尾礦砂對(duì)水泥膠砂性能影響的試驗(yàn)

王夢(mèng)賽，徐國強(qiáng)，張靜，楊航，唐佳穎

（河北聯(lián)合大學(xué) 建筑工程學(xué)院，河北省地震工程研究中心，河北 唐山063009）

0 引 言

隨著我國基本建設(shè)日益發(fā)展的需要，已經(jīng)有越來越多的地區(qū)出現(xiàn)了天然砂資源匱乏的現(xiàn)象，對(duì)天然砂的超量開采已對(duì)農(nóng)田、河道造成了嚴(yán)重破壞，尋找替代天然砂的資源勢(shì)在必行［1］。在國內(nèi)，據(jù)統(tǒng)計(jì)1949年到2007年期間，鐵尾礦砂的排放量50多億噸［2］。根據(jù)《鐵銅尾礦資源調(diào)查評(píng)價(jià)》報(bào)道，1949年到2009年期間，鐵尾礦砂的排放量已經(jīng)達(dá)到62億噸，僅僅在2009年，尾礦砂的排放量就已經(jīng)達(dá)到了5.5億噸［3］。我國現(xiàn)有8 000多個(gè)國營礦山和11萬多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體礦山，年排出的尾礦量高達(dá)5億t以上，其中鐵礦山年排放量達(dá)1.5億t，占入選鐵礦石量的60%左右［4］。因此，鐵尾礦的治理和開發(fā)利用成為了當(dāng)今我國亟需解決的問題。尾礦作為二次資源已受到世界各國的重視，在國外，如日本、德國鐵尾礦基本得到全部利用；前蘇聯(lián)、美國、加拿大等國也都非常重視鐵尾礦的開發(fā)利用［5］。我國在鐵尾礦開發(fā)利用方面也取得了一些進(jìn)展和成果，但利用率很低，不能從根本上解決尾礦帶來的負(fù)面問題。本分將經(jīng)過加工處理過的尾礦砂替代天然砂，研究尾礦砂摻量對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度、抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響，探討尾礦砂替代天然砂用于砂漿的可行性。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原材料

1.1.1 水泥

唐山市冀東水泥廠生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥，水泥的主要性能指標(biāo)見表1。

表1 水泥的主要性能指標(biāo)

1.1.2 砂

試驗(yàn)所用天然砂為遷安河砂，細(xì)度模數(shù)為2.11，尾礦砂為遷安鐵尾礦經(jīng)過篩分處理后的人工砂，細(xì)度模數(shù)為2.75。

1.1.3 水

自來水。

1.2 試驗(yàn)方法

試件規(guī)格為40mm×40mm×160mm棱柱體，試件成型后帶模在濕氣中養(yǎng)護(hù)24h，而后脫模放入水中養(yǎng)護(hù)至標(biāo)準(zhǔn)齡期進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。水泥膠砂抗折、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)按照《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》（GB／T 17671－1999）規(guī)定進(jìn)行，并測(cè)試件的3d、7d和28d的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 尾礦砂對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度的影響研究

當(dāng)采用P.O32.5水泥時(shí)，尾礦砂對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度的影響見表2和圖1。

表2 尾礦砂摻量對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度的影響（P.O32.5）

圖1 尾礦砂摻量對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度的影響（P.O32.5）

從表2和圖1可以看出，在采用P.O32.5水泥的情況下，當(dāng)水泥、砂和用水量不變時(shí)，隨著尾礦砂替代天然砂比例的增加，水泥膠砂流動(dòng)度逐漸增大，流動(dòng)度由110mm增加到150mm，增加了36%，這說明尾礦砂的摻入可以提高水泥膠砂的流動(dòng)度。

當(dāng)采用P.O42.5水泥時(shí)，尾礦砂對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度的影響見表3和圖2。

從表3和圖2可以看出，在采用P.O42.5水泥的情況下，當(dāng)水泥、砂和用水量不變時(shí)，隨著尾礦砂替代天然砂比例的增加，水泥膠砂流動(dòng)度逐漸增大，流動(dòng)度由120mm增加到170mm，增加了42%，這說明尾礦砂的摻入可以提高水泥膠砂的流動(dòng)度。

