浅谈尾矿 粉应用混凝土研究

浅谈尾矿 粉应用混凝土研究

李军

深圳市 港龙混凝土有限公司 深圳 518083

【摘要】目前碎石加工时产生的尾矿粉，利用率极低，大部分堆放着，地球资源紧缺的今天，这样造成浪费资源。为此我们应该充分利用好各种资源，可以把尾矿粉当作混合材应用于混凝土中。经过试验尾矿粉用于混凝土中代替部分砂子明显改善混凝土和易性，尤其对低强度等级的混凝土和易性改善更加明显；且能够提高强度，抗渗等耐久性指标。用尾矿粉代替部分砂子还能够降低混凝土单方成本。

【关键词】尾矿粉；混凝土；和易性

1前言

随着工程建设的快速发展，混凝土的需求量也越来越大。而作为混凝土的混合材碎石加工产生的尾矿粉由于难于利用，一部分用于沥青混凝土填充料或者工程回填，大部分常年堆放，利用率极低。而尾矿粉小于0.15mm的微粉含量比较多，用于混凝土中，提高了混凝土中细粉组成含量，改善混凝土和易性，提高强度、抗渗等耐久性指标，对低强度等级的混凝土尤为重要。这样不仅可以解决尾矿粉难利用的问题，还可以降低混凝土的单方成本为公司创造更大的财富，对于走可持性发展道路具有十分重要的意义。

2研究方法

试验分析尾矿粉颗粒级配；研究尾矿粉代替部分砂子应用于混凝土中的可行性；选择尾矿粉代替砂子的最佳掺量去验证常用强度等级的混凝土，检验其用于实际生产的可行性。

3分析尾矿粉颗粒级配

根据《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》检验尾矿粉的颗粒级配见表一。发现尾矿粉颗粒级配不符合天然砂Ⅰ区指标要求，细度模数较大3.0接近粗砂要求。大于5mm颗粒和小于0.15mm微粉比较多，分别占6.2%、14.4%。虽然尾矿粉颗粒级配差，不符合砂子颗粒级配要求，但是跟砂子混合用可以改善细骨料颗粒级配，调节细度模数；且小于0.15mm微粉含量增加相当于粉料总体增加，对改善砼粘聚性、保水性、流动性有很大帮助。使砼硬化结构更加密实。

表一尾矿粉颗粒级配

4研究尾矿粉代替部分砂子用于混凝土中的可行性。

4.1主要原材料

水泥：华润肇庆P.O 42.5 ，28天强度49.0Mpa；

粉煤灰：河源电厂F类Ⅱ级，活性75%；

矿粉：唐山盾石S95级，活性105%；

砂子：东莞水洗砂，细度2.6

碎石：惠州5-25mm、5-10mm,压碎指标10.2%；

尾矿粉：惠州

外加剂：深圳五山WS-PC聚羧酸高性能减水剂，密度1.028 g/cm³、固含量12.0%；

4.2.1尾矿粉代替部分砂子用于混凝土中的性能

以C30常用混凝土配合比做试验研究，尾矿粉按照细骨料掺量0-50%见表二，进行混凝土工作性及强度等性能试验对比见表三。

表二 C30掺尾矿粉的配合比

表三C30掺尾矿粉混凝土性能

4.2.2试验结果分析

（1）通过试配发现，随着尾矿粉掺量增加，5-10mm碎石相应的减少，掺量越大减少的越多。这是因为尾矿粉含有大量的5-10mm的颗粒，掺量越大5-10mm的颗粒所占的比例就越大，所以5-10mm的碎石也相应的减少才能保持实际砂率不变。而对外加剂影响比较小，随着尾矿粉掺量的增加，外加剂掺量相应的增加0.1-0.3%，说明适当的尾矿粉吸附外加剂少，是正常的调整范围。而当尾矿粉掺量超过适当的掺量就会造成细粉料过多，影响混凝土粘稠性变大，流动性变差，且吸附的外加剂就比较多，经时损失也会变大。

（2）混凝土和易性随着尾矿粉的增加，大大改善保水性、粘聚性、流动性。基准未掺粗尾矿粉的出机有轻微泌水，包裹性也不太好。但掺10%尾矿粉立竿见影，出机无泌水、包裹性也好。坍落度在尾矿粉掺量0-50%总体没什么变化，保持200mm上下；经时损失在掺量40%以下跟基准一样损失10mm、掺量在40-50%损失30mm；扩展度在掺量50%以下都比基准的大约20mm，而掺量50%的小于基准的20mm；随着掺量增加到30%，1小时后扩展度也随着变大，掺量30%最大，大于基准25mm。随后掺量40%开始变小，到掺量50%时直接比基准低65mm；保水性随着尾矿粉掺量的增加慢慢改善，到40%时就完全没有出现泌水现象。从分析这些和易性指标来看，说明尾矿粉确实可以改善混凝土保水性、粘聚性、流动性。这主要是尾矿粉含有较多的小于0.15mm细粉颗粒，用于混凝土中相应的增加了细粉料；同时和砂子混合用，可以改善细骨料颗粒级配；从上面分析和易性指标得出掺30%以下尾矿粉是适当的，且掺30%是和易性最佳的。掺40%时经时损失就开始变大、流动性也变差，尤其掺50%时坍落度变小、流动性变差，经时损失大、扩展度更小。这正如上面所述尾矿粉掺量超过适当的掺量就会造成细粉料过多，影响混凝土粘稠性变大，流动性变差，且吸附的外加剂就比较多，经时损失也会变大。

