馬 珍 闞義森/華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院

尾礦砂混凝土研究現(xiàn)狀

馬 珍 闞義森/華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院

鐵尾礦是礦石工藝經(jīng)過篩選后殘留的廢渣，隨著鐵礦石的大量開采，鐵尾礦砂的污染和占地問題成為亟待解決的重要環(huán)境資源難題。本文通過介紹目前國內(nèi)外關(guān)于鐵尾礦砂的回收利用情況和研究現(xiàn)狀，對相關(guān)研究成果進行了簡要的總結(jié)敘述，希望可以為相關(guān)領(lǐng)域研究提供一定的參考價值。

鐵尾礦砂；混凝土；研究

引言

隨著現(xiàn)代化建設(shè)和推進城鎮(zhèn)化的進一步發(fā)展，對建筑材料的需求量逐漸增大，而大量開采河砂造成了不可再生資源的流失，同時對生態(tài)環(huán)境帶來了極大地壓力。同時，各地礦石開采的過程中產(chǎn)生大量的尾礦堆積侵占土地資源，并且尾礦的排放量在逐漸增長。廢棄的尾礦不僅增加了企業(yè)的成本，污染環(huán)境還存在著嚴(yán)重的安全隱患。研究發(fā)現(xiàn)，鐵尾礦砂經(jīng)過加工可以用做建筑用砂。這樣將鐵尾礦砂作為建筑材料，不僅解決了資源短缺問題，同時減少了環(huán)境污染問題，緩解了用地壓力和生產(chǎn)成本，對建筑生產(chǎn)具有十分重要的意義。

一、尾礦國內(nèi)外利用現(xiàn)狀

在礦石日益貧乏的今天，尾礦作為二次資源已受到全世界的重視。美國、加拿大等國對鐵尾礦的綜合利用進行了較早的資金投入，并取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益[1]。20世紀(jì)90年代開始，美國對尾礦作為復(fù)墾土的利用價值做出了很大貢獻，美國一些礦業(yè)公司對復(fù)墾土營養(yǎng)結(jié)構(gòu)進行科學(xué)調(diào)整，適宜種植植物，并且具有自我調(diào)節(jié)功能。印度采用水利旋力和磁力分離技術(shù)從鐵尾礦中回收含鐵61%～65%的精礦。加拿大鐵礦公司在當(dāng)?shù)卣?、各投資方、環(huán)保組織及一些高校的共同努力下制定尾礦管理方案，并確立了“尾礦生態(tài)化”計劃，并將廢棄尾礦改建成生態(tài)區(qū)。

二、鐵尾礦砂混凝土研究現(xiàn)狀

對于尾礦砂綜合利用的相關(guān)研究，我國較國外相對起步較晚。近幾年，一些研究院所、高等院校等單位與礦山企業(yè)緊密合作，在從尾礦中回收有價金屬與非金屬元素、尾礦制作建筑材料、磁化尾礦作土壤改良劑等方面已取得了一些實用性成果。但我國礦山的尾礦綜合利用率僅有7左右。如何使尾礦充分利用以至最佳仍是目前復(fù)雜棘手的問題，需要多方面共同配合努力下進行調(diào)查研究，才能確定出最佳利用手段。

許發(fā)松[2]在2006年進行了尾礦砂石在混凝土中的研究與應(yīng)用，試驗結(jié)果表明：鐵尾礦砂混凝土與天然砂混凝土相比較，拌合物性能基本相同，抗壓強度、彈性模量、抗碳化、鋼筋銹蝕等性能均有所提高；并且抗凍性能和變形能力也有所提高。

卞立波，宋少民[3]在2008年進行了尾礦細(xì)砂混凝土抗氯離子滲透試驗，試驗結(jié)果表明：在粉煤灰、水膠比和石子空隙率較低情況下，鐵尾礦砂混凝土的密實性較好，并且具有較強的抗氯離子滲透能力。宋裕增，劉淑婷，蔡基偉等[4]在2009年進行了鐵尾礦砂混凝土的和易性和強度特點的試驗。試驗研究分析表明：鐵尾礦砂混凝土的流動性和泌水性比普通混凝土要差。用活性摻合料優(yōu)化配合比情況下：水膠比較大時，鐵尾礦砂混凝土的強度比普通混凝土略高；水膠比較小時，鐵尾礦砂混凝土強度略低。鐵尾礦砂作為細(xì)骨料時，配制的混凝土強度較低。

蔡基偉，封孝信，趙麗等[5]在2009年進行了鐵尾礦砂混凝土的泌水性試驗，試驗結(jié)果分析表明：鐵尾礦砂混凝土的流動性能和保水性能對比于天然砂混凝土較差；配合比相同時，鐵尾礦砂混凝土的泌水率高于天然砂混凝土。在控制水粉比時采用硅質(zhì)石粉礦物摻合料，并按最佳水粉比適當(dāng)減少高效減水劑對配合比進行優(yōu)化，能有下控制混凝土泌水性能。

