CN105036621A - 一种特细铁尾矿混合砂高强混凝土 - Google Patents

一种特细铁尾矿混合砂高强混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种特细铁尾矿混合砂高强混凝土,属于铁尾矿资源综合利用技术领域。该高强混凝土由52.5级水泥、铁尾矿混合砂、碎石、掺合料、混凝土用聚羧酸高效减水剂以及水组成;各组成的质量百分比为:52.5级水泥15%~19%,铁尾矿混合砂20%~27%,碎石44%~50%,掺合料4%~8%,水6.9%~8.1%,混凝土用聚羧酸高效减水剂为所述水泥与所述掺合料质量之和的0.8%~1.5%,该高强混凝土的强度等级为C60~C80。本发明的应用推广能够减少铁尾矿对环境的污染,降低天然砂的开采量和开采能耗,降低混凝土生产成本,本发明具有明显的经济社会效益。

Description

_种特细铁尾矿混合砂局强混凝土
技术领域
[0001] 本发明属于铁尾矿资源综合利用技术领域,具体涉及一种特细铁尾矿与机制砂组 成混合砂作为细骨料制备的高强混凝土。
背景技术
[0002] 改革开放以来,我国已成为世界上最大的建设市场,用砂量逐年攀升,长期的开 采,导致天然砂资源逐步枯竭,寻找新的砂资源,降低混凝土成本已刻不容缓,所以必须寻 找适宜的代砂材料。铁尾矿大多属于特细砂,具有比表面积大、石粉含量大等特点,不宜单 独作为细集料配制铁尾矿混凝土;铁尾矿现在的主要利用途径是生产建筑中砂。建筑中砂 生产过程是将铁尾矿中的粗颗粒筛选出来作为建筑中砂,然后将剩下的细颗粒再排放到尾 矿库中,由于铁尾矿粒径大部分在1mm以下,符合建筑中砂范围的粗颗粒很少,大部分铁尾 矿仍然要排放到尾矿库中存放,目前铁尾矿利用率不到5%。
[0003] 为了提高铁尾矿砂的利用率,采用铁尾矿特细砂与机制砂混合搭配成II区中砂 作为细集料配制混凝土。混合砂可以克服铁尾矿砂细度模数偏细、机制砂颗粒粗糙的缺点, 采用二者混合,可以优化颗粒分布,这样的混合砂应满足混凝土对建筑用砂的各项技术要 求。使用铁尾矿混合砂配制混凝土,技术关键是混合砂粗细砂混合比例的确定;采用不同混 合比例的混合砂进行筛分分析和混凝土试验,保证达到优良的工作性能、力学性能,优选出 最佳的混合比例,使混凝土体系中各个颗粒级配分布合理;其混合比例可按照混凝土工作 性要求、混合砂细度模数等要求调整,以满足不同强度等级的混凝土。搭配使用聚羧酸高效 减水剂和粉煤灰、矿渣粉、超细硅灰等矿物掺和料,优化铁尾矿特细砂和机制砂混合比例配 制低水胶比、大坍落度高强度混凝土是完全可行的。
[0004] 近年来,国家相继落实了减免资源税费等一系列优惠政策,引导和鼓励社会和企 业资金投入尾矿等资源的利用开发项目,并积极支持企业开展技术攻关,进行技术改造,加 强尾矿综合利用的技术创新,研发先进技术、先进设备、先进工艺,加快相关研究成果转化。 用尾矿取代天然砂具有明显的社会和经济效益,是国家鼓励的技术攻关项目,将成为建筑 业发展的必然趋势。在铁尾矿应用方面有许多技术。作为建筑材料大部分是用来制备蒸压 加气混凝土砌块、发泡空心砖、轻质墙体材料和路基填料等。中国专利CN103964772A中公 开的铁尾矿高强混凝土中铁尾矿砂的细度模数为1. 9~2. 6,不属于特细砂,铁尾矿砂取代 天然中砂的重量百分比即铁尾矿砂占混合砂总重量的百分比为60%~70%,而本发明中 所述铁尾矿特细砂的细度模数为1. 5~0. 7,属于特细砂,铁尾矿混合砂为铁尾矿特细砂 与机制砂混合,且铁尾矿特细砂占混合砂质量的40%~60%。中国专利CN101182141A公 开一种以铁尾矿为主要原料制备胶凝材料和以铁尾矿为细骨料制备细骨料,其配比与本发 明有本质区别。
发明内容
[0005] 本发明的目的是开发利用铁尾矿特细砂,提供一种特细铁尾矿混合砂高强混凝 土。本发明奖铁尾矿特细砂与机制砂组成混合砂作为细骨料制备高强混凝土,本发明能够 减少铁尾矿对环境的污染,降低天然砂的开采量和开采能耗,降低混凝土生产成本,具有明 显的经济社会效益。
[0006] 本发明所提供的一种特细铁尾矿混合砂高强混凝土的组份具体如下:52. 5级水 泥、铁尾矿混合砂、碎石、掺合料、混凝土用聚羧酸高效减水剂以及水;该高强混凝土各组 份配合比按质量百分比为:52. 5级水泥:15 %~19 %,铁尾矿混合砂:20 %~27%,碎石: 44%~50 %,掺合料:4%~8 %,水:6. 9 %~8. 1 %,混凝土用聚羧酸高效减水剂为所述水 泥与所述掺合料质量之和的〇. 8%~1. 5%。该特细铁尾矿混合砂高强混凝土的强度等级 为C60-C80。
