尾矿砂对水泥胶砂性能影响的试验

王梦赛，徐国强，张静，杨航，唐佳颖

（河北联合大学 建筑工程学院，河北省地震工程研究中心，河北 唐山063009）

0 引 言

随着我国基本建设日益发展的需要，已经有越来越多的地区出现了天然砂资源匮乏的现象，对天然砂的超量开采已对农田、河道造成了严重破坏，寻找替代天然砂的资源势在必行［1］。在国内，据统计1949年到2007年期间，铁尾矿砂的排放量50多亿吨［2］。根据《铁铜尾矿资源调查评价》报道，1949年到2009年期间，铁尾矿砂的排放量已经达到62亿吨，仅仅在2009年，尾矿砂的排放量就已经达到了5.5亿吨［3］。我国现有8 000多个国营矿山和11万多个乡镇集体矿山，年排出的尾矿量高达5亿t以上，其中铁矿山年排放量达1.5亿t，占入选铁矿石量的60%左右［4］。因此，铁尾矿的治理和开发利用成为了当今我国亟需解决的问题。尾矿作为二次资源已受到世界各国的重视，在国外，如日本、德国铁尾矿基本得到全部利用；前苏联、美国、加拿大等国也都非常重视铁尾矿的开发利用［5］。我国在铁尾矿开发利用方面也取得了一些进展和成果，但利用率很低，不能从根本上解决尾矿带来的负面问题。本分将经过加工处理过的尾矿砂替代天然砂，研究尾矿砂掺量对水泥胶砂流动度、抗折强度和抗压强度的影响，探讨尾矿砂替代天然砂用于砂浆的可行性。

1 试验

1.1 试验原材料

1.1.1 水泥

唐山市冀东水泥厂生产的普通硅酸盐水泥，水泥的主要性能指标见表1。

表1 水泥的主要性能指标

1.1.2 砂

试验所用天然砂为迁安河砂，细度模数为2.11，尾矿砂为迁安铁尾矿经过筛分处理后的人工砂，细度模数为2.75。

1.1.3 水

自来水。

1.2 试验方法

试件规格为40mm×40mm×160mm棱柱体，试件成型后带模在湿气中养护24h，而后脱模放入水中养护至标准龄期进行相关试验。水泥胶砂抗折、抗压强度试验按照《水泥胶砂强度检验方法》（GB／T 17671－1999）规定进行，并测试件的3d、7d和28d的抗折强度和抗压强度。

2 试验结果及分析

2.1 尾矿砂对水泥胶砂流动度的影响研究

当采用P.O32.5水泥时，尾矿砂对水泥胶砂流动度的影响见表2和图1。

表2 尾矿砂掺量对水泥胶砂流动度的影响（P.O32.5）

图1 尾矿砂掺量对水泥胶砂流动度的影响（P.O32.5）

从表2和图1可以看出，在采用P.O32.5水泥的情况下，当水泥、砂和用水量不变时，随着尾矿砂替代天然砂比例的增加，水泥胶砂流动度逐渐增大，流动度由110mm增加到150mm，增加了36%，这说明尾矿砂的掺入可以提高水泥胶砂的流动度。

当采用P.O42.5水泥时，尾矿砂对水泥胶砂流动度的影响见表3和图2。

从表3和图2可以看出，在采用P.O42.5水泥的情况下，当水泥、砂和用水量不变时，随着尾矿砂替代天然砂比例的增加，水泥胶砂流动度逐渐增大，流动度由120mm增加到170mm，增加了42%，这说明尾矿砂的掺入可以提高水泥胶砂的流动度。

2.2 尾矿砂对水泥胶砂强度的影响研究

当采用P.O32.5水泥时，尾矿砂对水泥胶砂强度的影响见表4、图3和图4。

表3 尾矿砂掺量对水泥胶砂流动度的影响（P.O42.5）

图2 尾矿砂掺量对水泥胶砂流动度的影响（P.O42.5）

表4 尾矿砂掺量对水泥胶砂强度的影响（P.O32.5）

图3 尾矿砂掺量对水泥胶砂抗折强度影响（P.O32.5）

图4 尾矿砂掺量对水泥胶砂抗压强度影响（P.O32.5）

从图3和图4可以看出，在采用P.O32.5水泥的情况下，当水泥、砂和用水量不变时，随着尾矿砂替代天然砂比例的增加，水泥胶砂3d抗折和抗压强度有所降低，7d抗折和抗压强度变化不大，而28d抗折和抗压强度逐渐增加。

当采用P.O42.5水泥时，尾矿砂对水泥胶砂强度的影响见表5、图5和图6。

表5 尾矿砂掺量对水泥胶砂强度的影响（P.O42.5）

图5 尾矿砂掺量对水泥胶砂抗折强度影响（P.O42.5）

图6 尾矿砂掺量对水泥胶砂抗压强度影响（P.O42.5）

从图5和图6可以看出，在采用P.O42.5水泥的情况下，当水泥、砂和用水量不变时，随着尾矿砂替代天然砂比例的增加，水泥胶砂3d抗折和抗压强度略有降低，7d抗折和抗压强度略有增加，而28d抗折和抗压强度逐渐增加。

3 结 论

（1）当采用P.O32.5水泥，且水泥、砂和用水量不变时，随着尾矿砂替代天然砂比例的增加，水泥胶砂流动度逐渐增大，流动度由110mm增加到150mm。

（2）当采用P.O42.5水泥，且水泥、砂和用水量不变时，随着尾矿砂替代天然砂比例的增加，水泥胶砂流动度逐渐增大，流动度由120mm增加到170mm。

（3）当采用P.O32.5水泥，且水泥、砂和用水量不变时，随着尾矿砂替代天然砂比例的增加，水泥胶砂3d抗折和抗压强度有所降低，7d抗折和抗压强度变化不大，而28d抗折和抗压强度逐渐增加。

（4）当采用P.O42.5水泥，且水泥、砂和用水量不变时，随着尾矿砂替代天然砂比例的增加，水泥胶砂3d抗折和抗压强度略有降低，7d抗折和抗压强度略有增加，而28d抗折和抗压强度逐渐增加。

［1］ 刘治宁，马传高，马颖.尾矿砂在混凝土中的应用［J］.商品混凝土，2013，（7）：42－43.

［2］ 陈甲斌，贾文龙，余良辉.铁矿尾矿资源调查及评价［J］.矿业研究与开发，2010，30（3）：60－63.

［3］ 朱欣然.铁尾矿资源开发利用经济分析［D］.北京：中国地质大学，2010.

［4］ 张锦瑞，王伟之，李富平，等.金属矿山尾矿综合利用与资源化［M］.北京：冶金工业出版社，2002.

［5］ 程琳琳，朱申红.国内外尾矿综合利用浅析［J］.中国资源综合利用，2005（11）：30－32.