CN107352899A - 一种利用铁尾矿砂配制的cs20喷射钢纤维混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土，各组分及其重量百分比为：水泥用量：10～14％；硅粉用量：1.4～1.8％；粉煤灰用量：2.8～3.8％；碎石用量：28～36％；铁尾矿砂用量：36～42％；钢纤维用量：1.2～2％；水用量：8～9％；聚羧酸减水剂用量：0.04～0.08％；速凝剂用量：1.2～1.4％。本发明利用铁尾矿砂100％替代天然河砂，能够有效降低天然河砂的过度开采，并结合铁矿区的地域优势，最大限度地消耗铁尾矿砂等矿山废弃物。同时由于采用了钢纤维，显著地提高了混凝土的抗拉强度、抗折强度和附着力，结构的韧性也大大提高。

Description

一种利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，尤其涉及一种利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土。
背景技术
C20喷射混凝土主要应用在隧道、井矿巷道开凿之后以及道路护坡表面的处置。由于素混凝土本身抗拉强度比较低，一般在喷射C20混凝土前在表面固定一张钢丝网，然后喷射50mm-100mm的C20混凝土进行临时加固，将开凿面完全覆盖，保证不会发生泥土及碎石等的掉落，再进行下一步永久性加固。但是由于钢丝网孔眼比较细密，容易使衬砌产生脱空现象，同时由于在喷射混凝土前需要人工挂网，存在不安全隐患。
铁尾矿砂是金属或非金属矿山开采出的矿石，经选厂选出有价值的精矿后产生粒径比较小的砂一样的“废渣”，叫做尾矿砂。这些尾矿砂每年产生的数量很大(以亿吨计)，需要大量的土地来堆放，长时间堆放不仅造成土地资源的浪费，甚至会大面积覆没农田，淤塞河道，造成严重的环境污染。
因此，综合利用铁尾矿砂，既可节约成本(节约10％以上)，又可消耗掉大量的尾矿砂，减少环境污染，获得很大的经济效益和社会效益。
现有研究论文中开展了大量C20普通河砂钢纤维喷射混凝土的制备工艺和性能研究成果。由于河砂颗粒长期在水流冲刷下呈球形体，而铁尾矿砂颗粒因机械力作用呈现尖锐棱角的不规则体，另外，河砂颗粒粒径大于铁尾矿砂粒径，致使比表面积小于铁尾矿砂。这就导致：制备CS20铁尾矿砂喷射钢纤维混凝土的胶凝材料用量和需水量要多于C20普通河砂钢纤维喷射混凝土，才能满足喷射混凝土的施工技术要求。
综上所述，目前尚无CS20铁尾矿砂喷射钢纤维混凝土的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种力学性能、变形性能及耐久性方面完全达到了利用天然砂配置的利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土。
本发明是利用普通硅酸盐水泥、硅粉、粉煤灰、碎石、铁尾矿砂、钢纤维、减水剂、水和速凝剂按一定比例制备而成。
本发明的一种利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土，各组分及其重量百分比为：水泥用量：10～14％；硅粉用量：1.4～1.8％；粉煤灰用量：2.8～3.8％；碎石用量：28～36％；铁尾矿砂用量：36～42％；钢纤维用量：1.2～2％；水用量：8～9％；聚羧酸减水剂用量：0.04～0.08％；速凝剂用量：1.2～1.4％。
优选地，所述的水泥为PO42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间为50min，终凝时间为625min(水温15℃)，比表面积为321m2/kg。
优选地，所述的硅粉采用埃肯国际贸易(上海)有限公司生产的硅粉，平均粒径为0.1mm，比表面积21000m2/kg，其中SiO2含量大于90％，含水率小于2％。
所述的粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，细度为18，烧失量为6.8。
所述的碎石优选地为辽阳采石厂，为瓜米石，石灰石材质，最大粒径为10mm，5～10mm级配。
所述的铁尾矿砂优选地为辽阳铁尾矿，粒径均小于2mm。
所述的钢纤维采用剪切波浪型钢纤维，规格为30mm×0.8mm(长度×直径)，长径比均为37.5，抗拉强度≥600MPa。
所述的减水剂优选地为辽宁省建科院研制，为聚羧酸系高效减水剂，减水率大于25％。
所述的速凝剂优选地为沈阳鼎泰混凝土外加剂厂生产，为DT型水泥速凝剂。
本发明的优点是：本发明利用铁尾矿砂100％替代天然河砂，能够有效降低天然河砂的过度开采，并结合铁矿区的地域优势，最大限度地消耗铁尾矿砂等矿山废弃物。同时由于采用了钢纤维，显著地提高了混凝土的抗拉强度、抗折强度和附着力，结构的韧性也大大提高；有效降低铁矿巷道支护工程造价，可广泛应用于隧道、井矿巷道开凿之后以及道路护坡表面的处置。为企业节省安全维护费用，提升企业利润空间。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土是由普通硅酸盐水泥、硅粉、粉煤灰、碎石、铁尾矿砂、钢纤维、减水剂和水按一定比例制备而且成的。制备方法采用湿喷制备工艺，其方法：碎石+砂子+水泥+硅粉+75％水——拌合不少于30秒——减水剂+25％水——拌合时间不少于30秒。另外，速凝剂在喷头处和拌合料混合。
制备利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土各组分有重量百分比如下：
其中对比例采用C20普通河砂钢纤维喷射混凝土。
CS20铁尾矿砂喷射钢纤维混凝土与C20普通河砂钢纤维喷射混凝土性能比较
注：对比例1：现有C20河砂钢纤维喷射混凝土性能指标；对比例2：将对比例1中河砂直接用铁尾矿砂替代后喷射混凝土性能指标；
通过本发明的喷射纤维混凝土与素混凝土的对比实验可以看出：喷射纤维混凝土试件在荷载作用下出现裂缝后，其宽度随着荷载的增加而扩大，达到最大荷载后，随着裂缝宽度的继续扩大而出现缓慢卸载的现象，其破坏的荷载挠度曲线与钢筋混凝土相似。说明喷射钢纤维混凝土较普通喷射混凝土具有更好的抗裂和韧性，体现了喷射钢纤维混凝土良好的抗变形能力。因此在CS20喷射钢纤维混凝土之前不需要再挂钢筋网，其抗拉强度、抗折强度和附着力，结构的韧性也大大提高，同时还提高施工的安全性，相同工况下可减少喷射混凝土的厚度，提高了经济性能。

