趙秋寧，宋瑞旭

（濟(jì)寧中聯(lián)混凝土有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

鐵尾礦砂與機(jī)制砂復(fù)合在混凝土中的使用

趙秋寧，宋瑞旭

（濟(jì)寧中聯(lián)混凝土有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

本文按照建筑用砂的標(biāo)準(zhǔn)分析尾礦砂和機(jī)制砂復(fù)合而成的混合砂，并結(jié)合 C30 混凝土，對(duì)比使用河砂和使用該混合砂的混凝土拌合物性能和力學(xué)性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用混合砂完全可以取代河砂用于混凝土，既降低成本又提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

鐵礦尾礦砂；機(jī)制砂；石粉；混凝土；坍落度；和易性；強(qiáng)度

0 前言

1 原材情況

機(jī)制砂：精選石灰石、石塊加工后生成，經(jīng)過選粉，石粉含量在 10% 左右，細(xì)度模數(shù) 3.1。

河砂：選用泗水河砂，中砂。

尾礦砂：優(yōu)選泗水尾礦砂，經(jīng)加工而成。

細(xì)骨料性能指標(biāo)見表 1。

表 1 細(xì)骨料性能指標(biāo)

我們通過顆粒級(jí)配分析發(fā)現(xiàn)機(jī)制砂和尾礦砂本身級(jí)配都存在問題，單獨(dú)使用混凝土和易性均不大理想。但通過合理搭配細(xì)度模數(shù)完全可以滿足中砂要求，從而達(dá)到改善混凝土和易性及流動(dòng)性的目的。雖然機(jī)制砂石粉含量超出 JGJ52－2006 中對(duì)石粉含量的要求，通過長期使用機(jī)制砂的經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，要保證混凝土和易性，當(dāng)亞甲藍(lán)指標(biāo)滿足要求時(shí)，石粉含量宜控制在 10%～12%（詳見表 2）。

表 2 人工砂或混合砂中石粉含量

其他材料：（1）水泥，選用曲阜中聯(lián) P·O42.5R 水泥 ，實(shí)測 28d 強(qiáng)度為47.2MPa。（2）粉煤灰：選用濟(jì)寧運(yùn)河電廠Ⅱ 級(jí)粉煤灰，細(xì)度 17，需水量比為 98%。（3）礦渣粉：選用巨野中聯(lián)生產(chǎn) S95 級(jí)礦渣粉，28d 活性指數(shù)為 98。（4）碎石選用嘉祥 5～25mm 碎石，為雙級(jí)配碎石，針片狀含量＜5%。（6）外加劑使用濟(jì)寧興邦建材生產(chǎn)的 JX-1 聚羧酸減水劑，減水率 ≥25%

2 試驗(yàn)

本試驗(yàn)以 C30 混凝土為例，采用不同比例混合砂進(jìn)行篩分析和混凝土試驗(yàn)，在膠凝材料、砂率和用水量不變的情況下，對(duì)比單獨(dú)河砂與混合砂混凝土性能。由于細(xì)骨料表觀密度的不同，容重做出調(diào)整。

2.1 配合比的設(shè)計(jì)

C30 基準(zhǔn)配合比如表 3 所示。按照一定比例分布調(diào)整混合砂中機(jī)制砂和尾礦砂的比例，如表 4 所示。

進(jìn)入21世紀(jì)，綜合材料藝術(shù)因其拓展性，在美術(shù)學(xué)院教學(xué)體系中有了重要地位。在此之前，美術(shù)學(xué)院藝術(shù)專業(yè)的重點(diǎn)是“國、油、版、雕”四個(gè)傳統(tǒng)門類，隨著新材料、新技術(shù)在中國當(dāng)代藝術(shù)中發(fā)揮作用，綜合材料藝術(shù)語言在中國語境中有了更多的用武之地。從上世紀(jì)90年代中后期到現(xiàn)在，中國藝術(shù)家使用綜合材料和多媒介(或非傳統(tǒng)媒介)創(chuàng)作的藝術(shù)作品，開始在西方嶄露頭角，徐冰、陳箴、黃永砯、隋建國、宋冬、毛同強(qiáng)等都可視為是這方面的重要代表。

表 3 基準(zhǔn)配合比（P001） kg/m3

表 4 調(diào)整機(jī)制砂與尾礦砂比例及試驗(yàn)編號(hào)

