河砂濕表觀密度最小。由于均采用了保水劑的原因，砂漿的保水性能均較好，砂漿漿體的使用性能良好。采用鐵尾礦后雖然表觀密度有所增加，但仍然在可接受范圍內(nèi)，滿足使用要求。

2.2 砂漿力學(xué)性能

依據(jù)《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T70-2009），采用立方體標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)試力學(xué)性能。并采用70.7mm×70.7mm×210mm的棱柱體試件測(cè)定試件的彈性模量。

通過分析各組試樣的力學(xué)性能，對(duì)摻鐵尾礦的混合骨料的砂漿，以及全部為鐵尾礦的砂漿的力學(xué)性能均高于天然河砂配制的砂漿力學(xué)性能。且N1、N2、N3和M1、M2、M3的彈性模量的變化規(guī)律相同。全部為鐵尾礦的砂漿的彈性模量最大、天然河砂的砂漿的彈性模量最小，且兩大組的砂漿的彈性模量均在（1.42—2.16）×104MPa之間。

2.3 耐久性試驗(yàn)

依據(jù)《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T 70-2009進(jìn)行砂漿抗凍融性能測(cè)試。試件在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28天進(jìn)行凍融試驗(yàn)。在試驗(yàn)進(jìn)行過程中，以凍融循環(huán)五次為節(jié)點(diǎn)，對(duì)試件的質(zhì)量損失率和抗壓強(qiáng)度損失率進(jìn)行跟蹤測(cè)量，當(dāng)質(zhì)量損失率大于等于5%或者抗壓強(qiáng)度損失率大于等于25%為結(jié)束凍融試驗(yàn)的條件。本試驗(yàn)最終將評(píng)定試件50次凍融循環(huán)后的性能指標(biāo)。

將標(biāo)準(zhǔn)試件在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28天后，分別浸泡在0.1mol/L的H2SO4溶液和1mol/L 的NaOH堿性溶液中。分別測(cè)定不同齡期試件的質(zhì)量損失率和抗壓強(qiáng)度損失率，從而評(píng)定砂漿的抗酸堿能力。

砂漿的耐久性能數(shù)據(jù)可知：六組試件中質(zhì)量損失率最大者為0.92%，低于《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T70-2009要求的5%。抗壓強(qiáng)度損失率最大為4.96%，低于標(biāo)準(zhǔn)要求的25%。鐵尾礦制備的水泥砂漿的耐凍融性能可達(dá)到50次循環(huán)。耐酸堿性能測(cè)定顯示，三組不同砂漿的性能相差甚小，故可推定，鐵尾礦用作建筑砂漿細(xì)集料在耐久性能方面沒有缺陷，在自然環(huán)境中能夠正常使用。

3　結(jié)論

在相同配合比條件下，鐵尾礦用作建筑砂漿細(xì)集料，其漿體工作性能有所下降，表觀密度相對(duì)較高，但其力學(xué)性能和彈性模量均高于普通砂漿。鐵尾礦砂漿具有良好的抗凍性和耐酸堿侵蝕特性。

參考文獻(xiàn)

[1] 李榮海，汪建，周志華，等，鐵尾礦在公路工程中的應(yīng)用.礦業(yè)工程，2007，5（5）：52～54.

[2] 蔡霞.鐵尾礦用作建筑材料的進(jìn)展，2000,(10):45～48.