尾礦骨料混凝土與天然骨料混凝土性能對比試驗研究

馮冀平

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.101

摘 要：承德地區尾礦工業廢料數量約占全國的1/17，而為存置尾礦廢料建立尾礦壩需耗費大量的資源，與此同時，尾礦壩也成為承德地區重大危險源。尾礦廢料已成為承德地區一大急需解決的治理難題，如何將工業尾礦廢料變廢為寶，應用在工業與民用建筑中產生巨大的社會效益、經濟效益是我們這次研究的主要方向。

關鍵詞：尾礦骨料 早期抗裂 混凝土

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0101-09

1 原材料

我們選用的原材料水泥為冀東P.O42.5，礦粉為承德平安建材S95級礦粉，粉煤灰為承德灤電Ⅱ級粉煤灰，粗骨料為隆化北山礦區5～25 mm連續粒級尾礦石，細骨料分別為單一磁礦砂、釩鈦礦砂、六溝河砂，外加劑為北京高地思澤VF-15型防凍劑，主要數據見表1～表5，圖1～圖5。

2 混凝土配合比及試配情況

說明：混凝土配合比設計依據JGJ55-2011，配合比設計計算書不在此詳述。試配每次拌合物容量為30 L，每一標號每一齡期的混凝土樣本容量為30組，原始數據不在此詳述。細骨料均含水，六溝天然砂含有15.6%的石子。

（1）不同骨料C25混凝土配合比及試配記錄見表6、表7。

（2）不同骨料C35混凝土配合比及試配記錄見表8、表9。

（3）不同骨料C55混凝土配合比及試配記錄見表10、表11。

（4）通過上述表格可以看出，當配合比無明顯差異的情況下，天然骨料混凝土與釩鈦細骨料的混凝土工作性能要明顯優于單一磁細骨料拌制的混凝土。單一磁細骨料拌制的混凝土易泌水、離析，不宜應用在工程當中。

3 強度分析

（1）C25不同齡期及骨料強度對比柱狀圖見圖6、圖7、圖8、圖9。

（2）C35不同齡期骨料強度對比柱狀圖見圖10、圖11、圖12、圖13。

（3）C55不同齡期骨料強度對比柱狀圖見圖14、圖15、圖16、圖17。

（4）總結①從以上可以看出尾礦骨料混凝土的60 d強度均高于天然骨料混凝土，而7 d、28 d強度對比并未發現明顯規律特征。②釩鈦細骨料混凝土28～60 d強度普遍增長明顯。③單一磁細骨料混凝土不同標號強度增長變化差異較大，呈現不穩定變化，難以把握規律。

4 凝結時間分析

（1）C25不同骨料拌合物凝結時間對比見圖20、圖21、圖22、圖23。

（2）總結：從對比圖中可以看出，釩鈦細骨料混凝土凝結時間較短，天然砂居中，單一磁凝結時間最長。

5 抗滲性能

（1）C25不同骨料試件滲透情況見表12。

（2）結論：從以上試驗數據可以看出不同骨料混凝土抗滲性能基本一致。

6 抗凍性能

（1）C25不同骨料試件凍融情況見表13、表14。

（2）結論：從以上試驗數據來看，釩鈦抗凍性遠遠要高于六溝和單一磁。

7 抗硫酸鹽

（1）強度等級為C25的不同細骨料、齡期為90 d的混凝土試件抗硫酸鹽侵蝕情況見表15。

（2）結論：摻加尾礦骨料的混凝土在抗硫酸鹽侵蝕性能方面要優于天然骨料混凝土。

8 抗碳化

（1）不同骨科抗碳化對比見表16。

（2）結論：混凝土中摻加一定量的尾礦骨料，對混凝土的抗碳化性能有利。

9 抗氯離子

（1）強度等級為C25的不同骨料混凝土試件抗氯離子試驗情況見表17。

（2）天然骨料混凝土抗氯離子性能要優于尾礦骨料混凝土。

10 早期抗裂

（1）不同骨科混凝土早期抗裂性能對比見表18。

（2）結論：鐵尾礦骨料混凝土早期抗裂性能受配合比、坍落度、施工方法、振搗、養護等環境影響較大，通過試驗鐵尾礦骨料混凝土早期抗裂性能與普通混凝土對比無明顯規律。

11 結論

從以上數據可以看出，用鐵尾礦骨料拌制的混凝土與用天然骨料拌制的混凝土相比具有以下特征。

（1）釩鈦尾礦骨料混凝土工作性能較天然骨料混凝土無明顯差異，而單一磁骨料混凝土工作性能非常差，不適宜單獨應用。

（2）釩鈦尾礦骨料混凝土力學性能均比天然骨料混凝土高，其28 d后增長更為明顯。單一磁尾礦骨料混凝土力學性能與天然骨料混凝土相比無明顯差異。

（3）從抗滲、抗凍這兩項耐久性指標觀察，釩鈦尾礦骨料混凝土最佳，而單一磁尾礦骨料混凝土與天然骨料混凝土無明顯差異。

（4）從其他耐久性能指標觀察不同骨料混凝土耐久性能各有優劣，需要通過配合比優化設計方能滿足相關要求。

綜上所述，從工作性能、力學性能、抗凍抗滲等耐久性能幾項指標來看，用尾礦骨料替代天然骨料拌制混凝土是可行的，其中單一磁骨料需要進行配合比優化設計方能取得理想效果。