尾礦機制砂在C60自密實混凝土中的應用*

（滄州市金巖建材集團有限公司，河北 滄州 061000）

0 引言

隨著國家推廣裝配式住宅比例的提高，鋼結構裝配式中越來越多的用到自密實混凝土，為了節省空間鋼結構的空間，截面積越來越小，為了滿足承載力要求自密實混凝土的強度也越來越高，甚至出現 C60 及以上高強自密實混凝土。C60 自密實混凝土應優先選用含泥量小于 2.0% 的 Ⅱ 區河砂中砂，但由于近年來國家環保力度加大，禁止開采河道的砂子，造成河砂的價格飛漲且優質的Ⅱ區河砂中砂基本上沒有，而大多數使用干法生產的機制砂粒型和級配較差且石粉含量超標，用來做自密實混凝土流動性較差；用球磨機選鐵粉后生產的尾礦機制砂中砂，由于是粉磨成型，粒型比較好，級配也接近河砂，而且沒有含泥量，經過水洗后含粉量可以控制在 5.0% 以下甚至 3.0% 以下，少量的含粉量還能夠提高混凝土和易性，因此我們決定用尾礦機制砂替代河砂做 C60 自密實混凝土試驗，對比不同摻量的尾礦機制砂對 C60 自密實混凝土強度和狀態的影響。

1 C60 自密實混凝土配合比設計優化

高強混凝土和自密實混凝土配合比設計的思路有不同之處，主要在砂率、骨料粒徑以及水膠比和膠材用量上有所區別。綜合考慮選擇混凝土水膠比 0.28～0.30，為提高流動性砂率應提高到 48%～50%，因為砂率提高為了保證漿體的量和混凝土流動性單方混凝土膠材總量應提高到 560～600kg 之間，骨料選擇針片狀含量少、最大粒徑不超過 16mm 的石子，為降低混凝土的粘度增加混凝土流動性應提高需水量比小的粉煤灰用量，減少礦粉用量。綜上考慮，經多次調整后初步確定配合比見表 1。

2 原材料的選擇

2.1 原材料選擇原則

原材料的選擇應綜合考慮混凝土的高強度和自密實性能，水泥選擇低堿、強度較高的普通硅酸鹽水泥；礦粉選擇活性不低于 95% 的 S95 級礦粉；粉煤灰應選擇需水量比＜100% 的粉煤灰；砂子宜選擇細度模數 2.6～3.0 之間河砂中砂或針片狀少、粒型比較圓潤、含粉量低的機制砂；石子宜選用壓碎值≤8%、針片狀≤5%、含泥量≤1.0% 的石子；外加劑選擇減水率≥30%、高保坍、泌水率小的聚羧酸外加劑。

2.2 使用的原材料

（1）水泥為滄州重山 P·O42.5 水泥，3 天抗壓強度為 31MPa，28 天抗壓強度為 57MPa，標稠用水量27.6%。

（2）礦粉是滄州黃驊港中鐵 S95 級礦粉，比表面積 410m2/kg，7d 活性 89%，28d 活性 101%。

（3）粉煤灰為黃驊港國華電廠 F 類 Ⅱ 級粉煤灰，燒失量 0.8%，細度 18%，需水量比 98%。

（4）細骨料為石家莊河砂中砂與唐山遷西尾礦機制砂中砂，河砂細度模數 2.7，含泥量 1.0%；尾礦機制砂性能指標見表 2。

表1 C60 自密實混凝土配合比 kg/m3

表2 尾礦機制砂性能指標

（5）粗骨料為唐山 5～10mm 石子，含泥量為0.3%，針片狀含量 3.0%，壓碎值 6.0%。

（6）外加劑采用我司自產的高性能聚羧酸減水劑，減水率 35%，固含量1 7%。

3 C60 自密實混凝土性能的要求

C60 自密實混凝土既要滿足混凝土力學性能要求，又要滿足工作性能優異，不離析泌水、均質性和流動性要好、收縮率低等要求，根據大多數項目要求具體性能指標見表 3。

表3 C60 自密實混凝土性能要求

4 試驗方法和試驗結果

使用河砂摻不同比例的尾礦機制砂進行混凝土試驗，對混凝土出機擴展度、出機 T500時間、一小時后擴展度、一小時后 T500時間、一小時后倒筒時間進行了對比，對混凝土的 7 天和 28 天抗壓強度進行了對比，根據尾礦機制砂不同的摻量對 C60 自密實混凝土的性能影響，再重新調整配合比，使混凝土達到最佳狀態和強度。不同摻量尾礦機制砂對 C60 自密實混凝土狀態和強度的影響見表 4。

