新型水泥-铁尾矿复合粉混合水泥砂浆的研发

张 立 国

(河钢集团矿业公司，河北 唐山 063000)

新型水泥-铁尾矿复合粉混合水泥砂浆的研发

张 立 国

(河钢集团矿业公司，河北 唐山 063000)

水泥—铁尾矿复合粉混合砂浆的研究具有很大的优点：符合国家利用地方材料和工农业废料生产建筑材料的发展方向；生产工艺简单，能耗低，无污染，有利于环境保护且成本低廉；减少了施工现场的混作业，降低了劳动强度，提高了施工效率；避免了因石灰膏质量问题给工程带来的不利影响，使工程质量能够得到更加有效的保证.

水泥—铁尾矿复合粉；混合水泥砂浆；试验

0 前 言

本研究利用工业废料—尾矿粉来制作水泥—粘土复合粉混合砂浆.研究的主要目的：1、找出水泥混合砂浆在某一强度下的最佳配合比；2、找出尾矿复合粉的最佳掺配比.

试验共设计80组配比，每组配比做2组试块，分别测定7天抗压强度和28天抗压强度.通过尾矿粉混合砂浆的和易性、强度来进行分析，以达到试验目的.不仅有效利用了工业废料，符合我国绿色建筑的现实要求，而且具有较佳的经济效益.

1 材料基本性能

在试验中，主要使用的原材料有粘土、水泥、砂、粉煤灰和矿渣粉等.

1.1 水泥

试验中采用水泥为张家口市通达水泥厂生产的32.5级普通硅酸盐水泥和32.5级矿渣硅酸盐水泥，水泥基本性能检测见表1.

表1 水泥的基本性能

1.2 细砂

试验用细砂基本性能检测见表2.

表2 细砂的基本性能

1.3 粘土

粘土基本性能检测见表3.

表3 粘土的基本性能

1.4 其它掺加料

试验采用赤城铁尾矿粉，做混合砂浆的外掺料，不仅充分利用了工业废料，而且能有效改善水泥混合砂浆性能.Al2O3含量为7.88%,SiO2含量72.6%，主要矿物组成为石英和绿泥石,无粘土类矿物.未磨细原粉的比表面积为360 m2/kg，粉磨后细度可增大为660 m2/kg.

2 复合粉混合砂浆配合比及试验研究

2.1 混合砂浆配合比

在做试验前对二种强度的混合砂浆做试配，以普通硅酸盐水泥32.5级、红粘土为例试做，当条件改变时可适当调整.其中，粘土膏中粘土粉与水的比例为0.53∶0.47，粘土膏满足稠度120±5 mm的要求.2.2.1 M5混合砂浆配合比设计

(1)试配强度计算

fm,0=f2+0.645σ=5.0+0.645×1.25=5.8MPa

(2)水泥用量计算

(3)粘土膏掺量计算 取QA=320Kg

QD=QA-QC=320-180=140Kg

转化成粘土复合粉总量为75 Kg

(4)砂用量：1560 Kg

(5)水用量：255 Kg

2.2.2 M7.5混合砂浆配合比设计

(1)试配强度计算

fm,0=f2+0.645σ=7.5+0.645×1.88=8.7 MPa

(2)水泥用量计算

(3)粘土膏掺量计算 取QA=320 Kg

QD=QA-QC=320-210=110Kg

转化成粘土复合粉总量为60 Kg

(4)砂用量：1560 Kg

(5)水用量：265 Kg

由试配强度可以确定混合砂浆的配和比.配合比见表4.

表4 混合砂浆配合比(单位Kg/m3)

3 试验研究

3.1 砂浆搅拌

在制作砂浆试块的过程中，采用机械搅拌，搅拌时间设定为3分钟，符合搅拌时间的最低要求.

3.2 稠度测定

稠度试验结果应按下列要求处理：

(1)取两次试验结果的算术平均值，计算值精确至1 mm；

(2)两次试验值之差如大于20 mm，则应另取砂浆搅拌后重新测定.

3.3 分层度测定

分层度试验结果应按下列要求处理：

(1)取两次试验结果的算术平均值作为该砂浆的分层度值；

(2)两次分层度试验值之差大于20 mm时，应重做试验.

稠度、分层度测定数据见表5.

表5 混合砂浆和易性

3.4 试件成型及养护

和易性测定完后，要进行试块的成型.试验共做了80组配比，每组配比做两组试块，一组用于测定7天抗压强度，一组用于测定28天抗压强度.试验中对试块采用自然养护，复合粉混合砂浆在正温度，相对湿度为60%～80%的条件下养护，而后养护7天、28天，分别测定其7天、28天抗压强度.

3.5 抗压强度测定

混合砂浆立方体试块的7天、28天强度见表6.