2.2 尾礦砂對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的影響研究

當(dāng)采用P.O32.5水泥時(shí)，尾礦砂對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的影響見表4、圖3和圖4。

表3 尾礦砂摻量對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度的影響（P.O42.5）

圖2 尾礦砂摻量對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度的影響（P.O42.5）

表4 尾礦砂摻量對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的影響（P.O32.5）

圖3 尾礦砂摻量對(duì)水泥膠砂抗折強(qiáng)度影響（P.O32.5）

圖4 尾礦砂摻量對(duì)水泥膠砂抗壓強(qiáng)度影響（P.O32.5）

從圖3和圖4可以看出，在采用P.O32.5水泥的情況下，當(dāng)水泥、砂和用水量不變時(shí)，隨著尾礦砂替代天然砂比例的增加，水泥膠砂3d抗折和抗壓強(qiáng)度有所降低，7d抗折和抗壓強(qiáng)度變化不大，而28d抗折和抗壓強(qiáng)度逐漸增加。

當(dāng)采用P.O42.5水泥時(shí)，尾礦砂對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的影響見表5、圖5和圖6。

表5 尾礦砂摻量對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的影響（P.O42.5）

圖5 尾礦砂摻量對(duì)水泥膠砂抗折強(qiáng)度影響（P.O42.5）

圖6 尾礦砂摻量對(duì)水泥膠砂抗壓強(qiáng)度影響（P.O42.5）

從圖5和圖6可以看出，在采用P.O42.5水泥的情況下，當(dāng)水泥、砂和用水量不變時(shí)，隨著尾礦砂替代天然砂比例的增加，水泥膠砂3d抗折和抗壓強(qiáng)度略有降低，7d抗折和抗壓強(qiáng)度略有增加，而28d抗折和抗壓強(qiáng)度逐漸增加。

3 結(jié) 論

（1）當(dāng)采用P.O32.5水泥，且水泥、砂和用水量不變時(shí)，隨著尾礦砂替代天然砂比例的增加，水泥膠砂流動(dòng)度逐漸增大，流動(dòng)度由110mm增加到150mm。

（2）當(dāng)采用P.O42.5水泥，且水泥、砂和用水量不變時(shí)，隨著尾礦砂替代天然砂比例的增加，水泥膠砂流動(dòng)度逐漸增大，流動(dòng)度由120mm增加到170mm。

（3）當(dāng)采用P.O32.5水泥，且水泥、砂和用水量不變時(shí)，隨著尾礦砂替代天然砂比例的增加，水泥膠砂3d抗折和抗壓強(qiáng)度有所降低，7d抗折和抗壓強(qiáng)度變化不大，而28d抗折和抗壓強(qiáng)度逐漸增加。

（4）當(dāng)采用P.O42.5水泥，且水泥、砂和用水量不變時(shí)，隨著尾礦砂替代天然砂比例的增加，水泥膠砂3d抗折和抗壓強(qiáng)度略有降低，7d抗折和抗壓強(qiáng)度略有增加，而28d抗折和抗壓強(qiáng)度逐漸增加。

［1］ 劉治寧，馬傳高，馬穎.尾礦砂在混凝土中的應(yīng)用［J］.商品混凝土，2013，（7）：42－43.

［2］ 陳甲斌，賈文龍，余良輝.鐵礦尾礦資源調(diào)查及評(píng)價(jià)［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2010，30（3）：60－63.

［3］ 朱欣然.鐵尾礦資源開發(fā)利用經(jīng)濟(jì)分析［D］.北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2010.

［4］ 張錦瑞，王偉之，李富平，等.金屬礦山尾礦綜合利用與資源化［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

［5］ 程琳琳，朱申紅.國內(nèi)外尾礦綜合利用淺析［J］.中國資源綜合利用，2005（11）：30－32.