CN103524063A

CN103524063A - 一种利用尾矿砂代替天然砂的新型混凝土配方

Info

Publication number: CN103524063A
Application number: CN201210405252.3A
Authority: CN
Inventors: 徐小梅; 符根柱; 符克智; 符廷智
Original assignee: LUOYANG FUXING PIPE INDSUTRY CO Ltd
Current assignee: LUOYANG FUXING PIPE INDSUTRY CO Ltd
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2014-01-22

Abstract

一种利用尾矿砂代替天然砂的新型混凝土配方，针对天然砂资源匮乏、尾矿处理难度较大的问题，本发明提出的解决问题的技术方案是：在制作混凝土的过程中，利用尾矿砂代替天然砂，尾矿砂取代率不大于50%，内掺至混凝土中。本发明解决了天然砂资源枯竭、尾矿处理难的问题，不但利用尾矿砂代替天然砂的混凝土与天然砂制混凝土性能相同，而且尾矿砂混凝土拓展了冶金固废资源二次利用途径，同时节约了土地，保护了水土，净化了环境，经济效益显著。

Description

一种利用尾矿砂代替天然砂的新型混凝土配方

技术领域

本发明涉及建筑材料，尤其是一种利用尾矿砂代替天然砂的新型混凝土配方。

背景技术

随着经济的发展，我国的建筑市场日益庞大，工程用集料量亦逐年攀升。在天然砂资源日益短缺的情况下，不少地方出现了建筑用砂供不应求的状况。人们或为工程所需或为利益所动，不惜毁田、毁河挖砂，破坏了宝贵的耕地和防洪堤坝。

与天然砂资源日益枯竭形成鲜明对比的是，我国矿产资源在开发过程中丢弃了大量的“废砂”、“废石”，尾矿就是其中的一种。尾矿是采矿企业在分选出所需的有益成分后排出的废弃物。截止2006年，我国的尾矿储量就已达取80亿吨以上，并且还在以每年约6亿吨的速度递增。这些日积月累的尾矿不仅占用大量土地、破坏土壤、淤塞河道，而且二次扬尘还会污染环境。此外，堆放尾矿的尾矿库的管理、维护等运行费用也很大。

发明内容

针对天然砂资源匮乏、尾矿处理难度较大的问题，本发明提出的解决问题的技术方案是：在制作混凝土的过程中，利用尾矿砂代替天然砂，尾矿砂取代率不大于50%，内掺至混凝土中。

本发明的有益效果是：解决了天然砂资源枯竭、尾矿处理难的问题，不但利用尾矿砂代替天然砂的混凝土与天然砂制混凝土性能相同，而且尾矿砂混凝土拓展了冶金固废资源二次利用途径，同时节约了土地，保护了水土，净化了环境，经济效益显著。

附图说明

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。

图1为不同取代率是尾矿砂混凝土的7d抗压强度；图2为不同取代率时尾矿砂混凝土的28d抗压强度；图3为混凝土抗氯离子渗透性能。

具体实施方式

以C20、C30、C40三个强度等级的泵送混凝土为例。

在C20、C30、C40三个强度等级的泵送混凝土中，每一个强度等级的混凝土均分别采用表1中事先调和好的混合砂配制，矿渣微粉以20%的比率内掺，等量取代水泥。考虑到混凝土的可泵性和商品混凝土在运输过程中的坍落度经时损失，在保持水胶比不变，砂率也不变的情况下，通过调整用水量，保持同一强度等级的混凝土在不同的尾矿砂取代率时的坍落度不变。为了改善混凝土的可泵性，以外掺法掺入15%的粉煤灰，并掺入1%的外加剂。混凝土的具体配合比见表2，其中，A0、B0、C0为基准混凝土。

表1：混合砂筛分实验结果。

2.结果分析。

2.1 尾矿砂混凝土拌合物的和易性按照表2配合比，试拌了不同取代率下的尾矿砂混凝土，测得的拌合物和易性见表3。

表2：混凝土配合比。

表3：混凝土拌合物的和易性。

由表3可见，在尾矿砂取代率不大于50%时，各强度等级尾矿砂混凝土拌合物的和易性与基准混凝土相当，都符合施工要求。也就是说，在不太高的取代率下，尾矿砂不会劣化混凝土的工作性。但取代率达到60%时，各强度等级混凝土的和易性均较差。