[0007] 铁尾矿混合砂为铁尾矿特细砂和机制砂组合成的混合砂,混合砂的细度模数为 2. 3~3. 0,混合砂中石粉的质量含量< 5. 0% ;铁尾矿特细砂的细度模数为1. 5~0. 7,铁 尾矿特细砂中石粉的质量含量< 10. 〇%;机制砂的细度模数为3. 1~3. 7,机制砂中石粉质 量含量< 5. 0 %。铁尾矿混合砂中铁尾矿特细砂为铁尾矿混合砂质量的40 %~60 %。
[0008] 掺合料为粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰中的任一种或者复合料。
[0009] 铁尾矿混合砂中铁尾矿特细砂占混合砂掺入质量比为40 %~60%,具体如下表 所述:
[0010] 混合砂中铁尾矿砂和机制砂掺入比例
[0011]
Figure CN105036621AD00041
[0012] 本发明具有以下技术特点:
[0013] (1)开发利用铁矿尾矿不仅减少了开采天然砂对生态环境的破坏,而且减少了铁 矿尾矿本身对环境的破坏,变废为宝,实现资源二次利用,完全符合可持续发展、实现循环 经济的基本国策,具有显著的社会效益。
[0014] (2)开发利用铁矿尾矿还可以大大降低混凝土成本,产生可观的经济效益。
[0015] (3)按国家对资源综合利用的税收政策,使用采矿废石、选矿尾矿达到30%的企 业,还可以享受免收增值税的优惠政策,效益更加明显。
[0016] (4)可持续发展,既可满足当代人的需求,又不危害后代人满足需要的能力。
具体实施方式
[0017] 本发明所提供的一种特细铁尾矿混合砂高强混凝土的配制中使用聚羧酸高效减 水剂以及优质矿物掺和料(如超细硅灰、粉煤灰、矿渣粉等)的复配技术;砂石级配的合理 调整,达到整个混凝土体系最密实、用水量最小;水胶比控制在〇. 40以下,通过优化铁尾矿 特细砂和机制砂混合比例配制C60-C80高强混凝土。本发明实施例1一3所提供的高强混 凝土的原料各组分占单方混凝土比重见表1。
[0018] 表1高强混凝土各组分占单方混凝土比重(kg/m3)
[0019]
Figure CN105036621AD00051
[0020] 配制C60-C80高性能混凝土需使用中砂,然而马鞍山地区大多数是天然细砂。马 鞍山南山矿选矿后的尾矿颗粒形状多棱角,属多面立方体,在硬化混凝土中有非常好的咬 合力,其质量完全符合JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的技术要求, 但由于尾矿本身在颗粒形态、粒度分布等方面的先天不足,为保证混凝土的和易性,可将铁 尾矿和机制砂按一定比例搭配成中砂,可以克服铁尾矿砂细度模数偏细、机制砂颗粒粗糙 的缺点,采用二者混合,可以优化颗粒分布,从而满足混凝土对建筑用砂的各项技术要求。 本发明实施例1一3所提供的高强混凝土中的混合砂中的铁尾矿砂和机制砂掺入质量比见 表2。
[0021] 表2混合砂中的铁尾矿砂和机制砂掺入质量比
[0022]
Figure CN105036621AD00052
[0023] 本发明实施例1一3所提供的高强混凝土,工作性指标满足坍落度>210_、扩展度 >550mm混凝土 28天龄期抗压强度达到68~90MPa,其它各龄期强度符合C60~C80的强 度要求。本发明实施例1一3所提供的高强混凝土的工作性能和抗压强度的测试结果见表 3〇
[0024] 表3高强混凝土的工作性能和抗压强度
[0025]
Figure CN105036621AD00053
[0026] 用特细铁尾矿混合砂配制C60-C80高强混凝土试件,检测其抗冻性能、氯离子渗 透性能和干缩性能,探寻铁尾矿高强混凝土微结构的控制及影响其结构耐久性的关键因 素,见表4-6。
[0027] 表4高强混凝土试件抗冻性能试验结果
[0028]
Figure CN105036621AD00061
[0034] 耐久性试验结果分析:
[0035] (1)提高抗冻性及抗渗性。以特细铁尾矿混合砂配制的C60-C80混凝土,由于铁 尾矿中含有5-10%的石粉微粒,使尾矿砂混凝土具有良好的保水性,便于振捣成形,和易性 好。石粉微粒填实了混凝土中的空隙,减少有害大孔数目,明显改善混凝土的孔径大小及分 布,强化了水泥浆体一集料的界面结构,从而增强了水泥与骨料间的密实性,提高了混凝土 的抗冻性及抗渗性。
[0036] (2)收缩性能相当。对于尾矿中的石粉,通过大量的试验表明,当亚甲蓝试验MB值 不大于1. 4时,粉料的主体是石粉,可以填充混凝土中的结构孔隙,优化孔结构,起到微集 料效应,并且与水泥基材料相容性良好,对混凝土的密实性及强度有利。同时,大量的试验 研究表明,MB值小于1. 4,含泥量小于7%时,混凝土收缩无明显增大。