通過試驗表明，隨著尾礦機制砂摻量的提高，混凝土的出機擴展度略有減小，但 1h 后擴展度損失逐漸減小，出機 T500的時間和 1h 倒排時間隨著尾礦機制砂摻量的提高有所加大，混凝土的強度基本沒有影響甚至略有提高，是因為尾礦機制砂含的石粉而不是含泥，對外加劑的吸附量小，所以擴展度損失較小；尾礦機制砂雖然是球磨機磨出來的，顆粒比較光滑，但是仍然相比天然河砂棱角多，所以流動性會有所減慢，同樣因為尾礦機制砂中不含泥和有棱角，增加了與水泥漿之間粘結，強度會略有增長。為了提高使用純尾礦機制砂生產 C60自密實混凝土的狀態，根據上述試配結果，為更好地增加混凝土的流動性和減少 T500時間，對配合比進行了微調，由于尾礦機制砂的棱角，適當增加了膠材總量和用水量，由于尾礦機制砂的表觀密度略高于河砂，根據實測混凝土容重又上調了單方混凝土容重，使用純尾礦機制砂調整后的配合比見表 5。調整后的配合比對混凝土狀態和強度的影響見表 6。

表4 不同摻量尾礦機制砂對 C60 自密實混凝土狀態和強度影響

表5 尾礦機制砂 C60 自密實混凝土配合比 kg/m3

表6 尾礦機制砂對混凝土狀態和強度影響

試驗表明調整過的純尾礦機制砂 C60 自密實混凝土配合比流動性明顯增加，T500的時間也減少了，能夠滿足自密實混凝土的要求，同時混凝土的 28d 抗壓強度也達到了 70MPa以上，強度也能滿足 C60 高強混凝土要求，所以使用尾礦機制砂可以全部替代河砂用于生產C60 自密實混凝土。

5 使用尾礦機制砂注意事項

（1）一定要查清尾礦源頭，對該批次的尾礦機制砂進行放射性和堿活性檢測，本文使用唐山遷西的鐵尾礦機制砂，通過向石家莊檢測中心送檢堿活性和放射性全部合格。

（2）應選擇細度模數 2.6～3.0 的用球磨機磨出來的尾礦機制砂，比使用干法制砂機生產的尾礦機制砂的粒型和級配要好、含粉量低、混凝土的流動性好。

（3）通過水洗法用球磨機磨出來的尾礦機制砂含水率高，在生產之前宜提前存放一段時間，待砂含水穩定后再用于生產。

（4）注意水洗尾礦機制砂中是否有絮凝劑的影響，如有殘留絮凝劑會使混凝土的流動性變差，強度降低。在購入尾礦機制砂之前應提前去生產源頭了解情況，要求不能添加絮凝劑。

6 結論

（1）使用尾礦機制砂完全或部分替代優質河砂生產 C60 自密實混凝土的強度和狀態均能滿足要求。

（2）尾礦機制砂含有少量石粉，不含泥，混凝土的坍落度和擴展度損失比河砂更小。

（3）尾礦機制砂有少量棱角，需水量比河砂略大，但是會增加與水泥漿之間的粘結，混凝土強度會略有增加。

（4）優質河砂的價格比尾礦機制砂的價格高不少，而且供應不充足，含泥量還有波動，所以使用尾礦機制砂完全替代河砂既能為攪拌站節省大量成本又能保持混凝土的穩定性。

（5）保護環境。尾礦機制砂屬于固體廢棄物的一種，是選礦的“邊角料”，大量使用尾礦機制砂減少了固體廢棄物的排放，緩解了污染環境和占用土地等問題。