Claims (9)

1.一种利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土，各组分及其重量百分比为：水泥用量：10～14％；硅粉用量：1.4～1.8％；粉煤灰用量：2.8～3.8％；碎石用量：28～36％；铁尾矿砂用量：36～42％；钢纤维用量：1.2～2％；水用量：8～9％；聚羧酸减水剂用量：0.04～0.08％；速凝剂用量：1.2～1.4％。
2.根据权利要求1所述的利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土，其特征在于所述的水泥为PO42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间为50min，终凝时间为625min(水温15℃)，比表面积为321m2/kg。
3.根据权利要求1所述的利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土，其特征在于所述的硅粉平均粒径为0.1mm，比表面积21000m2/kg，其中SiO2含量大于90％，含水率小于2％。
4.根据权利要求1所述的利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土，其特征在于所述的粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，细度为18，烧失量为6.8。
5.根据权利要求1所述的利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土，其特征在于所述的碎石为瓜米石，石灰石材质，最大粒径为10mm，5～10mm级配。
6.根据权利要求1所述的利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土，其特征在于所述的铁尾矿砂粒径均小于2mm。
7.根据权利要求1所述的利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土，其特征在于所述的钢纤维采用剪切波浪型钢纤维，规格为30mm×0.8mm(长度×直径)，长径比均为37.5，抗拉强度≥600MPa。
8.根据权利要求1所述的利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土，其特征在于所述的减水剂为聚羧酸系高效减水剂，减水率大于25％。
9.根据权利要求1所述的利用铁尾矿砂配制的CS20喷射钢纤维混凝土，其特征在于所述的速凝剂为DT型水泥速凝剂。
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