河北省滄州市鐵尾礦砂的應用現狀

陳強，李陽

（滄州市金巖建材集團有限公司，河北 滄州 061000）

0 引言

河北省滄州地區全部是平原且沒有可采河砂的河道，長期以來混凝土建設用砂全部采用石家莊和保定河道的河砂，港口地區使用部分海運過來的江砂。由于河砂天然資源有限和近幾年環保壓力加大，優質的河砂越來越少，且價格從原來的 50 元左右一噸到價格最高時突破過 130 元/噸，平均價格長期維持在 110 元/噸左右，而且進場的河砂質量變差，細度模數太小和含泥量經常超標，優質河砂嚴重供應不足，對工程質量構成嚴重的安全隱患。使用機制砂或鐵尾礦砂替代天然河砂迫在眉睫。據統計，全國機制砂的應用比例已經超過砂子用量的 70%，河北唐山和承德地區有大量的尾礦資源，長期供應本地和京津地區，河北省也于 2014 年發布地標 DB 13(J)/T 134—2014《鐵尾礦骨料混凝土應用技術規程》，為滄州地區使用鐵尾礦砂提供了依據。

1 鐵尾礦砂的性能和特點

鐵尾礦砂是鐵礦石經過提純、磨細、選鐵礦后粒徑小于 4.75mm 的廢棄顆粒。由于鐵尾礦砂是使用球磨機磨出來的，顆粒形狀雖然比不上天然河砂，但是要比使用破碎機加整形機生產的機制砂粒型的棱角要少，針片狀幾乎沒有，且優質的鐵尾礦砂的級配能夠接近天然河砂。國標 GB 50132—2014《鐵尾礦砂混凝土應用技術規程》中規定，鐵尾礦砂只有細砂和特細砂，而對細度模數大于等于 2.3 的中砂和粗砂沒有進行規定，這是因為選礦磨得越細能夠用強磁吸出來的鐵粉就越多，經濟效益越好，所以鐵尾礦砂一般都磨得很細。但是河北唐山和承德存在大量貧鐵礦，礦石的含鐵量低，為了提高選礦效率就沒有必要再把鐵尾礦磨得過細，所以還存在部分鐵尾礦“中砂”和“粗砂”，河北省地方標準《鐵尾礦骨料混凝土應用技術規程》中將鐵尾礦砂的劃分加上了中砂和粗砂，個人認為這是比較準確的。鐵尾礦砂含的是石粉不是泥，一定量的石粉含量還對混凝土的和易性和強度起到好的作用。相比含泥量較高的河砂，鐵尾礦砂具有混凝土坍落度損失小、外加劑摻量低等特點，鐵尾礦砂的棱角相比河砂多，表面要粗糙，混凝土的流動性相比河砂稍差，但是增加了砂子與水泥漿之間的粘結，一定程度上增加了混凝土的強度，但同時鐵尾礦砂的保水性比河砂差，比河砂更容易泌水。

2 鐵尾礦砂在普通混凝土中的應用

我公司將鐵尾礦砂細砂和中砂送到石家莊河北省檢測中心進行了全項檢測，尤其對鐵尾礦砂的有害物質、硫化物、堿活性和放射性等參數進行了檢測，全部合格。我們分別用細度模數 2.0、含粉量 4% 的鐵尾礦砂和細度模數 2.3、含泥量 2.5% 的河砂通過不同的比例進行搭配，在 C30～C50 混凝土中對混凝土強度和和易性進行對比，試驗驗結果見表1。

同時我公司還制作了全部使用鐵尾礦砂生產的C30、C40 以及 C50 強度等級混凝土的抗滲試驗，抗滲等級全部達到 P8 以上。表1 的試驗結果表明，隨著鐵尾礦砂摻量的增加，混凝土的出機坍落度略有減小，但是混凝土坍落度損失較小，且強度還略有增加，抗滲性能也符合要求，雖然 C40 強度等級以下混凝土全部使用鐵尾礦砂會產生輕微泌水，但是不影響質量，且通過調整外加劑復配方案，使混凝土的泌水可控，為鐵尾礦砂大量替代甚至完全替代河砂提供了數據支撐。

3 鐵尾礦砂在高強混凝土中的應用

原河北理工大學蔡基偉老師對使用鐵尾礦骨料用于生產 C60 和 C70 混凝土的工作性能和強度進行了分析。我公司也做了相應 C60 高強混凝土的試配，分別用細度模數 2.7、含粉量 2.0% 的鐵尾礦砂中砂和細度模數 2.7、含泥量 2.0% 的河砂的不同比例進行試配，試驗結果如表2。

鐵尾礦砂中不含泥，含少量石粉，但是棱角相比河砂要較多，高強混凝土的膠凝材料較多，所以出機混凝土坍落度基本一致，河砂混凝土的出機流動性要略高于鐵尾礦砂，但是使用鐵尾礦砂一小時后的擴展度和坍落度損失要比河砂小；強度基本接近，說明使用鐵尾礦砂中砂部分替代和完全替代天然河砂中砂用于生產 C60高強混凝土是可行的。滄州地區基本上工民建使用的最高強度等級混凝土就是 C60 混凝土，所以使用鐵尾礦砂能夠滿足滄州地區目前所有混凝土的應用要求。

表1 不同鐵尾礦砂摻量對 C30～C50 混凝土強度和和易性對比

表2 不同鐵尾礦砂摻量對 C60 混凝土的強度和狀態影響

4 鐵尾礦砂在應用中存在的問題和措施

（1）鐵尾礦砂由于是球磨機磨和水洗出來的，砂子含水率較高，應用時宜分堆存放，新進場的砂子單獨存放，使用放置一周左右含水率較穩定的鐵尾礦砂。

（2）鐵尾礦砂還有細度模數小于 1.6 的特細砂，本文沒有對特細鐵尾礦砂進行研究。進場驗收時禁止細度模度低于 1.6 的鐵尾礦砂進場，宜使用細度模數 2.0左右的細砂和細度模數 2.3 以上的中砂。

（3）鐵尾礦砂的保水性比河砂稍差，比河砂混凝土更容易泌水，生產過程中應避免使用泌水率較大的水泥，適當調整外加劑配方，外加劑中增加保水成分和適量引氣劑來增加混凝土流動性，減少泌水情況。

（4）由于當地鐵尾礦砂生產企業的規模化不夠，滄州地區使用的鐵尾礦砂主要產地在唐山和承德。不同規模鐵尾礦廠較多，造成進場鐵尾礦砂質量波動，宜去唐山或承德從源頭購進鐵尾礦砂，盡量使用大型企業生產的鐵尾礦砂。

5 前景展望

近年來鐵尾礦骨料在混凝土工程中的應用越來越普遍，目前天然砂資源日漸匱乏，大量不合格的河砂充斥著市場，嚴重影響混凝土工程質量。國家也在推廣固體廢棄物的綜合利用，尤其是尾礦資源的利用，這既能提高資源利用率，又能緩解環境污染、占用土地等問題。滄州地區距離唐山和承德兩大尾礦砂的產源地較近，且貨源充足，既可以選擇公路運輸也可以使用鐵路運輸，尤其近兩年國家推廣建筑砂石“公轉鐵”，改為鐵路運輸，既能降低運輸成本，又能保證貨源的穩定，因此使用鐵尾太砂生產混凝土必將是大勢所趨。