尾矿砂复配河砂在生产中的应用.doc

尾矿砂复配河砂在生产中的应用鉴定材料河北建设集团有限公司混凝土分公司二0一一年十月尾矿砂复配河砂在生产中的应用鉴定技术资料目录编号 资料名称 份数1 鉴定大纲 12 工作报告 1 3 技术报告 1 4 经济社会效益分析 15 工程应用 16 主要完成人 1 尾矿砂复配河砂在生产中的应用鉴定大纲河北建设集团有限公司混凝土分公司二0一一年十月鉴定大纲“尾矿砂复配河砂在生产中的应用”是河北建设集团有限公司混凝土分公司的研究课题，课题组已完成了研究内容，现提交全部鉴定资料。请集团公司专家，对该课题成果进行鉴定。一 鉴定依据国家有关专业技术标准、规范。二 鉴定具备的条件混凝土分公司已完成了该课题的研究，具备鉴定条件。三 鉴定目的针对不可再生资源天然砂资源短缺，我们使用尾矿砂部分替代天然砂拌制混凝土，对尾矿砂混凝土性能进行了系统的研究。四 鉴定内容1 审查提交鉴定的技术资料是否齐全完整，是否符合鉴定的要求；2 项目研究的价值；2 存在的问题及改进意见。五 鉴定程序1 通过鉴定大纲；2 成立鉴定委员会；3 由主任委员主持鉴定评议；4 鉴定结束。尾矿砂复配河砂在生产中的应用工 作 报 告河北建设集团有限公司混凝土分公司二0一一年十月尾矿砂复配河砂在生产中的应用工 作 报 告本项目起止时间为2011年3月-2011年10月，项目负责人刘永奎，主研人丁丽芳、姚志玉。1 研究背景随着我国建筑行业的迅猛发展，混凝土的需求量不断增加，长期对天然砂的开采致使在短期内不可再生的天然砂资源日益短缺，许多地方甚至已无料可取，同时严重影响了环境，使河套形成较大的安全隐患，土地流失，天然砂价格飙升，建筑成本大为提高。尾矿砂是铁矿石经过加工粉碎，经此选出铁物质后剩余的一种产物作为一种废弃物大量堆积在河流域陆地上导致大量良田荒芜以及河床的太高，而且极易产生扬尘，严重污染环境。积极开发尾矿砂等人工砂在砼中的应用技术和途径具有一定的社会和经济效益。2 项目研究可行性分析2.1 存在的主要问题2.1.1 由于尾矿砂的生成条件不同于天然砂，颗粒级配及粗细程度等关键技术指标波动较大；尾矿砂表面特征各异，多棱角且表面粗糙，混凝土拌合物中若大量使用尾矿砂，其互相咬合，界面摩擦阻力增大，导致混凝土拌合物工作性能逐渐下降，且易产生离析、泌水现象。 2.1.2 因尾矿砂中含一定尾矿，其表观密度与堆积密度均大于天然砂，最终使混凝土拌合物容重比天然砂增大23%。2.2尾矿砂与天然砂优越性比较2.2.1 随着建筑用砂量逐年增加，天然砂资源迅速减少，有些地方接近枯竭。我国目前现有天然砂质量越来越差，诸如含泥量高、级配不合理等，对混凝土质量影响至关重要。2.2.2 大量闲置废弃的尾矿占用耕地、覆盖植被，破坏土壤、淤塞河道，干旱季节易形成沙尘暴，破坏自然景观及旅游资源，对周边地区生态环境造成严重影响。开发尾矿砂在建筑材料中的应用，不仅解决了天然砂短缺的问题，开辟了尾矿再次利用的新途径，同时减少了环境污染，可谓一举多得。2.3 解决技术方案2.3.1 采用尾矿砂复配河砂，优化尾矿砂颗粒级配；2.3.2 适当提高混凝土单方容重；2.3.3 采用聚羧酸高效减水剂，提高粉煤灰、矿粉掺量，改善混凝土拌合物工作性。3 项目研究进展混凝土分公司自2010年在唐山建站，就对当地原材料进行调查。针对当地原材料实际情况，我们通过网络，订阅报刊、杂志等多种渠道了解尾矿砂混凝土的相关信息，从混凝土工作性能、强度增长等各方面进行了大量试验，为生产施工做好了各项准备。4 研究工作主要经验及体会4.1 混凝土坍落度经时损失混凝土从搅拌站搅拌、路途运输至施工现场浇筑大约需要12小时，在此期间混凝土坍落度随着时间的推移越来越小，在高温季节、远距离运输工地尤为明显。如果坍落度损失过大，混凝土在浇筑前就会失去流动性，不能泵送而影响工程质量。使用尾矿砂混凝土坍落度损失往往大于使用天然砂混凝土，分析原因是尾矿砂吸水率大于天然砂，所以，随着时间的推移，混凝土拌合物内的自由水分一部分被水泥水化吸收，一部分会被尾矿砂吸收，造成混凝土坍落度越来越小；另外由于尾矿砂表面粗糙，多棱角，空隙率大，混凝土拌合物流动性能、保水性不如天然砂好，使用尾矿砂所拌制混凝土拌合物内自由水分易蒸发泌出，从而导致混凝土坍落度损失大于天然砂所拌制的混凝土。因此，从混凝土搅拌到混凝土施工应从以下几方面注意：4.1.1 考虑到尾矿砂坍落度损失略大于天然，在进行混凝土配合比设计时，应根据实际情况适当增大初始坍落度，以保证混凝土顺利浇筑。