尾矿砂和石粉砂砂在C40超高层泵送混凝土中的应用

董常斌 栾晓风

（1青岛金鑫商品混凝土有限公司 2青岛泰昊工程测试有限公司）

尾矿砂和石粉砂砂在C40超高层泵送混凝土中的应用

董常斌1栾晓风2

（1青岛金鑫商品混凝土有限公司 2青岛泰昊工程测试有限公司）

本文通过石粉砂混掺尾矿砂的方式配制出具有具优良可泵性的 C40混凝土。研究表明：混掺尾矿砂配制石粉砂预拌混凝土时，尾矿砂与石粉砂比例在100：635时，并通过加入细石和引气剂改善混凝土的可泵送性，C40混掺石粉砂混凝土的性能与天然中砂的混凝土性能基本相同，完全能够满足泵送要求。

石粉砂；尾矿砂

随着经济建设的飞速发展，我国不少地区已出现天然砂资源紧缺、砂质量下降的问题，在青岛市区的河砂资源更是紧缺。此外过量开采天然砂，对自然环境造成的压力也日益增加，因此使用石粉砂代替天然砂在国内已成为混凝土行业可持续发展的一种趋势[1,2]。

尾砂作为精矿生产的副产品，由于其种类繁多、性质复杂，因此我国对尾矿的综合利用率比较低，大量堆存的尾矿，不仅占用了土地和农田，且严重污染了环境和危害人类健康；而另一方面，尾矿又大多具有可利用的价值，是可再利用的资源。在矿产资源日渐枯竭的今天，寻求尾矿综合利用使之变废为宝是矿山工作的重要课题之一[3,4]。

与天然砂相比，石粉砂具有颗粒粗糙、棱角多、级配差、石粉含量多等缺点，在使用石粉砂配制混凝土时易出现离析、泌水、工作性差等现象[5]。本文通过采用混掺尾矿砂的方法试配得到性能优异的C40混凝土，并成功将配制的石粉砂泵送混凝土应用于华润悦府工程中，C40混凝土泵送到59层，约190m的高度。

1 试验原材料

水泥：青岛三菱P.O42.5水泥，密度3.1g/cm3，比表面积400kg/m2，28d抗压强度49MPa。

粉煤灰：青岛电厂的Ⅱ级粉煤灰，细度21.2%，需水量比101%，烧失量3.45%。

矿粉：青岛中亚公司生产的S95级矿渣粉，比表面积410m2/kg，流动度比99%。

粗骨料：5‐25mm和5‐10mm两种级配的花岗岩碎石。

砂：天然中砂，细度模数2.6，含泥量2.5%；尾矿砂，细度模数2.2，含泥量8%；石粉砂细度模数3.1含泥量（石粉含量）3.5%，亚甲蓝MB值1.4。

减水剂：脂肪族减水剂，固含量26%，密度1.2g/cm3；引气剂：上海花王E227S。

水：青岛自来水。

2 试验方法

混凝土拌合物坍落度测试参照 GB/T50080‐2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行，混凝土抗压强度测试参照 GB/T50081‐2002《普通混凝土力学性能试验方法》，混凝土含气量测试采用日本三洋直读式含气量测定仪干法测试。

以 C40天然砂中砂高层泵送配比为基准，采用机制砂混掺尾矿砂替代天然中砂，并通过加入 5‐10mm级配的碎石调整级配，研究机制砂混掺尾矿砂对混凝土工作性及强度的影响。基准配合比见表1。

表1

3 试验结果与讨论

本试验中石粉砂的石粉含量为3.5%，单独使用机制砂配制高层泵送混凝土时，混凝土拌合物出现离析、跑浆、包裹性差等现象，在试配和生产中均出现上述情况。因此，采取在石粉砂中混掺一定比例的尾矿砂并通过加入 5‐10mm级配的碎石调整级配，来解决这一问题。

(1)粗、细骨料不同对和易性的影响

表2

从表 2中可以看出，机制砂混凝土随着尾矿砂和细石的加入，混凝土的和易性逐渐变好，同时减水剂的用量增加，但仍达不到高层泵送的要求，含气量过低，泵送摩擦阻力大并且容易堵泵。外加剂需求量大的原因可能是石粉砂中的石粉及尾矿砂中的含泥量增加了对减水剂的吸附，同时尾矿砂中含有一定量的云母，其中云母对减水剂的吸附量较大；石粉砂混掺细尾矿砂混凝土的含气量在减水剂掺量高的情况下仍与河砂的含气量略微相同，原因可能是石粉砂粒形差，不如河砂圆润，不利于引气。现通过引气剂的加入改善混凝土的工作性。

(2)对引气剂的需求量

表3

从表3中可以看出，在引气剂的量加入60g/m3时，混凝土的含气量达到合适的值，在加入到75g/m3混凝土的急剧增加。在此选择每方混凝土加入60g上海花王227S引气剂。

(2)河砂与尾矿砂、石粉砂混掺对混凝土工作性的影响

表4

从表4中可以看出，河砂混凝土与每方加入60g上海花王227S引气剂石粉砂混尾矿砂的混凝土扩展度、倒坍漏空时间、含气量基本相同，机制砂混凝土可泵性略差一些，但完全能够满足泵送要求。倒坍落度筒的流下时间t在 5～30s、扩展度SF≥450mm时，混凝土可泵性好、阻力小、容易泵送[6]。

(3)河砂与石粉砂混凝土强度的对比

表5

从表5中可以看出，石粉砂混掺细尾矿砂的混凝土强度无论是7d还是28d均较天然中砂的混凝土强度略高，这是由于尾矿砂与石粉砂中的石粉起到了微集料的作用，填充了混凝土的孔隙。同时加入细石的混凝土由于改善了级配，增加了混凝土密实度28d混凝土强度更高，加入引气剂不影响混凝土的强度。

4结语

石粉砂混掺细尾矿砂的混凝土要达到天然中砂混凝土的状态明显增大减水剂的用量，但不影响混凝土强度的增长，并且在同用水量的情况下混凝土强度较天然中砂混凝土略有提高。石粉砂混掺细尾矿砂的混凝土在通过加入细石改善级配和引气剂改善可泵性的作用下，完全能够达到190m高层泵送的要求。

[1]陈欣声．机制砂在商品混凝土中的应用[J]．工程机械，2004，35（11）：74-76．

[2]徐建，蔡基伟，王稷良等．人工砂与人工砂混凝土的研究现状[J]．国外建材科技，2004，25（3）：20-24．

[3]何哲祥，田守祥等.矿山尾矿排放现状与处置的有效途径[J].采矿技术，2008，8（3）.

[4]张锦瑞，李富平.金属矿山尾矿综合利用研究现状及发展趋势[J].河北冶金，2003，133（1）.

[5]江京平．人工砂在高性能混凝土中的应用及技术指标探讨[J]．新型建筑材料，2001，（5）：29-31．

[6]余成行．C60超高泵送混凝土的配制与施工[J]．混凝土，2008，（6）：71-76．

G322

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1007-6344（2015）09-0127-01

董常斌， 1986年9月26日，男，山东省潍坊市坊子区望庄村，本科，初级，材料科学与工程，青岛金鑫商品混凝土有限公司