（3）混凝土强度随着尾矿粉掺量的增加也随着变大，不管是早期强度还是28d强度尾矿粉掺量越大强度越高。尤其可以提高早期强度，最少2个Mpa以上。说明尾矿粉对混凝土提高强度很有帮助：因为尾矿粉跟砂子混合用可以改善细骨料颗粒级配，更好地填充石子；加上尾矿粉还有大量的微粉大大改善和易性，尤其是保水性减少泌水、减少泌水通道；同时还可以有很好的填充作用，石粉属于惰性材料主要成分是CaCO₃，虽然不能像粉煤灰一样有火山灰效应，可以跟水泥水化产物发生反应，进一步促进水泥水化，但在水泥水化时能进入到水泥水化产物的空隙中，减少混凝土结构毛细缝的存在，起到微细集料填充的作用；所以尾矿粉能够使硬化后的混凝土整体结构更加密实。

图1C30掺50%尾矿粉试块

（4）观察各掺量尾矿粉混凝土成型后第二天拆模试块，全未发现有细缝，说明混凝土成型后收缩小，没有造成对混凝土结构有害的细缝。虽然尾矿粉用于混凝土中，会有吸水、吸附外加剂造成坍损大、缩短凝结时间，成型后收缩变大，会出现细缝。但提高外加剂保坍效果及保水性和延长凝结时间，是可以解决这些不利因素的。掺50%的尾矿粉混凝土成型后第二天拆模试块见图1.

4.3用常用配合比检验掺尾矿粉用于混凝土中的可行性

根据C30掺尾矿粉代替部分砂子试配发现掺30%尾矿粉用于混凝土中和易性是最佳的。所以选择比较常用的中低强度等级的混凝土配合比，以C20、C40、C50为代表，检验掺30%尾矿粉的可行性见表四。三个常用配合比掺30%尾矿粉的混凝土性能见表五。

表四掺尾矿粉的常用配合比

表五掺尾矿粉常用配合比混凝土性能

通过试配分析混凝土性能指标，表明常用的中低强度等级C20、C40、C50掺30%尾矿粉代替砂子用于混凝土中满足设计要求，完全符合现实施工要求。尤其对低强度等级混凝土能大大改善和易性和提高强度，特别是早期强度。同时未发现第二天所有拆模试块有细缝出现。所以掺30%尾矿粉代替砂子是可以用于混凝土实际生产的。

5结论

（1） 根据《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》标准筛分尾矿粉，其颗粒极配不符合天然砂Ⅰ区要求。但跟砂子混合用可以改善细骨料颗粒极配，调节细度模数。同时其小于0.15mm细粉含量较多，可以改善混凝土和易性、提高强度等耐久性指标。尤其对低强度等级混凝土改善和易性很有帮助，且能提高早期强度。

（2）提高外加剂保坍效果，可以掺30%以下尾矿粉代替天然砂用于混凝土中：吸附外加剂小，外加剂用量基本没增加仍然能保证经时损失不变。且流动性变好，保水性变好；收缩性小，掺50%尾矿粉的混凝土成型后第二天拆模试块都未发现有毛细缝。尾矿粉掺量越大，混凝土强度也越高。

（3）尾矿粉在适当的掺量就对混凝土和易性有帮助，超过适当掺量就会让和易性变差。在外加剂用量基本不变的前提下，掺尾矿粉30%用于混凝土中是最佳掺量，混凝土性能最好，满足设计要求且符合施工要求。掺量40%开始，经时损失变大、流动性变小，能满足设计要求，但难满足施工要求。

（4）掺30%尾矿粉用于中低强度等级的混凝土中验证，完全满足设计要求且符合施工要求，尤其能提高低强度等级的混凝土强度。同时也未发现拆模试块有毛细缝。所以掺30%尾矿粉代替砂子是完全可以实际生产应用于中低强度等级混凝土中的。

（5）掺尾矿粉混凝土生产过程与养护需注意事项：尾矿粉会吸附一部分外加剂，所以外加剂必须保坍效果好，保证经时损失良好。同时应加强经时损失的检测频率，防止因外加剂适应性问题出现经时损失过大，而造成无法正常进行混凝土浇筑影响施工速度及浪费不必要的经济损失；浇筑成型后会有一定的收缩，避免收缩过大造成出现有细缝，所以浇筑成型后实行二次抹面，终凝后及时保湿养护。保湿养护可采用洒水、覆盖、喷涂养护剂等方法。养护方式应根据现场条件、环境温湿度、构建特点、技术要求、施工操作等因素确定，做好早期养护措施。养护时间不少于14d。

（7）现在市场上砂子比较贵。而尾矿粉很便宜，其代替部分砂子用于混凝中可以大大降低混凝土单方成本。同时可以解决砂子比较紧缺的问题，还可以解决尾矿粉难利用的问题，对节能、降耗、低碳，走可持性发展道路具有十分重要的意义。

【参考文献】

[1] 《广东建材》2016.9第32卷

[2]《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006

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