尾矿骨料混凝土与天然骨料混凝土早期抗裂性能对比试验研究

冯冀平

摘 要：承德地区尾矿工业废料数量约占全国的1/17，而为存置尾矿废料建立尾矿坝需耗费大量的资源，与此同时尾矿坝也成为承德地区重大危险源。尾矿废料已成为承德地区一大急需解决的治理难题，如何将工业尾矿废料变废为宝应用在工业与民用建筑中产生巨大的社会效益、经济效益是我们这次研究的主要方向，天然骨料混凝土与尾矿混凝土早期抗裂性能的对比试验研究是我们这次的课题。

关键词：尾矿骨料 早期抗裂 混凝土

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（c）-0037-05

1 试验原材料及试验仪器

1.1 主要原材料

（1）水泥选用唐山冀东生产的冀东po42.5水泥，具体指标如表1所示。

（2）矿粉选用承德平安建材生产的s95级，具体指标如表2所示。

（3）粉煤灰选用滦电生产的二级粉煤灰，具体指标如表3所示。

（4）细骨料选用承德黑山铁矿生产的尾矿中砂和细砂，天然砂选用六沟中河砂，具体指标如表4所示。

（5）粗骨料选用承德黑山铁矿生产的5～25 mm尾矿碎石，具体指标如表5所示。

1.2 主要实验仪器

主要实验仪器如图1、图2、表6所示。

2 试验研究方法

2.1 配合比设计

参找《普通混凝土配合比设计规程》进行设计。

2.1.1 配合比设计参数

水胶比：0.38，矿物掺合料取代比率：28%，砂率：45%。

2.1.2 最终确定基准配合比

其余配合比按基准配合比进行调整如表7所示。

2.2 评定依据

依据《混凝土质量控制标准》对混凝土早期抗裂性能划分为5级。

1级大于等于1000 mm2/m2。

2级大于等于700 mm2/m2小于1000 mm2/m2。

3级大于等于400 mm2/m2小于700 mm2/m2。

4级大于等于100 mm2/m2小于400 mm2/m2。

5级小于100 mm2/m2。

3 试验方法

3.1 试验条件

参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》第九章进行，试验在环境温度在20 ℃，环境湿度60%恒温恒湿封闭环境中进行。

3.2 试验步骤

（1）将拌合物浇筑至早期抗裂模具中，并用振动台振实。

（2）用抹子抹平。

（3）试件成型30 min后，调节风扇风速保证至中心点表面正上方100 mm处风速不低于5 m/s，风向平行于裂缝诱导器和试件表面。

（4）在24 h后观察并用40倍放大镜测读裂缝宽度，钢直尺测读长度，并计算。

4 實验方案明细

（1）钒钛尾矿中砂、单一磁尾矿中砂与天然中砂混凝土早期抗裂性能对比试验。

（2）不同掺量铁尾矿中砂与天然中砂混合与天然中砂混凝土早期抗裂性能对比试验。

（3）铁尾矿细砂与天然粗砂按一定比例组成混合中砂与天然中砂混凝土早期抗裂性能对比试验。

（4）不掺加外加剂与掺加外加剂的天然骨料混凝土早期抗裂实验。

（5）不掺加外加剂与掺加外加剂的尾矿骨料混凝土早期抗裂实验。

5 试验用配合比及数据分析

5.1 第一项实验方案混凝土配合比

第一项实验方案混凝土配合比见表8。

5.2 第一项实验方案结果

由第一项实施方案结果分析，天然中河砂的开裂面积最小属4级，钒钛尾矿砂的开裂面积最大属3级（见表9）。

5.3 第二项实验方案混凝土配合比

第二项实验方案混凝土配合比见表10。

5.4 第二项实验方案结果

从以上结果看出不同掺量的尾矿中砂混凝土开裂面积在200～500 mm2/m2属于3、4级见表11。

5.5 第三项实验方案混凝土配合比

第三项实验方案混凝土配合比见表12。

5.6 第三项实验方案结果

从以上结果可以看出不同掺量尾矿细砂混凝土开裂面积在200～400 mm2/m2属于4级（见表3）。

5.7 第四项实验方案混凝土配合比

第四项实验方案混凝土配合比见表14。

5.8 第四项实验方案结果

从上述结果看出掺加外加剂的天然骨料混凝土开裂面积较小属于4级，不掺外加剂的的天然骨料混凝土开裂面积较大属于3级见表15。

5.9 第五项实验方案混凝土配合

第五项实验方案混凝土配合比见表16。

5.10 第五项实验方案结果

从上述结果看出不掺加外加剂的天然骨料混凝土开裂面积较大属2级，掺加外加剂的天然骨料混凝土属3级见表17。

6 结论

（1）尾矿骨料混凝土与天然骨料混凝土早期抗裂性能对比无明显规律。

（2）混凝土早期抗裂性能受配合比、水胶比、坍落度、环境温湿度、风速等因素影响较大。

（3）尾矿骨料混凝土在早期抗裂这一性能上不影响其应用。