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铁尾矿砂和机制砂复掺制备高性能混凝土

2022-03-04

散装水泥 2022年1期
关键词:河砂矿砂高性能

赵 杰

(安徽中铁工程材料科技有限公司,安徽 合肥 230000)

1 引言

目前,随着国家建筑业的发展,我国大多数地区在制备混凝土时很少用天然河砂作细骨料,主要原因是:天然河砂资源有限,短期内不可再生,且对远距离运输不利;过度开采天然河砂对自然环境造成的压力与日俱增。用机制砂或铁尾矿砂替代天然河砂制备混凝土,已成为国内外混凝土行业可持续发展的必然趋势。

与天然河砂相比,机制砂具有颗粒粗糙、棱角多、级配差、石灰石粉含量多(水洗前)、断档(尤其水洗后)等缺点,使用机制砂配制混凝土容易出现离析、泌水、工作性差等现象。铁尾矿砂是铁矿石经磨细、分选后形成的粒径小于4.75mm的颗粒,一般堆存于尾矿库中,主要由工艺固体废弃物组成。铁尾矿砂是一种材料性能与天然河砂相近的细骨料,细度模数一般为0.7~2.2,表面粗糙、多棱角。本文主要是利用铁尾矿砂与机制砂复掺制备高性能混凝土,研究铁尾矿砂对高性能混凝土工作性能和抗压强度的影响。

2 试验原材料、试验仪器及试验方案

2.1 试验原材料

(1)水泥:P·O42.5,海螺水泥集团安徽合肥海螺分厂产,密度 3.25g/cm3,比表面积350m2/kg,安定性合格(雷氏夹法),3d、28d抗压强度分别为23.7MPa、46.8MPa。

(2)粉煤灰:F类二级粉煤灰,细度19.8%,需水量比101%,烧失量 0.98%,安徽省合肥市巢湖电厂产。

普通硅酸盐水泥、二级粉煤灰的化学成分见表1。

表1 P·O42.5水泥和二级粉煤灰化学成分

(3)细骨料:细铁尾矿砂,安徽省马鞍山某铁尾矿堆放厂产,细度模数1.39,表观密度2 920kg/m3,筛分试验结果见表2;机制砂,安徽省合肥市肥西某机制砂厂产,细度模数3.02,表观密度2 830kg/m3,筛分试验结果见表3。

表2 铁尾矿砂的筛分试验结果

表3 机制砂的筛分试验结果

(4)粗骨料:5~16mm、10~25mm两级配碎石(3∶7),安徽省合肥肥东某石料厂产。

(5)外加剂:聚羧酸高性能减水剂,安徽中铁工程材料科技有限公司产。

(6)水:为饮用自来水,符合混凝土用水标准《混凝土用水标准》(JGJ 63-2006)规定的拌和用水要求。

2.2 试验仪器

强制式混凝土搅拌机J-60、混凝土含气量测定仪、万能试验压力机、坍落度筒等。

2.3 试验方案

本文主要研究铁尾矿砂与机制砂复掺对C30高性能混凝土性能(工作性能和抗压强度)的影响,其中,铁尾矿砂与机制砂的复掺比例为0∶100、5∶95、10∶90、15∶85、20∶80、25∶75、30∶70、35∶65、40∶60、45∶55。C30高性能混凝土配合比见表4。

表4 C30高性能混凝土配合比设计方案

3 试验结果与分析

3.1 铁尾矿砂不同掺量对C30高性能混凝土工作性能的影响

铁尾矿砂不同掺量对C30高性能混凝土工作性能影响的试验结果见表5。

表5 铁尾矿砂不同掺量对C30高性能混凝土工作性能影响的试验结果

从表5可以看出,当铁尾矿砂与机制砂复掺时,随着铁尾矿砂掺量的不断增加,C30高性能混凝土的柔和性先逐渐变好而后逐渐变差,流速先逐渐变快而后逐渐变慢,黏度由差变好后变大,石子包裹性由差逐渐变好,含气量变化不大,都在2.0%~4.0%之间(正常范围内)。综合铁尾矿砂与机制砂复掺对C30高性能混凝土工作性能(柔和性、流速、黏度、石子包裹性等)和含气量的影响,铁尾矿砂的最佳掺量应控制在15%~25%范围内。

3.2 铁尾矿砂不同掺量对C30高性能混凝土抗压强度的影响

铁尾矿砂不同掺量对C30高性能混凝土抗压强度影响的试验结果见表6。

从表6可以看出,当铁尾矿砂与机制砂复掺时,随着铁尾矿砂掺量的不断增加,C30高性能混凝土抗压强度先逐渐增加而后逐渐下降,且铁尾矿砂对C30高性能混凝土3d、7d和28d(不同龄期)抗压强度的影响规律基本一致。另外,从表6中的试验数据还可以看出,当铁尾矿砂掺量为20%时,C30高性能混凝土3d、7d和28d抗压强度都达到最大值,并且随着铁尾矿砂掺量的增加,C30高性能混凝土3d、7d和28d抗压强度都会下降。综合铁尾矿砂与机制砂复掺对C30高性能混凝土抗压强度的影响,铁尾矿砂的最佳掺量应控制在20%左右。

4 结语

综上所述,可以得出结论:

(1)综合铁尾矿砂与机制砂复掺对C30高性能混凝土工作性能(柔和性、流速、黏度、石子包裹性等)和含气量的影响,铁尾矿砂的最佳掺量范围在15%~25%之间。

(2)从铁尾矿砂对C30高性能混凝土3d、7d和28d(不同龄期)抗压强度的影响规律可知,铁尾矿砂的最佳掺量应控制在20%左右。

(3)综合铁尾矿砂与机制砂复掺时对C30高性能混凝土工作性能和抗压强度的影响,铁尾矿砂的最佳掺量应控制在20%左右。

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