混合砂在混凝土中的應用

崔冠青（北京冀東海強混凝土有限公司，北京　101111）

?

混合砂在混凝土中的應用

崔冠青
（北京冀東海強混凝土有限公司，北京101111）

摘要：鐵尾礦砂是礦石經選礦流程后的廢棄物，是礦山開采的副產品，開發利用這些尾礦資源，使之變廢為寶、對于節約資源、保護環境，實現可持續發展，具有十分重要的意義。鐵尾礦砂具有較高的強度和較好的機械咬合力，在混凝土的使用中比天然砂具有較強的優勢。單獨使用鐵尾礦砂生產混凝土，其工作性較天然砂生產的混凝土保水性差、流動性差，但是鐵尾礦砂與天然砂復合可以改性，混合砂在技術上可以克服鐵尾礦砂級配單一、細度模數較大等不良的缺點。通過試驗可以證明，用鐵尾礦砂和天然砂配置的混合砂技術生產的混凝土，其工作性、強度和純天然砂生產的混凝土基本一致，而在耐久性方面，其抗滲性能、抗凍性能、抗炭化性能都優于純天然砂生產的混凝土。利用鐵尾礦砂替代天然砂生產混凝土不僅具有較好的經濟價值，而且可以節約自然資源和保護環境，同時在加強國土整治，保護尾礦庫區人民生命財產方面有著重要意義。

關鍵詞：混凝土；鐵尾礦砂；摻加；利用

高性能混凝土是20世紀90年代初提出的，盡管當前對其定義尚未能看法一致，但高性能混凝土必須具有高耐久性這一點是一致的。高性能混凝土是一種新型的高技術混凝土，是在大幅提高普通混凝土性能的基礎上，以耐久性為主要設計指標，針對不同用途和要求，采用現代技術制作的、低水膠比的混凝土。

高性能混凝土制作的主要技術途徑是采用優質的化學外加劑和礦物外加劑，前者可改善工作性，生產低水膠比的混凝土，控制混凝土的坍落度損失，提高混凝土的致密性和抗滲性，后者可參與水化，起到膠凝材料的作用，改善界面的微觀結構，堵塞混凝土的內部孔隙，提高混凝土的耐久性。

由于鐵尾礦砂具有較高的強度和較好的機械咬合力，在高性能混凝土使用中應比天然砂具有較強的優勢。

一、原材料的選擇

1 水泥

配制高強度混凝土并非水泥強度越高越好。首先，高強度水泥和特種水泥的價格較高不利于高性能混凝土的推廣和應用；其次，高強度等級水泥常采用磨細工藝生產，水泥比表面積大大提高，從而導致混凝土早期易開裂，與外加劑的適應性變差，給工程應用帶來嚴重后果。本次試驗選用唐山冀東水泥股份有限公司生產的P·O42.5水泥，其物理性能見表1，化學指標見表6。

2 摻合料的選擇

2.1 在混凝土中加入礦物摻合料主要是為了減少水泥用量，改善混凝土和易性，降低混凝土的水化熱，增進后期強度，改善混凝土的內部結構，提高混凝土的密實度，從而提高抗滲性和抗腐蝕性，改善混凝土的耐久性。

2.2 本次試驗礦物摻合料選擇唐山唐龍新型建材有限公司生產的S95級礦粉和天津新路廣Ⅱ級粉煤灰。物理性能見表2、表3，化學性能見表6。

3 石子的選擇

選用北京密云5-25連續級配石子，技術指標見表4。

4 鐵尾礦砂和天然砂的選擇

鐵尾礦砂來自北京密云屬于Ⅰ區粗砂，天然細砂來自河北淶水屬于Ⅲ區細砂，天然中砂來自河北淶水屬于Ⅱ區中砂技術指標見表5。

水泥、摻合料和鐵尾礦砂的化學成分見表6。

5 外加劑的選擇

5.1 在混凝土中摻加外加劑的目的，首先降低水膠比保證混凝土的強度；其次，改善混凝土的和易性，控制混凝土的坍落度損失；提高混凝土的耐久性。

表1　水泥物理力學性能

表2　礦粉物理性能

表3　粉煤灰物理性能

表4　石子的技術指標

表5　砂的技術指標

表6　水泥、礦粉、粉煤灰和尾礦砂的化學成分 （%）

表7　聚羧酸高效減水劑技術指標

表8　混凝土配合比（kg/m3）

表9　混凝土試驗結果

表10　混凝土耐久性

表11　混凝土成本對比表（kg/m3）

5.2 聚羧酸系高效減水劑的高減水率、高保坍性、高體積穩定性、低收縮、高環保、與水泥和礦物外加劑適應性相對較好的特點，已得到業界的認可。本次試驗選擇北京恒安外加劑有限公司生產的EPS型聚羧酸系高效減水劑，技術指標見表7。

6 拌合水

混凝土拌合用水為飲用水。

二、配合比設計

1 混凝土配合比設計

選用一種淶水產Ⅱ區中砂，其細度模數、含泥量、泥塊含量與混合砂（鐵尾礦60%，天然細砂40%）一致。選用、C30、C40、C50三個配合比，分別用淶水產Ⅱ區中砂和混合砂進行試配試驗。

2 測試標準與方法

混凝土拌合物性能測試采用坍落度法檢驗，混凝土力學性能采100× 100×100混凝土抗壓試塊測試其抗壓強度，含氣量測試使用7L型混凝土含氣量儀測試其含氣量，混凝土耐久性分別采用滲水高度抗滲試驗方法、快凍試驗方法進行檢測。

三、試驗結果與分析

（一）混凝土配合比及試驗結果

1 混凝土配合比（見表8）；

2 試驗結果（見表9）。

（二）試驗結果分析

1 通過表9顯示，混凝土拌合物的性能兩者無明顯變化，但混凝土的抗壓強度混合砂要略高于天然砂。這說明鐵尾礦砂在混凝土使用中可以直接替代天然砂，對混凝土強度沒有影響。

2 通過表10顯示，同條件下使用摻加尾礦砂的混合砂配置的混凝土的抗滲性、抗凍性、抗碳化性耐久性指標均高于天然砂配置的混凝土。

尾礦砂和天然砂復合搭配使用時，一定要根據尾礦砂和天然砂的各項試驗檢測指標通過試驗確定最佳取搭配比例。

四、成本分析

根據本次試驗情況，以C30混凝土為例鐵尾礦砂和天然砂按6∶4配制混凝土，為此對混凝土單方材料成本進行分析對比。

通過表11可以看出，鐵尾礦砂和天然砂復合搭配成混合砂生產混凝土比全部使用天然砂的混凝土便宜5.0元左右。因為混凝土是用途最廣泛的建筑材料，也是使用量最大的建筑材料，摻加鐵尾礦砂生產混凝土具有良好的經濟效益。而且可以節約自然資源和保護環境，同時在加強國土整治，保護尾礦庫區人民生命財產方面有著重要意義。

參考文獻

[1]王寧，令建，張凱峰，等.淺談旱砂與機制砂混合砂在混凝土中的應用[J].廣東建材，2014（11）：49-52.

中圖分類號：TU528

文獻標識碼：A