張少波[6]在2009年進行了鐵尾礦砂混凝土流變性能研究，試驗結(jié)果分析表明：鐵尾礦砂混凝土的塑性粘度系數(shù)比天然砂混凝土較低，屈服應(yīng)力較高。

孫玉良，趙蕓平，閻嘉旺[7]在2009年進行了尾礦砂石混凝土耐久性的試驗研究。試驗結(jié)果分析表明：強度等級較低時，尾礦砂混凝土的抗?jié)B性能比天然砂混凝土較差；抗凍性能兩者相差不大；尾礦砂混凝土的抗碳化性能較高于天然砂混凝土；當(dāng)強度等級為C30時，尾礦砂混凝土的抗氯離子滲透能力比天然混凝土較差。

趙蕓平，孫玉良，于濤等[8]在2009年進行了尾礦砂石混凝土施工性能的試驗研究，主要探討混凝土施工性能在尾礦砂代替天然砂后的主要變化影響。試驗研究分析表明：當(dāng)配合比和坍落度相接近時，尾礦砂混凝土與天然砂混凝土的泵送性能相接近無明顯差異；在配合比相同時，天然砂混凝土的粘聚性和保水性優(yōu)于尾礦砂混凝土；當(dāng)用水量、水灰比和外加劑基本相同時，天然砂混凝土的坍落度相對于尾礦砂混凝土較大。

廖華平[9]在2010年進行了鐵尾礦砂自密實混凝土施工性能及基本力學(xué)性能試驗研究，試驗結(jié)果分析表明：鐵尾礦砂自密實混凝土工作性能隨著砂率的增加而更加良好，但是超過45%時，其工作性能，流動度，填充性以及間隙通過性均降低；以鐵尾礦砂作為混凝土細(xì)骨料時，其基本力學(xué)性能較好，具有一定的早強性能。

王冬衛(wèi)，康洪震，劉平[10-11]在2013年進行了尾礦砂混凝土的彈性模量和泊松比試驗研究以及立方體抗壓強度與軸心抗壓強度試驗研究試驗結(jié)果表明:當(dāng)立方體試件強度在25-55Mpa時，鐵尾礦砂混凝土的彈性模量略高于普通混凝土，強度等級在C20-C50時，鐵尾礦砂混凝土的穩(wěn)定泊松比接近與普通混凝土；鐵尾礦砂混凝土棱柱體軸壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線與普通混凝土相比上升段相接近，下降段更為陡峭。

康洪震，鄭燕[12-13]在2014年進行了鋼筋與鐵尾礦砂混凝土的粘結(jié)錨固性能試驗研究.通過分析兩種不同混凝土在不同強度等級和不同鋼筋直徑的粘結(jié)滑移曲線，分析實驗數(shù)據(jù)得到：與普通混凝土全曲線的變化趨勢相近，同時與理論的粘結(jié)滑移曲線變化基本相同，強度等級越低下降趨勢越快。

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

[2]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).

[3]卞立波,宋少民.第六屆全國土木工程研究生學(xué)術(shù)論壇論文集[C].北京:清華大學(xué)出版社,2008.11.

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

[5]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,2009,31(7).

[6]張少波.鐵尾礦砂混凝土流變性能研究[D].唐山:河北理工大學(xué),2010.

[7]孫玉良,趙蕓平,閻嘉旺.尾礦砂石混凝土耐久性的試驗研究[J].建材發(fā)展導(dǎo)向,2009,7(4).

[8]趙蕓平,孫玉良,于濤,等.尾礦砂石混凝土施工性能的試驗研究[J].混凝土:預(yù)拌混凝土,2009(6).

[9]廖華平.鐵尾礦砂自密實混凝土施工性能及基本力學(xué)性能試驗研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2011.

[10]康洪震,王冬衛(wèi).鐵尾礦砂混凝土彈性模量與泊松比試驗研究[J].混凝土,2013.36(2).

[11]王冬衛(wèi),康洪震.劉平.鐵尾礦砂混凝土立方體抗壓強度與軸心抗壓強度的關(guān)系[J].河北聯(lián)合大學(xué)學(xué)報,2013,35( 3) :102-105.

[12]鄭艷,康洪震,徐建新.鐵尾礦砂混凝土與鋼筋粘結(jié)錨固性能試驗研究[J].河北聯(lián)合大學(xué)學(xué)報,2014.(2):35-37.

[13]鄭艷,康洪震,王光琦. Pull-out tests of deformed bars from ferrous mill tailing concrete [J].2013 年第二屆應(yīng)用力學(xué)與材料國際學(xué)術(shù)會議.