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摘要：利用大量廢棄的尾礦砂代替機(jī)制砂和日益枯竭的河砂，嘗試解決河砂日益枯竭與建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展的矛盾。在保證混凝土的工作性能和力學(xué)性能的前提下使用尾礦砂，變廢為寶，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：尾礦砂；工作性能；力學(xué)性能

1 前言

蓬勃發(fā)展的建筑業(yè)推動(dòng)了城市日新月異的變化，伴隨而來(lái)的是建材資源的日益枯竭。在混凝土行業(yè)中，河砂的枯竭十分突出；而經(jīng)過(guò)磁選后的尾礦砂在鐵選廠中堆積如山，污染環(huán)境。如何利用廢棄的尾礦砂替代機(jī)制砂和河砂進(jìn)行混凝土生產(chǎn)呢？實(shí)施如下試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)原材料與方法

2.1 尾礦砂的形成過(guò)程

尾礦砂是鐵礦石經(jīng)過(guò)破碎形成的一定粒度的塊狀物，進(jìn)入球磨機(jī)加水濕磨，根據(jù)礦石的性質(zhì)達(dá)到一定的細(xì)度，在進(jìn)行磁選，把含鐵的顆粒部分分離出來(lái)，剩余部分用水流排出；排除部分一般占礦石總量的60-80%，這就是尾礦碎屑，在經(jīng)過(guò)篩分處理后成為適合建筑的尾礦砂。

2.2 尾礦砂的化學(xué)成分和物理特性

1）化學(xué)成分

經(jīng)抽樣對(duì)我縣的尾礦砂進(jìn)行了化學(xué)分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

2）物理特性

尾礦砂的表觀密度略高于河砂，但因空隙率較大，堆積密度低于河砂，吸水率略大于河砂。

與河砂相比，尾礦砂外形棱角尖銳，表面粗糙并且凹凸不平，以及含有部分石粉，需水量較大。

3 尾礦砂作為建筑用砂的性能指標(biāo)

1）雜質(zhì)及有害成分含量

按照《建筑用砂》標(biāo)準(zhǔn)（GB/T14684—2001）規(guī)定的方法測(cè)定尾礦砂中雜質(zhì)及有害成分含量，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

2）堅(jiān)固性指標(biāo)

堅(jiān)固性是指砂在自然風(fēng)化和外界物理化學(xué)因素作用抵抗破裂的能力。按照GB/T14684—2001規(guī)定的方法，檢驗(yàn)尾礦砂的堅(jiān)固性，結(jié)果見(jiàn)表3。

三個(gè)試樣的損失均<8%，符合Ⅰ類砂要求。

3）壓碎值指標(biāo)

壓碎值是指機(jī)制砂抵抗壓碎的能力。按照GB/T14684—2001規(guī)定的方法，檢驗(yàn)尾礦砂的壓碎值，結(jié)果見(jiàn)表4。

三個(gè)試樣的壓碎值均<20%，符合Ⅰ類砂要求。

4）篩分試驗(yàn)

典型試樣的篩分結(jié)果見(jiàn)表5。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，尾礦砂顆粒級(jí)配分布比較集中，連續(xù)性較差，作為混凝土用砂級(jí)配不太合理，經(jīng)分析知，每個(gè)廠家的尾礦砂材質(zhì)和生產(chǎn)工藝均不同，但是球磨機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的粒度都比較均勻，在經(jīng)過(guò)篩洗，必然造成尾礦砂的顆粒級(jí)配比較集中。而天然砂是石頭經(jīng)過(guò)自然風(fēng)化、水沖洗、磨蝕等不同時(shí)期的產(chǎn)物，必然顆粒級(jí)配分布合理，連續(xù)性較強(qiáng)。

4 尾礦砂泵送混凝土

使用不同廠家不同細(xì)度模數(shù)的尾礦砂、混合尾礦砂和河砂，采用同一配合比見(jiàn)表6進(jìn)行試拌比對(duì)，混合尾礦砂是把不同廠家不同細(xì)度模數(shù)的尾礦砂混合成符合Ⅱ區(qū)級(jí)配，顆粒分布連續(xù)的尾礦砂，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7：

從以上數(shù)據(jù)可以看出：

1、用尾礦砂拌制的混凝土粘聚性、流動(dòng)性、保水性及泌水和壓力泌水等指標(biāo)，均不如河砂；而且壓力泌水比河砂嚴(yán)重得多，并且隨著尾礦砂細(xì)度模數(shù)的增大泌水越來(lái)越嚴(yán)重；分析原因是由于尾礦砂的顆粒級(jí)配分布比較集中、不合理造成的粘聚性和保水性差；另外由于尾礦砂是由礦石破碎而成，顆粒形狀多棱角、表面粗糙并且凹凸不平和吸水率大造成混凝土流動(dòng)性在相同條件下比河砂差。

2、隨著尾礦砂的細(xì)度模數(shù)的增大，混凝土的粘聚性和保水性越來(lái)越差，而流動(dòng)性越來(lái)越好，這個(gè)特點(diǎn)在一定細(xì)度模數(shù)范圍內(nèi)表現(xiàn)較河砂突出。

3、從強(qiáng)度來(lái)看，尾礦砂和河砂差別不大，但隨著尾礦砂細(xì)度模數(shù)的增大，強(qiáng)度較河砂有略高的趨勢(shì)，是因?yàn)槲驳V砂多棱角的顆粒形狀提高了顆粒彼此間的相互咬合作用而造成的。

4、混合尾礦砂拌制的混凝土粘聚性、流動(dòng)性、保水性及泌水和壓力泌水強(qiáng)度等指標(biāo)，與河砂無(wú)甚差別，基本一致。

從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：

從尾礦砂的化學(xué)成分、礦物成分、堅(jiān)固性等各個(gè)性質(zhì)分析，尾礦砂符合普通混凝土用砂的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可以在建筑普通混凝土中推廣應(yīng)用。

尾礦砂的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)要嚴(yán)格，堆放要分級(jí)以利于使用時(shí)分別計(jì)量、合理?yè)脚洌灰部梢赃M(jìn)料時(shí)，在料場(chǎng)按比例混合堆放，達(dá)到尾礦砂顆粒級(jí)配合理。

在泵送混凝土中應(yīng)用尾礦砂時(shí)，更具試驗(yàn)情況，要不同廠家產(chǎn)地及細(xì)度模數(shù)的尾礦砂必須要進(jìn)行摻配，調(diào)整尾礦砂的顆粒分布和級(jí)配，也可跟河砂混合使用，保證混凝土的泵送性能、粘聚性、流動(dòng)性、保水性等。

尾礦砂應(yīng)用于泵送混凝土?xí)r，要增加混凝土的壓力泌水試驗(yàn)，為采取必要的技術(shù)措施提供依據(jù)。

對(duì)于使用摻配不好或不經(jīng)摻配單一廠家生產(chǎn)的尾礦砂，要采取膠材用量或外加劑用量及增肌增稠劑等技術(shù)措施，保證混凝土的泵送性能和和易性，避免混凝土產(chǎn)生離析和泌水。

水泥的選用要選擇泌水率較低的水泥品種和廠家，相對(duì)于河砂來(lái)說(shuō)，水泥的泌水率對(duì)尾礦砂混凝土工作性能敏感得多，所以最好選擇專項(xiàng)適用尾礦砂混凝土的水泥。