4.1.2 配制混凝土时宜选用聚羧酸高效减水剂，以减少混凝土坍落度损失。在调整混凝土坍落度初始值时应调整混凝土中外加剂用量，或外加剂内缓凝剂用量，而不能一味增加单方混凝土用水量，避免水灰比过大导致混凝土强度偏低。另外，应随车配备外加剂，当现场混凝土坍落度损失过大而不能浇筑时应二次添加外加剂进行调整，不能靠单纯加水调整混凝土坍落度。4.2 混凝土和易性由于尾矿砂表面多棱角，不似天然砂表面光滑，拌制混凝土和易性不如天然砂。在进行配合比设计时，我们采用双掺技术，并适当提高粉煤灰及矿粉掺量。拌合物内部含有大量细微颗粒，广泛分布于水泥浆中，拌合物浆体丰富，浆骨比增大，这些细微颗粒在细集料的接触点起“滚珠轴承”作用，不仅减少了集料与浆体间的摩擦，增强了混凝土拌合物的粘聚性；而且浆体充分填充集料间空隙并包裹集料，提高了混凝土内部结构的密实性。在配制混凝土时，我们使用聚羧酸高性能减水剂，这种外加剂减水率高，与水泥适应性好，能适当提高混凝土含气量，提高混凝土可塑性，泌水和离析现象显著减轻，从而使混凝土和易性得到一定改善。4.3 混凝土振捣及养护4.3.1由于尾矿砂表面特性，所拌制混凝土极易泌水，因此每一振点的振捣延续时间宜为15s-30s，具体应以使混凝土表面呈现浮浆和不在沉落为准，不得过振。当采用插入式振捣器时，捣实混凝土的移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍；一次在柱、梁、墙和板的变截面处宜分层浇筑、振捣；在混凝土浇筑后，终凝之前，及时对混凝土进行振捣，以排除混凝土因泌水在粗骨料水平钢筋下部产生的水分和空隙，改善混凝土和钢筋的握裹力，消除混凝土沉降裂缝。4.3.2 混凝土养护是控制混凝土质量的关键工序。混凝土养护应在浇筑完毕后12h内加以覆盖并保湿养护；一般初凝后可覆盖，终凝后开始浇水。强度达到1.2N/mm2前不得在其上踩踏或放重物。特别注意加强早期（7-14d）的保温保湿养护，以防干裂。尾矿砂复配河砂在生产中的应用技 术 报 告河北建设集团有限公司混凝土分公司二0一一年十月尾矿砂复配河砂在混凝土中的应用技 术 报 告1 研究内容本次试验共设计C25、C30两个等级配合比，采用唐山市当地原材料进行试验；尾矿砂掺量分别为20%、40%、60%、80%、100%，分别与天然砂拌合物对比，对混凝土拌合物坍落度损失、硬化强度及抗渗性能进行分析。2 试验用原材料2.1 水泥：采用唐山冀东P.O42.5水泥表1：水泥性能指标检测项目初凝时间min终凝时间min抗折强度（Mpa）抗折强度（Mpa）比表面积安定性3d28d3d28d标准要求456003.56.517.042.5300合格试验结果1552265.88.729.353.5384合格2.2 砂：采用滦县细砂和迁西尾矿砂复配表2：砂性能指标试验编号细骨料细度模数表观密度kg/m3堆积密度kg/m3孔隙率%1细砂1.92600150042220%尾矿砂2.02640155041340%尾矿砂2.32660158041460%尾矿砂2.72690161040580%尾矿砂3.227101615406100%尾矿砂3.52730159042表3：天然砂颗粒级配表筛孔尺寸mm5.002.501.250.6300.3150.16筛底细 度模 数分计筛余%1.04.09.014.429.831.810.0累计筛余%15142858901001.9表4：尾矿砂颗粒级配表筛孔尺寸mm5.002.501.250.6300.3150.16筛底细 度模 数分计筛余%9.622.825.225.012.24.41.0累计筛余%1032588395991003.5表5：40%天然砂与60%尾矿砂复配级配表筛孔尺寸mm5.002.501.250.6300.3150.16筛底细 度模 数分计筛余%5.613.417.422.818.814.87.2累计筛余%619365978931002.72.3 石：丰润5-25mm连续级配碎石表6：石子性能指标检测项目表观密度Kg/m3堆积密度Kg/m3针片状%压碎指标%含泥量%泥块含量%标准要求/15101.00.5实测值2720161098.20.30.22.4 粉煤灰：开滦级粉煤灰2.5 矿粉：聚鑫S95级矿粉表7：矿粉性能指标检测项目流动度比比表面积7d活性28d活性标准要求954007595实测值9842677972.6 聚羧酸外加剂：保定慕湖恒源聚羧酸外加剂，减水率25%。