铁尾矿砂混凝土研究进展综述

闫 冰 李海洋

/华北理工大学

铁尾矿砂混凝土研究进展综述

闫 冰 李海洋

/华北理工大学

作为天然砂混凝土的代替品，铁尾矿砂混凝土研究是十分必要的。天然砂作为自然资源短期内不可再生，而尾矿存在巨大的风险，铁尾矿砂混凝土作为一种新型材料可以解决资源短缺和尾矿危害这两个问题。研究铁尾矿砂混凝土代替天然砂混凝土的可行性具有十分巨大的经济效益和社会效益。本文通过对国内外铁尾矿砂混凝土取代天然砂混凝土的研究进行归纳总结，并将对铁尾矿砂混凝土的研究分为三个阶段来阐述铁尾矿砂混凝土取代普通混凝土的可行性。

天然砂；尾矿；铁尾矿砂混凝土 ；研究

前言

近年来我国城市建设发展速度十分迅速，成绩举世瞩目，但在繁荣的背后隐藏着巨大的资源消耗，建筑材料的消耗量越来越大，仅2006年,我国就有80亿t以上的尾矿产生,并呈逐年增加的趋势[1]。其中天然砂的用量更是达到了20亿吨。天然砂作为一种自然资源短期不可再生，对天然砂的大量开采会严重破坏生态环境。天然砂资源的短缺的矛盾将日益严重。

与此同时，我国在进行大量的矿产开采的过程中产生了大量的尾矿，尾矿含有重金属离子和有毒物质，对农田和河流产生严重的污染。尾矿的堆积会占用农田，并且还会诱发地质灾害。因此尾矿的处理问题有亟待解决。

为了响应绿色环保、节能减排的可持续发展理念，对铁尾矿砂混凝土研究势在必行。本文通过对我国铁尾矿沙混凝土的研究进行归纳总结，将对铁尾矿砂混凝土的研究分为三个阶段来阐述铁尾矿砂混凝土取代普通混凝土的可行性。

1.铁尾矿砂混凝土研究进展

20世纪80年代以来我国开始研究铁尾矿综合利用，对铁尾矿砂作为混凝土骨料的研究近几年发展迅速。对铁尾矿砂混凝土的研究分为三个阶段：第一个阶段是对铁尾矿砂混凝土配制的研究；第二个阶段是对铁尾矿砂混凝土的基本力学性能研究；第三个阶段是对铁尾矿砂混凝土构件(比如梁、板、柱、墙)承载力的研究。

1.1 铁尾矿砂混凝土配制研究

第一个阶段对铁尾矿砂混凝土配制研究目前主要有：

2010年，徐宝华，宋姗在《尾矿砂复配在混凝土生产中的研究及应用》[2]中研究复合尾矿砂配制混凝土的耐久性能，试验表明人工砂和尾矿砂复合后的混凝土碳化深度小于天然砂，复合尾矿的耐久性能好于天然砂混凝土。

2013年，胡现良在《铁尾矿砂混凝土研究现状》[3]中研究混凝土拌合物中发现，尾矿砂的堆积密度小空隙大，这就会引起水泥用量的增加。并且混凝土拌合物的自由水会遭到铁尾矿砂的吸收，引起混凝土拌合物坍落度增加。

2015年，张凯，康洪震[4]在铁尾矿砂混凝土试配试验研究中试配C30、C40、C50 三个强度的铁尾矿砂混凝土，确定了不同水胶比混凝土强度等级。

1.2 铁尾矿砂混凝土基本力学性能研究

第二个阶段是对铁尾矿砂混凝土基本力学性能研究。

2014年，张秀芝等[5]通过检测铁尾矿砂性能发现：天然河沙混凝土的抗压强度低于铁尾矿砂混凝土；采用6:4的铁尾矿砂和机制砂时，所配制的混凝土抗压强度、体积稳定性和流动性较为接近天然河沙混凝土。