造成以上结果的原因是：①由于生成条件和表面特征各异，尾矿砂的颗粒级配和粗细程度等关键技术指标波动较大，故尾矿砂混凝土拌合物的粘聚性与保水性往往不如天然砂。但由于本试验尾矿砂混凝土中掺表3混凝土拌合物的和易性入了矿渣微粉和粉煤灰等磨细矿物掺合料，使得混凝土拌合物浆体丰富，浆体一集料比增大，充分保证了粗集料被浆体包裹而不外露，增强了混凝土拌合物的粘聚性。同时，矿渣微粉和粉煤灰具有微集料效应，其微细颗粒填充于水泥颗粒之中，提高了混凝土胶凝体系的密实性，形成的丰富浆体又能保证集料间的空隙被密实填充，提高了混凝土内部结构的密实性，有效地堵截了混凝土内的泌水通道，减少了混凝土的泌水现象，改善了混凝土的保水性。所以，在不大于50%的取代率下，尾矿砂混凝土拌合物的和易性较好。②由表3可知，由于选用的尾矿砂颗粒较细，大掺量时会造成细集料的细度模数急剧下降，整体颗粒偏细，细集料表面积增大，混凝土达到相同流动性的用水量也要增加。从表2的配合比也可看出，随着尾矿砂取代率的增大，各强度等级混凝土在相同坍落度时的用水量也逐渐增大，造成混凝土拌合物泌水，粘聚性变差。同时，尾矿砂多棱角、表面粗燥，不如天然砂光滑，大掺量时细集料间摩擦力较大，为达到相同的流动性，在细集料间起润滑作用的水泥浆量也要增多，造成了流浆现象，使混凝土拌合物泌水且粘聚性变差。所以，取代率达到60%时，各强度等级混凝土的粘壁性和保水性均较差。

2.2尾矿砂混凝土的强度：强度是混凝土最重要的力学性能，尾矿砂混凝土强度的高低直接影响尾矿砂在混凝土中的推广与应用。以表2中的混凝土配合比， C20、C30、C40三个强度等级的混凝土，并测定了各强度等级混凝土在不同尾矿砂取代率时的7d和28d立方体抗压强度，结果见图1和图2。

由图1和图2可知，各强度等级混凝土在30%～60%尾矿砂取代率时，其7d和28d强度与基准混凝土相当，有的甚至还略高于基准混凝土，都能达到配制强度的要求。所以，尾矿砂以适当的比率取代天然砂配制的尾矿砂混凝土强度完全能满足设计要求。其实从外观看，尾矿砂表面粗糙、多棱角，与水泥浆的界面粘结力会高于表面光滑的天然砂，这对混凝土强度无疑是有利的。同时，尾矿砂里还含有少量的石粉，可起到微集料效应，能填充混凝土结构内部的孔隙，提高混凝土密实度，对混凝土强度也是有利的。

2.3 尾矿砂混凝土的抗氯离子渗透性能：氯离子会加速钢筋的锈蚀，尾矿砂的掺入是否会降低混凝土的抗氯离子渗透性能，根据ASTMC 1202-2007《混凝土抗氯离子渗透能力的电气指示标准试验方泫》，分别取各强度等级的基准混凝土，即编号为A0和A3、B0的混凝土与取代率为50%的尾矿砂混凝土，即编号为B3、C0和C3的混凝土进行了对比试验，试验结果见图3。

由图3可见，各强度等级的尾矿砂混凝土与对应的基准混凝土通过的电量相当，即两者抗氯离子渗透能力相近。尾矿砂并没有使混凝土的抗氯离子渗透能力下降。

Claims

1.一种利用尾矿砂代替天然砂的新型混凝土配方，其特征是：在制作混凝土的过程中，利用尾矿砂代替天然砂，尾矿砂取代率不大于50%，内掺至混凝土中。