3 依据标准GB/T 50080-2002 普通混凝土拌合物性能试验GB/T 50081-2002 普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T 50082-2009 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准抗压强度试件尺寸为100mm100mm100mm立方体试件，175 mm185 mm150 mm圆台体，试验用压力机采用无锡建仪生产的TYE-2000B型压力试验机，抗渗仪采用天津京润仪器厂HS-40型渗透仪。4 试验结果及分析按照不同尾矿砂掺量我们分别拌制混凝土，混凝土拌合物性能见下表：表8：混凝土拌合物性能分析表编号等级尾矿砂掺量%水灰比砂率%坍落度mm离析泌水粘聚性容重kgSP1C25天然砂0.5245210无无偏粘2360SP220%0.5245205无无适中2360SP340%0.5245205无无适中2380SP460%0.5245200无无适中2390SP580%0.5245200无稍泌适中2400SP6100%0.5345200无稍泌稍差2400SP7C30天然砂0.4444205无无偏粘2380SP820%0.4444205无无适中2380SP940%0.4444200无无适中2390SP1060%0.4444200无无适中2400SP1180%0.4444195无无适中2420SP12100%0.4544195无稍泌适中2430注：离析和泌水情况分为严重、离析（或泌水）、轻微、无四档；粘聚性分为偏粘、适中、稍差、很差四档。4.1 分析C25、C30两个等级不同尾矿砂掺量的坍落度损失由图可以看出20%、40%、60%尾矿砂掺量坍落度损失略大于天然砂混凝土，随着尾矿砂掺量增加，坍落度损失随着增大，这是因为尾矿砂表面粗糙，混凝土内尾矿砂用量增大使混凝土拌合物粘聚性变差，保水时间短，坍落度损失快。4.2 分析C25、C30两个等级不同尾矿砂掺量的硬化强度变化由图可以看出不同尾矿砂掺量混凝土3d和7d强度都略高于天然砂混凝土强度，而28d强度中，只有20%、40%和60%尾矿砂掺量和天然砂基本持平，80%和100%尾矿砂掺量混凝土低于天然砂混凝土。4.3 分析C25、C30两个等级不同尾矿砂掺量的抗渗性能C25配合比胶凝材料用量少，砂石用量大，透水反应会比C30明显，因此我们选用C25天然砂与尾矿砂两个配合比制作圆台体试件做对比试验。依据标准GB/T50082-2009进行试验，圆台体试件在标养室养护28d后取出进行抗渗试验，试验仪器为北京HS40抗渗仪，水压从0.1Mpa开始，以后每隔8h增加0.1Mpa水压，设专人值班，随时观察试件端面渗水情况，试验完毕，所测试件全部完好，无一渗漏。结果表明两种混凝土均能达到P12抗渗要求，抗水渗透高度相当。由于我们使用聚羧酸高性能减水剂，减水率高，降低了混凝土拌合物的水灰比，减少了拌合物中游离水分，增强了混凝土拌合物的密实度因而提高了混凝土拌合物的抗渗性能。5 小结本试验主要是对混凝土常规的抗压及抗渗进行了试验研究，能够满足混凝土的强度及抗渗要求，对于尾矿砂生产混凝土的长期性和耐久性方面的其它试验还有待我们进一步进行研究。尾矿砂复配河砂在生产中的应用经济社会效益分析河北建设集团有限公司混凝土分公司二0一一年十月尾矿砂复配河砂在混凝土中的应用效益分析报告1 经济效益 我公司自唐山建站就一直进行尾矿砂试验，并在实际生产中应用。尾矿砂取代60%天然砂复配河砂在混凝土中使用，保证了混凝土各方面的工作性，对混凝土强度无影响，节约了成本。我们以C30泵送混凝土为例，使用尾矿砂与天然砂单方成本比较见下表：表9：天然砂与尾矿砂单方成本比较序号种类CSGFKFAWT强度160%尾矿砂3187531003476510.4418018042.22河砂3137411028466310.2218018042.3唐山地区细砂价格为36元/t，尾矿砂价格为38.5元/t，优质河砂价格为48元/t，我公司采用60%尾矿砂复配河砂替代优质河砂可节约成本7.33元/方。按照表9的数据，可以计算出采用尾矿砂复配河砂拌制混凝土比单纯使用优质天然砂单方降本5.33元。对搅拌站而言不仅保证了混凝土质量而且取得