铁尾矿砂与机制砂复合在混凝土中的使用

赵秋宁，宋瑞旭

（济宁中联混凝土有限公司，山东 济宁 272000）

铁尾矿砂与机制砂复合在混凝土中的使用

赵秋宁，宋瑞旭

（济宁中联混凝土有限公司，山东 济宁 272000）

本文按照建筑用砂的标准分析尾矿砂和机制砂复合而成的混合砂，并结合 C30 混凝土，对比使用河砂和使用该混合砂的混凝土拌合物性能和力学性能。结果发现，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产的稳定性，具有良好的经济和社会效益。

铁矿尾矿砂；机制砂；石粉；混凝土；坍落度；和易性；强度

0 前言

1 原材情况

机制砂：精选石灰石、石块加工后生成，经过选粉，石粉含量在 10% 左右，细度模数 3.1。

河砂：选用泗水河砂，中砂。

尾矿砂：优选泗水尾矿砂，经加工而成。

细骨料性能指标见表 1。

表 1 细骨料性能指标

我们通过颗粒级配分析发现机制砂和尾矿砂本身级配都存在问题，单独使用混凝土和易性均不大理想。但通过合理搭配细度模数完全可以满足中砂要求，从而达到改善混凝土和易性及流动性的目的。虽然机制砂石粉含量超出 JGJ52－2006 中对石粉含量的要求，通过长期使用机制砂的经验和试验数据来看，要保证混凝土和易性，当亚甲蓝指标满足要求时，石粉含量宜控制在 10%～12%（详见表 2）。

表 2 人工砂或混合砂中石粉含量

其他材料：（1）水泥，选用曲阜中联 P·O42.5R 水泥 ，实测 28d 强度为47.2MPa。（2）粉煤灰：选用济宁运河电厂Ⅱ 级粉煤灰，细度 17，需水量比为 98%。（3）矿渣粉：选用巨野中联生产 S95 级矿渣粉，28d 活性指数为 98。（4）碎石选用嘉祥 5～25mm 碎石，为双级配碎石，针片状含量＜5%。（6）外加剂使用济宁兴邦建材生产的 JX-1 聚羧酸减水剂，减水率 ≥25%

2 试验

本试验以 C30 混凝土为例，采用不同比例混合砂进行筛分析和混凝土试验，在胶凝材料、砂率和用水量不变的情况下，对比单独河砂与混合砂混凝土性能。由于细骨料表观密度的不同，容重做出调整。

2.1 配合比的设计

C30 基准配合比如表 3 所示。按照一定比例分布调整混合砂中机制砂和尾矿砂的比例，如表 4 所示。

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表 3 基准配合比（P001） kg/m3

表 4 调整机制砂与尾矿砂比例及试验编号

混合砂按照表 4 比例，绘制级配曲线图如图 5 所示，图中上限为中砂级配要求最大值，下限为中砂级配要求最小值。混合砂 P004 比例比较接近中砂要求。

图 5 不同比例级配曲线

根据不同容重计算 P002～P006 的配合比，如表 5 所示。拌合物的性能见表 6。

表 5 不同比例混合砂配合比

表 6 混凝土拌合物性能

从表 6 中可以发现编号为 P003 和 P004 的和易性在混合砂中最好，P005、P006 通过增加用水量达到需要的浆体，虽浆体很饱满，但浆体包裹性差，无法有效推动石子，无法满足泵送要求。同样砂率的机制砂和易性要远差于河砂，需要提高 2 个砂率才能达到和易性，但包裹性仍然不理想。

2.2 优化配合比

在考虑 P003 和 P004 和易性，结合配合比体积算法，通过多次试拌，优化配合比，着重考虑改善粘性、和易性，同时兼顾降低生产成本。优化后配合比如表 7 所示，混凝土拌合物性能如表 8 所示。

从试验结果可以看出，使用机制砂和尾矿砂配制的混凝土在满足拌合物性能的同时，强度仍然高于纯河砂混凝土。正常情况下，由于机制砂和尾矿砂颗粒形状，多菱角，表面粗糙，且含有一定石粉。在相同用水量和外加剂掺量的情况下，状态应该远小于河砂。但实际情况是使用聚羧酸，两者的差异并不大。原因就是通过料源控制，保障了石粉品质。在一定石粉含量的情况下，对羧酸的影响最大的是含泥量。因此混合砂损失要小于河砂，同时初始状态差异不大。 P003和 P004 在 2h 后坍落度保持在 180mm 以上。通过大量试验可以表明，机制砂中、尾矿砂中的石粉，当 MB 值小于 1.2 时，主体是石粉，可以起到填充混凝土空隙的作用，优化孔结构，达到一定细度时，起到微集料作用。

混凝土强度差异比较大，单纯使用机制砂的混凝土虽然状态较差，可是强度确是最高的，比单纯使用河砂高出10%。随着尾矿使用增加强度略有下降，当尾矿使用超过60% 时强度降低比较明显了。

由于尾矿砂和机制砂表面特性，保水性不如天然河砂，尤其是尾矿砂超过 40% 时，相同状态下泌水的情况逐渐加大。

表 7 优化后配合比 kg/m3

表 8 拌合物性能

3 结论

（1）尾矿砂和机制砂搭配使用完全可以满足混凝土对细骨料的要求，可以全部替代河砂，但是需要根据不同强度等级不同施工工艺进行比例调整。

（2）由于河砂品质波动较大，尾矿砂和机制砂的稳定性要远好于河砂，对使用聚羧酸外加剂的企业来说更有利于控制混凝土质量，减少混凝土波动性。

（3）从成本上来看，尾矿砂和机制砂成本要低于河砂，达到降低成本的目的，而且有些地区，两者搭配使用可享受一定的返税优惠政策，经济效益非常可观。

（4）在尾矿砂和机制砂试验和生产过程中，必须对料源做出控制。优质的石粉对混凝土强度和和易性是非常有利的。

（5）尽量选用挂浆性好、泌水少的水泥。改善混凝土浆体的挂浆性。

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［通讯地址］山东省济宁市中联混凝土有限公司（272000）

赵秋宁，工程师。