鐵尾礦砂混凝土的研究進展

劉君陽

（華北理工大學輕工學院，河北省唐山 063000）

鐵尾礦砂混凝土的研究進展

劉君陽

（華北理工大學輕工學院，河北省唐山 063000）

在建筑結構中，鐵尾礦砂的應用既能解決建筑用砂資源日益短缺的突出矛盾，又能減少鐵尾礦砂堆存對環境污染和占用大量土地的問題。但是，目前國內外對鐵尾礦砂混凝土性能的試驗研究較片面，尤其是對其抗滲性能的研究就更少，本文分別介紹了國內外對鐵尾礦砂混凝土性能研究的主要成果,并對今后擬開展的研究工作提出了建議。

鐵尾礦砂；抗滲性能

引言

隨著我國建筑業的迅猛發展，混凝土的需求量不斷增多。目前，全國每年消耗的混凝土中用掉的砂可達20億噸。天然砂等短期內不可再生資源的開采，已經對生態環境造成了嚴重的破壞。因此，尋找適宜的材料來代替天然砂作為混凝土細集料已經刻不容緩。本文對鐵尾礦砂混凝的抗滲性能進行了仔細的總結和分析，對今后開展研究和工程應用具有一定的參考價值。

1 尾礦現狀

現如今礦石日益貧乏，尾礦作為二次資源的尾礦已受到了大家的重視[1-2]。在國外，尾礦的利用率可達60%以上，例如，在最優浮選條件下，美國企業Sivas-Divrigi選廠從鐵尾礦中回收Co、Ni和Cu，回收率分別高達Co為94.7%，Ni為84.6%，Cu為76.8%[3]；采用先進的水利旋力及磁力分離技術，印度的鐵選廠可從鐵尾礦中回收61%～65%的含鐵精礦[4]。另外歐洲的一些國家已經開始發展無廢物礦山。

目前，我國的尾礦利用率只能達到約7%的程度[5]，這與國外60%的尾礦利用率比起來還存在著很大差距。我國礦產資源僅僅能夠達到30%左右的總回收率。其中，鐵礦的采選回收率約67%，有色金屬礦的采選回收率相對較低，約為50%～60%，而非金屬礦其采選回收率則更低，僅僅只有20%～60%。與此同時，只有2%的選礦廠能夠使有益組分綜合利用率為75%，綜合利用率低于2.5%的伴生綜合礦山數量卻超過了70%。

2 鐵尾礦砂混凝土的研究進展

2006年，許發松[6]對尾礦砂、石混凝土與天然砂、石混凝土的多種性能對比試驗研究。研究結果表明：尾礦砂石混凝土相較于普通砂石混凝土具有相對較好的耐久性，而其拌合物的保水性、粘聚性以及流動性與普通砂石混凝土相似；同時，具有良好的抗凍性能；

2008年，研究人員卞立波，宋少民[7]對尾礦細砂細集料混凝土做了研究，研究結果表明：含有尾礦細砂配置的混凝土具有較好的密實性以及良好的抗滲性能；

2009年，宋裕增等[8]對鐵尾礦砂石混凝土的強度以及和易性進行了研究，研究表明：用鐵尾礦砂作為混凝土的細集料時的流動性較差，容易產生泌水離析現象，究其原因是鐵尾礦砂顆粒形狀相較于天然砂棱角多造成的。鐵尾礦砂細集料混凝土的強度會隨著水膠比和鐵尾礦砂取代率的變化而發生改變；

2009年，蔡基偉等[9]對鐵尾礦砂細集料混凝土和天然砂石混凝土進行了研究，試驗研究表明，鐵尾礦砂細集料混凝土在流動性、保水性方面不如天然砂石混凝土，其泌水率也比同條件下的天然砂石混凝土高。但是，在控制水粉比和配合比的情況下，鐵尾礦砂細集料混凝土的工作性能良好，其泌水率也能夠得到有效控制；