Claims (4)

1. 一种特细铁尾矿混合砂高强混凝土,其特征在于所述高强混凝土的组份为:52. 5级 水泥、铁尾矿混合砂、碎石、掺合料、混凝土用聚羧酸高效减水剂以及水;所述各组份的质 量百分比是:所述52. 5级水泥:15%~19%,所述铁尾矿混合砂:20%~27%,所述碎石: 44%~50 %,所述掺合料:4%~8 %,所述水:6. 9 %~8. 1 %,所述混凝土用聚羧酸高效减 水剂为所述52. 5级水泥与所述掺合料质量之和的0. 8%~1. 5%。
2. 根据权利要求1所述一种特细铁尾矿混合砂高强混凝土,其特征在于所述铁尾矿混 合砂为铁尾矿特细砂和机制砂组合成的混合砂,所述混合砂的细度模数为2. 3~3. 0,所述 混合砂中石粉的质量含量< 5. 0% ;所述铁尾矿特细砂的细度模数为1. 5~0. 7,所述铁尾 矿特细砂中石粉的质量含量< 10. 〇%;所述机制砂的细度模数为3. 1~3. 7,所述机制砂中 石粉质量含量< 5. 0%。
3. 根据权利要求2所述一种特细铁尾矿混合砂高强混凝土,其特征在于所述铁尾矿混 合砂中所述铁尾矿特细砂为所述铁尾矿混合砂质量的40%~60%。
4. 根据权利要求1所述一种特细铁尾矿混合砂高强混凝土,其特征在于所述掺合料为 粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰中的任一种或任两种以上的复合料。
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