米砂在尾矿砂混凝土中的应用

时间：2024-09-30

陈强，刘昭

（沧州金岩建材集团有限公司，河北沧州 061000）

0 引言

随着国家鼓励使用固体废弃物作为骨料用于生产混凝土，尾矿砂在混凝土中的应用越来越广泛，但大多数尾矿砂的细度模度都较小，基本上都在 2.0 以下，1.25mm 以上的颗粒比较少，尾矿砂的级配较差，所以一般尾矿砂细砂会搭配部分粗机制砂使用。但机制砂的石粉和尾矿砂的石粉含量都较高，搭配使用含粉量增高，混凝土容易发粘。生产石子时产生的 5mm 以下的石屑经过除粉处理，产生的含粉量在 5.0% 以下，以1.25mm 以上到 5.0mm 的颗粒居多的颗粒，我们称之为“米砂”。由于是生产石子的副产品，价格比机制砂要便宜，一般用于生产沥青混凝土。本文研究掺入适量米砂来调整尾矿砂的级配，填充细尾矿砂和石子之间的空隙，从而改善尾矿砂混凝土的状态，提高尾矿砂混凝土的强度。

1 原材料的选择

（1）水泥为灵寿金隅冀东 P·O42.5 水泥，3 天水泥抗压强度为 32.1MPa，28 天水泥抗压强度为 56.3MPa，标稠用水量 27.3%。

（2）矿粉是沧州黄骅港世鑫 S95 级矿粉，比表面积 407m2/kg，7d 活性 85%，28d 活性 103%。

（3）粉煤灰为沧州华润电厂 F 类 Ⅱ 级粉煤灰，烧失量 0.8%，细度 19%，需水量比 98%。

（4）细骨料为唐山迁安首钢的尾矿砂细砂和邯郸涉县生产的米砂。尾矿砂的细度模数 1.9，MB 值 0.7，石粉含量 3.8%；米砂材质为石灰石，含粉量 3.1%；尾矿砂和米砂的颗粒级配见表 1。

表1 尾矿砂和“米砂”的级配

（5）粗骨料为唐山迁安首钢的 5～25mm 连续级配尾矿骨料，含泥量 0.3%，针片状含量 4%，压碎指标8.5%。

（6）外加剂采用沧州金岩建材集团生产的高性能聚羧酸减水剂，减水率 31%，固含量 9.8%。

2 试验方法

C30 和 C35 的混凝土中分别掺入不同量的米砂，单方混凝土从不掺到掺加 300kg，依次增加 50kg 米砂，加入米砂后，由于砂的细度模数增加，需要相应调整混凝土的砂率，每增加 50kg 的米砂，减 25kg 细尾矿砂和25kg 石子，对比混凝土的性能。C30 和 C35 的尾矿砂混凝土基准配合比见表 2。

表2 C30 和 C35 基准配合比 kg/m3

3 试验结果与分析

不同米砂掺量对 C30 和 C35 的尾矿砂混凝土的状态和强度的影响见表 3。

表3 不同掺量米砂对混凝土的影响

试验结果表明，随着米砂用量的增加，混凝土的流动性先增加后减小，泌水情况逐渐减轻，当米砂用量在 150～200kg 时，混凝土的流动性最好，米砂的用量超过 200kg 时，混凝土的流速逐渐变慢，坍落度损失加大。主要是因为随着米砂用量的提高，砂子中的粗颗粒增加，混凝土的级配变好，并且整体的骨料比表面积减小，吸附水量就减小，混凝土的流动性就增加了，但是米砂增加到一定程度，砂子中的粗颗粒过多，为保证混凝土状态提高砂率后，骨料的总比表面积又开始加大，需水量增加，同时胶凝材料包裹细骨料的浆层变薄，流动性开始变差。同样随着米砂用量的增加，混凝土的 28 天抗压强度先增加后降低，米砂的掺量在 150～200kg 时，混凝土的抗压强度最高，掺量超过200kg 混凝土 28 天抗压强度开始降低。主要原因是随着米砂掺量的增加，米砂填充了细尾矿砂和 5～10mm石子之间的空隙，混凝土越来越密实，强度也逐渐提高，当米砂的用量增加过多时，砂率加大就会降低骨料与胶凝材料的粘接，胶凝材料和细尾矿砂与米砂之间的空隙也会加大，所以强度开始下降。说明掺入一定量的米砂后，调整了尾矿砂的级配，改善了尾矿砂混凝土的密实度，能够增加尾矿砂混凝土的流动性和 28 天抗压强度，同时改善了尾矿砂混凝土容易泌水的现象。