2009年，何兆芳等[10]對尾礦砂細集料混凝土的力學性能和工作性能做了系統的試驗研究，研究結果表明：當使用含有適量石粉的尾礦砂作為細集料時，混凝土的離析、泌水現象明顯減少，其工作性能得到改善，而在抗凍性及抗滲性方面要好于天然砂細集料混凝土。究其原因，前者是由于混凝土中孔隙被石粉填實作用，固體表的面積相對于水體積的比例有所增大，后者則是因為石粉微集料效應造成的。由于尾礦砂多棱角，這個特性使得混凝土粘結性良好，力學性能較天然集料混凝土要好；

2010年，鄧初首等[11]關于尾礦砂細集料混凝土的試驗研究表明，尾礦砂細集料混凝土的坍落度隨取代率的減小呈現漸增的趨勢，當有粉煤灰等摻合料摻入時，尾礦砂帶來的和易性上的不利影響可以得到有效控制；

柴紅俊等[12]對用鐵礦砂當作細集料的自密實混凝土的試驗結果表明，當用鐵尾礦砂取代天然砂作為細集料時，隨著鐵尾礦砂的細度模數的變化，混凝土的和易性和強度會隨之變化。在一定細度模數范圍內，混凝土的粘聚性和保水性會隨著細度模數的減小而越來越好，而其強度隨細度模數的減小呈現比天然砂細集料混凝土小的趨勢。

3 結語

用鐵尾礦砂代替天然砂作為混凝土細集料，既能夠解決建筑用砂短缺的危機，又可以解決尾礦堆放的危害，具有十分重要的意義。目前國內對鐵尾礦砂混凝土材料性能研究工作，主要集中在對其和易性及強度的研究上，而對于鐵尾礦砂混凝土耐久性的研究相對較少，尤其是對抗滲性能的研究更少，這對大規模的生產鐵尾礦砂混凝土是一種嚴重的制約。因此，鐵尾礦砂混凝土的抗滲性能的試驗研究具有非常重要意義。

[1]Jorg Matschullat, Ricardo Perobelli Borba, Eleonora Deschamps. Human environmental contamination in the Iron Quadrangle[J]. Applied Geochemistry, 2000,15:193-201.

[2]普含勇，張應紅. 論我國礦產資源的綜合利用[J] . 礦產綜合利用，2001（4）：19-22.

[3]SirkeciA A, Gul A, Bulut G. Recovery of Co, Ni and Cu from the trailings of Divrigi Iron Ore Concentrator[J]. Mineral Pro-cessing and Extractive Metallurgy Review, 2006,27(2):131-141.

[4]Das B, Reddy P S R, MisraV N. Recovery of IronValues From Tailing Dumps Adopting Hydrocyclone and Magnetic Separation Techniques[J]. Australasian Institute of Mining and Metallurgy Publication Series, 2002(2):285-289.

[5]國家環境保護局. 鋼鐵工藝固體廢物治理[M]. 北京：中國環境科學出版社，1992.

[6]許發松. 尾礦砂石在混凝土中的研究與應用[J]. 商品混凝土，2006（3）：21-26.

[7]卞立波，宋少民. 第六屆全國土木工程研究生學術論壇論文集[C]. 北京：清華大學出版社，2008.

[8]宋裕增，劉淑婷，蔡基偉，等. 鐵尾礦砂混凝土的和易性與強度特點[J]. 工程質量：研究探索，2009，27（6）：62-65.

[9]蔡基偉，封孝信，趙麗，等. 鐵尾礦砂混凝土的泌水特性[J]. 武漢理工大學學報，2009，31（7）：88-91.

[10]何兆芳，鄧初首. 尾礦在預拌混凝土中應用的試驗研究[J]. 混凝土：實用技術，2009（9）：115-118.

[11]鄧初首，夏勇. 尾礦砂在大流動性混凝土中的應用研究[J]. 礦冶工程，2010，30（1）：9-12.

[12]柴紅俊，宋裕增，王星原. 鐵尾礦砂的特性及對混凝土拌和物性能的影響[J]. 工程質量：研究探索，2010，28（2）：71-75.

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1007-6344（2016）02-0018-01