劉君陽(yáng)

（華北理工大學(xué)輕工學(xué)院，河北省唐山 063000）

鐵尾礦砂混凝土的研究進(jìn)展

劉君陽(yáng)

（華北理工大學(xué)輕工學(xué)院，河北省唐山 063000）

在建筑結(jié)構(gòu)中，鐵尾礦砂的應(yīng)用既能解決建筑用砂資源日益短缺的突出矛盾，又能減少鐵尾礦砂堆存對(duì)環(huán)境污染和占用大量土地的問(wèn)題。但是，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)鐵尾礦砂混凝土性能的試驗(yàn)研究較片面，尤其是對(duì)其抗?jié)B性能的研究就更少，本文分別介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì)鐵尾礦砂混凝土性能研究的主要成果,并對(duì)今后擬開(kāi)展的研究工作提出了建議。

鐵尾礦砂；抗?jié)B性能

引言

隨著我國(guó)建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，混凝土的需求量不斷增多。目前，全國(guó)每年消耗的混凝土中用掉的砂可達(dá)20億噸。天然砂等短期內(nèi)不可再生資源的開(kāi)采，已經(jīng)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。因此，尋找適宜的材料來(lái)代替天然砂作為混凝土細(xì)集料已經(jīng)刻不容緩。本文對(duì)鐵尾礦砂混凝的抗?jié)B性能進(jìn)行了仔細(xì)的總結(jié)和分析，對(duì)今后開(kāi)展研究和工程應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

1 尾礦現(xiàn)狀

現(xiàn)如今礦石日益貧乏，尾礦作為二次資源的尾礦已受到了大家的重視[1-2]。在國(guó)外，尾礦的利用率可達(dá)60%以上，例如，在最優(yōu)浮選條件下，美國(guó)企業(yè)Sivas-Divrigi選廠從鐵尾礦中回收Co、Ni和Cu，回收率分別高達(dá)Co為94.7%，Ni為84.6%，Cu為76.8%[3]；采用先進(jìn)的水利旋力及磁力分離技術(shù)，印度的鐵選廠可從鐵尾礦中回收61%～65%的含鐵精礦[4]。另外歐洲的一些國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始發(fā)展無(wú)廢物礦山。

目前，我國(guó)的尾礦利用率只能達(dá)到約7%的程度[5]，這與國(guó)外60%的尾礦利用率比起來(lái)還存在著很大差距。我國(guó)礦產(chǎn)資源僅僅能夠達(dá)到30%左右的總回收率。其中，鐵礦的采選回收率約67%，有色金屬礦的采選回收率相對(duì)較低，約為50%～60%，而非金屬礦其采選回收率則更低，僅僅只有20%～60%。與此同時(shí)，只有2%的選礦廠能夠使有益組分綜合利用率為75%，綜合利用率低于2.5%的伴生綜合礦山數(shù)量卻超過(guò)了70%。

2 鐵尾礦砂混凝土的研究進(jìn)展

2006年，許發(fā)松[6]對(duì)尾礦砂、石混凝土與天然砂、石混凝土的多種性能對(duì)比試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明：尾礦砂石混凝土相較于普通砂石混凝土具有相對(duì)較好的耐久性，而其拌合物的保水性、粘聚性以及流動(dòng)性與普通砂石混凝土相似；同時(shí)，具有良好的抗凍性能；

2008年，研究人員卞立波，宋少民[7]對(duì)尾礦細(xì)砂細(xì)集料混凝土做了研究，研究結(jié)果表明：含有尾礦細(xì)砂配置的混凝土具有較好的密實(shí)性以及良好的抗?jié)B性能；

2009年，宋裕增等[8]對(duì)鐵尾礦砂石混凝土的強(qiáng)度以及和易性進(jìn)行了研究，研究表明：用鐵尾礦砂作為混凝土的細(xì)集料時(shí)的流動(dòng)性較差，容易產(chǎn)生泌水離析現(xiàn)象，究其原因是鐵尾礦砂顆粒形狀相較于天然砂棱角多造成的。鐵尾礦砂細(xì)集料混凝土的強(qiáng)度會(huì)隨著水膠比和鐵尾礦砂取代率的變化而發(fā)生改變；

2009年，蔡基偉等[9]對(duì)鐵尾礦砂細(xì)集料混凝土和天然砂石混凝土進(jìn)行了研究，試驗(yàn)研究表明，鐵尾礦砂細(xì)集料混凝土在流動(dòng)性、保水性方面不如天然砂石混凝土，其泌水率也比同條件下的天然砂石混凝土高。但是，在控制水粉比和配合比的情況下，鐵尾礦砂細(xì)集料混凝土的工作性能良好，其泌水率也能夠得到有效控制；

