铁尾矿石对混凝土工作性能和力学性能的影响

张建民，王建臣，王艳辉，盛龙

（1.承德市住房和城乡建设局，河北　承德　067000；2.承德市工程勘察院，　河北　承德　067000）

铁尾矿石对混凝土工作性能和力学性能的影响

张建民1，王建臣1，王艳辉2，盛龙2

（1.承德市住房和城乡建设局，河北承德067000；2.承德市工程勘察院，河北承德067000）

通过对铁尾矿石混凝土工作性能和力学性能的系统试验研究，探讨了用铁尾矿石代替机制碎石后混凝土性能的变化，结果表明，利用铁尾矿石配制的混凝土能够满足工作性和强度要求，完全可作为混凝土粗骨料使用。

混凝土；铁尾矿石；工作性；强度

0　前言

近年来，我国在利用铁尾矿砂石作混凝土骨料方面取得了一些进展和成果，国家标准 GB/T 14685－2011《建设用碎石、卵石》中已经将铁尾矿石纳入碎石范畴。河北省铁矿资源丰富、类型齐全，资源储量位居全国第三，特别是超贫钒钛磁铁矿采选排石量大，产生大量的铁尾矿石，如果铁尾矿石能够作为混凝土的粗骨料，那么这将成为其一种有效的利用途径。本文通过对河北省比较典型的两种铁尾矿石：沉积变质型铁尾矿石、岩浆型铁尾矿石配制的混凝土施工性能和抗压强度进行了试验研究，并和普通机制碎石配制的混凝土进行了性能对比，为铁尾矿石作为混凝土粗骨料应用提供相关依据。

1　原材料

水泥：采用 P·O 42.5 水泥，28d 抗压强度为 53.2 MPa。

粉煤灰：采用 Ⅱ 级粉煤灰。

矿粉采用 S95 级矿粉。

外加剂：采用 VF-15 聚羧酸外加剂。

细骨料：采用二区中砂，细度模数为 3.0。

粗骨料：（1）普通碎石采用 5～25mm 连续级配机制碎石，其表观密度为 2760kg/m3；（2）钒钛铁尾矿石采用承德市大庙岩浆型铁尾矿石，因铁矿中含有钒和钛元素，俗称钒钛铁尾矿石。该类尾矿中主要为角闪石、辉石、长石，含少量绿泥石、云母、石英等。主要矿物为钙镁硅酸盐和铝硅酸盐矿物。其表观密度为 2880kg/m3；（3）单一磁铁尾矿石采用承德市双滦区沉积变质型铁尾矿石，因其成分简单，无伴生元素，俗称单一磁铁尾矿石，该类尾矿中主要为石英、长石，含少量云母、闪石等，部分尾矿石中可检测到磁铁矿，主要矿物为石英和铝硅酸盐矿物。其表观密度为 2820kg/m³。

2　配合比及试验项目

混凝土配合比按照 JGJ 55－2011《普通混凝土配合比设计规程》进行设计。分别采用单一磁铁尾矿石、钒钛铁尾矿石、碎石作为粗骨料，和相同的水泥、细骨料、外加剂、掺合料，按照相同配合比配制强度等级为 C25、C35、C55 的混凝土，其配合比见表 1。

表1　混凝土配合比　　　kg/m3

试验项目：和易性、坍落度、扩展度、表观密度、凝结时间；混凝土 7d、28d、60d 抗压强度；混凝土泌水率及压力泌水率。

3　试验结果

3.1拌合物性能

混凝土拌合物性能及强度试验结果如表 2 所示。

3.2混凝土泌水性

对强度等级为 C25 混凝土进行泌水率及压力泌水率试验，碎石混凝土泌水率为 5.4 %，压力泌水率为 46 %；单一磁铁尾矿石混凝土泌水率为 5.5 %，压力泌水率为 51 %；钒钛铁尾矿石混凝土泌水率为 3.9 %，压力泌水率为 49 %。

表2　混凝土试验结果

4　讨论分析

4.1对和易性及坍落度影响

单一磁、钒钛尾矿石混凝土和机制碎石混凝土的和易性均能满足施工要求；坍落度基本相近，钒钛尾矿石混凝土扩展度略大，但两者差别不大。

4.2对表观密度影响

单一磁、钒钛尾矿石表观密度略大于机制碎石，其配制的混凝土拌合物表观密度也有所增加。

4.3对泌水率与压力泌水率的影响

单一磁、钒钛尾矿石混凝土与机制碎石混凝土相比，泌水率与压力泌水率有所增大。

4.4对凝结时间的影响

单一磁、钒钛尾矿石混凝土与机制碎石混凝土相比，凝结时间有所增长。随着混凝土强度的增大，凝结时间趋于接近。

4.5对抗压强度的影响

混凝土 7d、28d、60d 抗压强度试验结果表明，C25 钒钛尾矿石混凝土抗压强度要比机制碎石和单一磁混凝土略低，C35、C55 机制碎石混凝土抗压强度低于单一磁、钒钛铁尾矿石混凝土，但其抗压强度均能满足设计强度要求。

5　结论

单一磁铁尾矿石和钒钛铁尾矿石的化学成分和矿物组成虽然不同，但其物理化学性能均是稳定的，岩石强度均满足要求，用其配制的混凝土与普通碎石混凝土相比，除表观密度和泌水性略大外，混凝土坍落度、凝结时间、泌水率、强度等指标均较接近，完全可以替代机制碎石作为混凝土粗骨料。

［通讯地址］河北省承德双桥区西大街 43（067000）

Iron tailings effect on the fluidity and strength of concrete

Zhang Jianmin1, Wang Jianchen1, Wang Yanhui2, Sheng Long2
(1.Chengde City housing and urban and Rural Construction Bureau, Chengde067000; 2.Chengde City Engineering Investigation Institute, Chengde067000)

Based on the systematic research on the workability and strength of concretes of the iron tailings stone concrete ,the influence on the workability and strength is explored through using iron tailings stone instead of the crushed stone. the result reveals the satisfactory workability and strength of concretes prepared by using the crushed stone as aggregates.

concrete ； iron mine tailings； workability； strength

张建民，男，承德市住房和城乡建设局。