2014年，乔京生、胡现良[6]通过渗透系数法研究铁尾矿砂混凝土的抗渗性能，发现在荷载水平0.4时，抗渗性能效果最好，超过0.4时，抗渗性能将大幅度降低。

2015年，张凯、康洪震，等[7]在研究铁尾矿砂混凝土应力-应变全曲线试验得到：在强度小于C40时铁尾矿砂混凝土的应力-应变曲线与普通混凝土的基本相同，当强度大于C40时，铁尾矿砂混凝土的下降段变陡，并拟合出了强度大于C40的铁尾矿砂混凝土的应力-应变全曲线。

1.3 铁尾矿砂混凝土构件的承载力研究

第三个阶段是对铁尾矿砂混凝土构件的承载力研究。目前来说研究较少，

2014年，王光琦[8]在铁尾矿砂混凝土梁抗弯性能试验中，进行了15根铁尾矿砂混凝土梁和3根天然砂铁尾矿砂混凝土梁的抗弯性能试验，研究发现铁尾矿砂混凝土梁与天然砂混凝土抗弯性能基本相同。在抗弯性能上，可以用铁尾矿砂代替河沙做混凝土梁。

2015年，张凯[9]在铁尾矿砂短柱轴压比性能试验中制作了24根混凝土短柱，其中20根铁尾矿砂混凝土短柱和4根天然砂混凝土短柱，研究发现相同混凝土强度，铁尾矿砂约束混凝土短柱表现出和普通约束混凝土短柱相近的轴压变形性能和延性性能。

2.总结

作为天然砂混凝土替代品，铁尾矿砂混凝土研究是十分必要的，通过对铁尾矿砂混凝土性能的研究来认识铁尾矿砂混凝土取代普通混凝土的可行性。第一阶段是铁尾矿砂混凝土的配制研究，这个阶段已经十分成熟，对铁尾矿砂混凝土拌合物进行了相当充分的研究，并总结出了不同水胶比配制不同强度铁尾矿砂混凝土。第二阶段认识铁尾矿砂混凝土的基本力学性能，目前已经对铁尾矿砂混凝土的耐久性、抗渗性、抗压强度、与钢筋的锚固性能、铁尾矿砂混凝土的应力-应变全曲线进行了深入的研究，但是铁尾矿砂混凝土的物理力学性能研究内容涉及到的面很广，研究仍然不够充分，铁尾矿砂混凝土的抗拉性能、抗冻性能、抗疲劳性能等研究不足，铁尾矿砂混凝土的物理力学性能理论体系不够完善，需要进一步研究。第三阶段研究铁尾矿砂混凝土构件的承载力性能，目前已经对铁尾矿砂混凝土受弯构件和受压构件承载力进行了一小部分研究。而受拉构件和受扭构件承载力的研究仍然处于空白阶段。

铁尾矿砂混凝土的理论体系的基本构架仍然不够完善，需要投入大量的人力物力进行研究，把铁尾矿砂混凝土应用到实际工程中仍然需要很长的一步要走。

[1]闫满志 ,白丽梅 ,张云鹏 ,张锦瑞.我国铁尾矿综合利用现状问题及对策.矿业快报.2008.7

[2]胡现良.铁尾矿砂混凝土研究现状[J].工程建设与设计,2013,(7):166-169.

[3]张凯,康洪震.铁尾矿砂混凝土试配研究[J].工程技术，2015.

[4]郑艳.铁尾矿砂混凝土与钢筋粘结锚固性能研究[D].唐山：河北联合大学，2013.

[5]张秀芝,付宝华,刘俊彪,周宗辉.铁尾矿砂/机制砂制备高性能混凝土性能研究[J].混凝土：预拌混凝土，2014,3.

[6]乔京生,胡现良.轴向压力与强度对铁尾矿砂混凝土抗渗性能的影响[J].河北联合大学学报,2014,1.

[7]张凯,康洪震等.铁尾矿砂混凝土轴心受压应力-应变全曲线试验研究[J].建筑结构学报,2015.

[8]王光琦.铁尾矿砂混凝土梁抗弯性能试验研究[D].唐山：华北理工大学，2015.

[9]张凯.铁尾矿砂混凝土短柱轴压性能试验研究[D].唐山：华北理工大学，2016.

闫冰（1991-），男，汉族，硕士研究生，研究方向：结构工程。