2009年，何兆芳等[10]對(duì)尾礦砂細(xì)集料混凝土的力學(xué)性能和工作性能做了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明：當(dāng)使用含有適量石粉的尾礦砂作為細(xì)集料時(shí)，混凝土的離析、泌水現(xiàn)象明顯減少，其工作性能得到改善，而在抗凍性及抗?jié)B性方面要好于天然砂細(xì)集料混凝土。究其原因，前者是由于混凝土中孔隙被石粉填實(shí)作用，固體表的面積相對(duì)于水體積的比例有所增大，后者則是因?yàn)槭畚⒓闲?yīng)造成的。由于尾礦砂多棱角，這個(gè)特性使得混凝土粘結(jié)性良好，力學(xué)性能較天然集料混凝土要好；

2010年，鄧初首等[11]關(guān)于尾礦砂細(xì)集料混凝土的試驗(yàn)研究表明，尾礦砂細(xì)集料混凝土的坍落度隨取代率的減小呈現(xiàn)漸增的趨勢(shì)，當(dāng)有粉煤灰等摻合料摻入時(shí)，尾礦砂帶來(lái)的和易性上的不利影響可以得到有效控制；

柴紅俊等[12]對(duì)用鐵礦砂當(dāng)作細(xì)集料的自密實(shí)混凝土的試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)用鐵尾礦砂取代天然砂作為細(xì)集料時(shí)，隨著鐵尾礦砂的細(xì)度模數(shù)的變化，混凝土的和易性和強(qiáng)度會(huì)隨之變化。在一定細(xì)度模數(shù)范圍內(nèi)，混凝土的粘聚性和保水性會(huì)隨著細(xì)度模數(shù)的減小而越來(lái)越好，而其強(qiáng)度隨細(xì)度模數(shù)的減小呈現(xiàn)比天然砂細(xì)集料混凝土小的趨勢(shì)。

3 結(jié)語(yǔ)

用鐵尾礦砂代替天然砂作為混凝土細(xì)集料，既能夠解決建筑用砂短缺的危機(jī)，又可以解決尾礦堆放的危害，具有十分重要的意義。目前國(guó)內(nèi)對(duì)鐵尾礦砂混凝土材料性能研究工作，主要集中在對(duì)其和易性及強(qiáng)度的研究上，而對(duì)于鐵尾礦砂混凝土耐久性的研究相對(duì)較少，尤其是對(duì)抗?jié)B性能的研究更少，這對(duì)大規(guī)模的生產(chǎn)鐵尾礦砂混凝土是一種嚴(yán)重的制約。因此，鐵尾礦砂混凝土的抗?jié)B性能的試驗(yàn)研究具有非常重要意義。

[1]Jorg Matschullat, Ricardo Perobelli Borba, Eleonora Deschamps. Human environmental contamination in the Iron Quadrangle[J]. Applied Geochemistry, 2000,15:193-201.

[2]普含勇，張應(yīng)紅. 論我國(guó)礦產(chǎn)資源的綜合利用[J] . 礦產(chǎn)綜合利用，2001（4）：19-22.

[3]SirkeciA A, Gul A, Bulut G. Recovery of Co, Ni and Cu from the trailings of Divrigi Iron Ore Concentrator[J]. Mineral Pro-cessing and Extractive Metallurgy Review, 2006,27(2):131-141.

[4]Das B, Reddy P S R, MisraV N. Recovery of IronValues From Tailing Dumps Adopting Hydrocyclone and Magnetic Separation Techniques[J]. Australasian Institute of Mining and Metallurgy Publication Series, 2002(2):285-289.

[5]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局. 鋼鐵工藝固體廢物治理[M]. 北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1992.

[6]許發(fā)松. 尾礦砂石在混凝土中的研究與應(yīng)用[J]. 商品混凝土，2006（3）：21-26.

[7]卞立波，宋少民. 第六屆全國(guó)土木工程研究生學(xué)術(shù)論壇論文集[C]. 北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[8]宋裕增，劉淑婷，蔡基偉，等. 鐵尾礦砂混凝土的和易性與強(qiáng)度特點(diǎn)[J]. 工程質(zhì)量：研究探索，2009，27（6）：62-65.

[9]蔡基偉，封孝信，趙麗，等. 鐵尾礦砂混凝土的泌水特性[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31（7）：88-91.

[10]何兆芳，鄧初首. 尾礦在預(yù)拌混凝土中應(yīng)用的試驗(yàn)研究[J]. 混凝土：實(shí)用技術(shù)，2009（9）：115-118.

[11]鄧初首，夏勇. 尾礦砂在大流動(dòng)性混凝土中的應(yīng)用研究[J]. 礦冶工程，2010，30（1）：9-12.

[12]柴紅俊，宋裕增，王星原. 鐵尾礦砂的特性及對(duì)混凝土拌和物性能的影響[J]. 工程質(zhì)量：研究探索，2010，28（2）：71-75.

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