混合砂按照表 4 比例，繪制級(jí)配曲線圖如圖 5 所示，圖中上限為中砂級(jí)配要求最大值，下限為中砂級(jí)配要求最小值?；旌仙?P004 比例比較接近中砂要求。

圖 5 不同比例級(jí)配曲線

根據(jù)不同容重計(jì)算 P002～P006 的配合比，如表 5 所示。拌合物的性能見表 6。

表 5 不同比例混合砂配合比

表 6 混凝土拌合物性能

從表 6 中可以發(fā)現(xiàn)編號(hào)為 P003 和 P004 的和易性在混合砂中最好，P005、P006 通過增加用水量達(dá)到需要的漿體，雖漿體很飽滿，但漿體包裹性差，無法有效推動(dòng)石子，無法滿足泵送要求。同樣砂率的機(jī)制砂和易性要遠(yuǎn)差于河砂，需要提高 2 個(gè)砂率才能達(dá)到和易性，但包裹性仍然不理想。

2.2 優(yōu)化配合比

在考慮 P003 和 P004 和易性，結(jié)合配合比體積算法，通過多次試拌，優(yōu)化配合比，著重考慮改善粘性、和易性，同時(shí)兼顧降低生產(chǎn)成本。優(yōu)化后配合比如表 7 所示，混凝土拌合物性能如表 8 所示。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，使用機(jī)制砂和尾礦砂配制的混凝土在滿足拌合物性能的同時(shí)，強(qiáng)度仍然高于純河砂混凝土。正常情況下，由于機(jī)制砂和尾礦砂顆粒形狀，多菱角，表面粗糙，且含有一定石粉。在相同用水量和外加劑摻量的情況下，狀態(tài)應(yīng)該遠(yuǎn)小于河砂。但實(shí)際情況是使用聚羧酸，兩者的差異并不大。原因就是通過料源控制，保障了石粉品質(zhì)。在一定石粉含量的情況下，對(duì)羧酸的影響最大的是含泥量。因此混合砂損失要小于河砂，同時(shí)初始狀態(tài)差異不大。 P003和 P004 在 2h 后坍落度保持在 180mm 以上。通過大量試驗(yàn)可以表明，機(jī)制砂中、尾礦砂中的石粉，當(dāng) MB 值小于 1.2 時(shí)，主體是石粉，可以起到填充混凝土空隙的作用，優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)，達(dá)到一定細(xì)度時(shí)，起到微集料作用。

混凝土強(qiáng)度差異比較大，單純使用機(jī)制砂的混凝土雖然狀態(tài)較差，可是強(qiáng)度確是最高的，比單純使用河砂高出10%。隨著尾礦使用增加強(qiáng)度略有下降，當(dāng)尾礦使用超過60% 時(shí)強(qiáng)度降低比較明顯了。

由于尾礦砂和機(jī)制砂表面特性，保水性不如天然河砂，尤其是尾礦砂超過 40% 時(shí)，相同狀態(tài)下泌水的情況逐漸加大。

表 7 優(yōu)化后配合比 kg/m3

表 8 拌合物性能

3 結(jié)論

（1）尾礦砂和機(jī)制砂搭配使用完全可以滿足混凝土對(duì)細(xì)骨料的要求，可以全部替代河砂，但是需要根據(jù)不同強(qiáng)度等級(jí)不同施工工藝進(jìn)行比例調(diào)整。

（2）由于河砂品質(zhì)波動(dòng)較大，尾礦砂和機(jī)制砂的穩(wěn)定性要遠(yuǎn)好于河砂，對(duì)使用聚羧酸外加劑的企業(yè)來說更有利于控制混凝土質(zhì)量，減少混凝土波動(dòng)性。

（3）從成本上來看，尾礦砂和機(jī)制砂成本要低于河砂，達(dá)到降低成本的目的，而且有些地區(qū)，兩者搭配使用可享受一定的返稅優(yōu)惠政策，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

（4）在尾礦砂和機(jī)制砂試驗(yàn)和生產(chǎn)過程中，必須對(duì)料源做出控制。優(yōu)質(zhì)的石粉對(duì)混凝土強(qiáng)度和和易性是非常有利的。

（5）盡量選用掛漿性好、泌水少的水泥。改善混凝土漿體的掛漿性。

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［通訊地址］山東省濟(jì)寧市中聯(lián)混凝土有限公司（272000）

趙秋寧，工程師。