表6 混合砂浆立方体试块的7天、28天强度

4 混合砂浆的和易性分析

(1)影响混合砂浆和易性的因素：

流动性：影响砂浆流动性的因素，主要有胶凝材料的种类和用量，用水量以及细骨料的种类、颗粒形状、粗细程度与级配，除此之外，也与掺入的混合材料及外加剂的品种、用量有关。通常情况下，基底为多孔吸水性材料，或在干热条件下施工时，应选择流动性大的砂浆。相反，基底吸水少，或湿冷条件下施工，应选流动性小的砂浆。

保水性：保水性是指砂浆保持水分的能力。保水性不良的砂浆，使用过程中出现泌水、流浆，使砂浆与基底粘结不牢，且由于失水影响砂浆正常的粘结硬化，使砂浆的强度降低。 影响砂浆保水性的主要因素是胶凝材料种类和用量、砂的品种、细度和用水量。在砂浆中掺入石灰膏、粉煤灰等粉状混合材料，可提高砂浆的保水性。

(2)参照表5，取序号1～36组试验进行研究，这些配比为掺红粘土混合砂浆配比。由掺加红粘土做成的砂浆，根据试验测定的沉入度、分层度数据可以得出：对M5、M7.5、M10三种强度的砂浆，不论是P·O32.5还是P·S32.5的水泥，4号配比的稠度值是最大的，说明该组配比的砂浆流动性最好，该组配比对流动性来说为最佳配比；从分层度来看，4号配比的数值大都处在最大值位置，有个别值虽不处在最大值，但也处在中上值水平，这说明该组配比砂浆的保水性不好，容易产生泌水、离析现象，对砂浆强度不利，为不合理配比。5号、6号配比的砂浆分层度值相对较小，保水性较好，但其稠度值较小，流动性不佳，不利于施工等。

(3)参照表6，取序号37～72组试验进行研究，这些配比为掺黄粘土混合砂浆配比。由掺加黄粘土做成的砂浆，根据试验测定的沉入度、分层度数据可以得出：2号、3号、4号配比的稠度都不定出现了最大值，说明该几组砂浆的流动性较好，对流动性来说为最佳配比；但这几组配比对应的分层度值也较大，砂浆的保水性不好，容易产生泌水、离析现象，对保水性来说不为最好配比。当用P·O32.5配制砂浆时，5号、6号配比砂浆的分层度值较小，砂浆保水性优良，为最佳配比，但对应的稠度值较小，流动性不好；但当用P·S32.5配制时，这两组配比对应的分层度值却增大，保水性变差，而流动性有所增加。

从以上可以得出，当用黄粘土配制混合砂浆时，当粘土复合粉中粉煤灰的含量大于或等于矿渣粉的含量时，除 1号配比外，其它2号、3号、4号配比砂浆的流动性较好，对流动性来说为最佳配比；当粉煤灰的含量小于矿渣粉的含量时，5号、6号配比砂浆的流动性变差，保水性因水泥的不同而有所差别，当用普通硅酸盐水泥时保水性较好，用矿渣硅酸盐水泥时保水性变差。

(4)参照表6，取序号73～78组试验进行研究，这些配比为掺红粘土混合砂浆的附加配比。在最后做的6组附加配比中，我们用P·O32.5级和红粘土做成混合砂浆，粘土由占复合粉的60%改为70%，设计三种强度配比1、4的附加配比1′、4′，由试验结果可以得出：这6组配比的稠度值变化不大，增加或减小的量比较小，流动性与先前相比变化不明显；从分层度看，除M5P·ORC1′明显增大以外，其他值变化也不大。这说明增加粘土掺量以后，它的流动性保持优良，却没有改变其保水性，保水性仍然较差。

5 结 论

从复合粉砂浆实测强度可以看出，其实测值远大于我们试配时取的值(32.5×1.13=36.725)。砂浆强度增大，由于掺加了早强剂，或是其它的添加剂，与我们一般理解的矿渣硅酸盐不同。尾矿粉会对砂浆强度产生一定的影响，因为其会参与水泥水化作用。如果水泥用量过小，不能填补砂的空隙，就会使砂浆的稠度、分层度难以保证。而尾矿粉可以有效填补砂浆中的孔隙，提高砂浆密实度和耐久性，并使砂浆和易性满足我们的设计要求。

The Research and Development of New iron Tailing Composite Cement Mortar

ZHANGLi-guo

(Hebei iron and steel group mineral company tangshan,063000,China)

Study of cement tailings composite powder mixed mortar is unprecedented,it has great advantages:conform to the direction of the development of local materials and industrial and agricultural waste production of building materials;simple production process,low energy consumption,no pollution,is conducive to environmental protection and the cost is low;reduce the construction site of the mixing operation,reducing the labor intensity,improves the efficiency of construction;to avoid the adverse effects brought by lime paste quality problems to engineering,so that the quality of the project can be more effective guarantee.

Cement and iron tailings composite powder;mixed cement mortar;test

2016-07-16

张立国(1973-)，男，华北理工大学在职研究生，高级工程师.

TU 5

A