白琴琴，徐朝陽，唐榮，周杰

（西安高科新達(dá)混凝土有限責(zé)任公司，陜西 西安 710000）

0 引言

隨著建設(shè)行業(yè)的迅速發(fā)展，混凝土行業(yè)對(duì)天然砂的需求也越來越大。天然砂的大量開采破壞了綠色植被，導(dǎo)致水土流失，造成了破壞生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重后果。天然砂資源已接近耗盡，價(jià)格逐年升高。鉬尾礦砂在組成、形態(tài)、顆粒級(jí)配等方面與天然砂存在明顯差異，與河砂相比，鉬尾礦砂表觀密度略大、空隙率較大、堆積密度較低、吸水率略大。鉬尾礦砂外形棱角尖銳，表面粗糙并且凹凸不平，含有石粉，需水量較大，但若鉬尾礦砂與天然砂摻配合理并選用與混合砂適應(yīng)性好的外加劑，能有效地改善拌合物的工作性能。其價(jià)格約比天然砂便宜 20 元/噸，且鉬尾礦砂的放射性核素能滿足建筑材料放射性核素限量的規(guī)定，因此在混凝土的生產(chǎn)過程中試探利用廢棄的鉬尾礦砂代替部分河砂，嘗試解決天然砂日益枯竭與建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展的矛盾，在保證混凝土的工作性能和力學(xué)性能的前提下使用鉬尾礦砂，變廢為寶，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 研究方法和步驟

1.1 試驗(yàn)原材料

（1）水泥：堯柏實(shí)豐水泥廠生產(chǎn)的 P·O42.5 水泥，主要性能指標(biāo)見表 1 所示。

表 1 水泥的主要物理性能

（2）超細(xì)粉煤灰：陜西正元粉煤灰綜合利用有限公司生產(chǎn)的超細(xì)粉煤灰，45μm 方孔篩篩余 0.4%，需水量比 91%，28d 活性指數(shù) 85%。

（3）鉬尾礦砂：陜西龍舒源環(huán)保科技有限公司生產(chǎn)的鉬尾礦砂，主要性能指標(biāo)見表 2 所示。鉬尾礦砂放射性核素檢測結(jié)果見表 3 所示。

（4）細(xì)骨料：用于混凝土基準(zhǔn)配合比的細(xì)骨料采用黑河采砂廠生產(chǎn)的中砂；用于和鉬尾礦砂摻配混合砂的天然砂采用漢中采砂場生產(chǎn)的粗砂。砂的主要性能指標(biāo)見表 4。

（5）粗骨料：涇陽采石廠生產(chǎn)的 5～25mm 連續(xù)級(jí)配碎石，其主要性能見表 5 所示。

（6）外加劑：陜西渤?；び邢薰旧a(chǎn)的聚羧酸泵送劑，其主要性能見表 6 所示。

表 2 鉬尾礦砂的主要性能

表 3 鉬尾礦砂的放射性核素檢測結(jié)果

表 4 砂的主要性能

表 5 石子的主要性能

表 6 聚羧酸泵送劑的主要性能

1.2 試驗(yàn)步驟

1.2.1 確定混合砂摻配比例

在天然粗砂中分別摻入10%、20%、30%、40%的鉬尾礦砂，得到不同摻配比例的混合砂，對(duì)不同摻配比例的混合砂進(jìn)行顆粒級(jí)配和細(xì)度模數(shù)試驗(yàn)，確定出符合GB/T 14684—2011 天然砂 Ⅱ 類 2 區(qū)中砂指標(biāo)，并具有較好經(jīng)濟(jì)效益的混合砂。鉬尾礦砂和天然粗砂的顆粒級(jí)配如表 7 所示。

表 7 鉬尾礦砂和天然粗砂的顆粒級(jí)配及細(xì)度模數(shù)

試驗(yàn)組 1～4 為分別天然粗砂中摻入 10%、20%、30% 和 40% 的鉬尾礦砂形成混合砂。砂的顆粒級(jí)配及細(xì)度模數(shù)見表 8 所示。

表 8 試驗(yàn)組 1 顆粒級(jí)配及細(xì)度模數(shù)

以上試驗(yàn)結(jié)果表明：試驗(yàn)組 1 級(jí)配不良且細(xì)度模數(shù)偏大；試驗(yàn)組 2 級(jí)配良好，細(xì)度模數(shù)最佳但不夠經(jīng)濟(jì)；試驗(yàn)組 3 級(jí)配良好細(xì)度模數(shù)適中，有較好的經(jīng)濟(jì)效益，試驗(yàn)組 4 級(jí)配不良且細(xì)度模數(shù)偏小。綜合考慮試驗(yàn)組 3混合砂中顆粒級(jí)配及細(xì)度模數(shù)符合 GB/T 14684—2011中天然砂Ⅱ類 2 區(qū)中砂指標(biāo)且有較好的經(jīng)濟(jì)效益，因此對(duì)試驗(yàn)組 3 進(jìn)行主要性能指標(biāo)試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見表 9所示。

表 9 混合砂的主要性能

綜上所述試驗(yàn)組 3 混合砂的顆粒級(jí)配、細(xì)度模數(shù)、含泥量、泥塊含量以及表觀密度均符合 GB/T 14684 中天然砂Ⅱ類 2 區(qū)中砂指標(biāo)，因此確定試驗(yàn)組 3 為最佳混合砂。

1.2.2 混合砂在 C30 和 C35 混凝土中的應(yīng)用

以 C30 和 C35 配合比為基準(zhǔn)配合比，基準(zhǔn)組是以單一天然中砂作為細(xì)骨料，試驗(yàn)組以混合砂作為細(xì)骨料，其他材料與基準(zhǔn)材料一致。C30 混凝土基準(zhǔn)、試驗(yàn)組配合比如表 10 所示。

表 10 混凝土基準(zhǔn)、試驗(yàn)組配合比 kg/m3

對(duì)基準(zhǔn)組和試驗(yàn)組制備混凝土試塊并標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至7d、28d、60d 齡期進(jìn)行測試，混凝土試驗(yàn)組抗壓強(qiáng)度與基準(zhǔn)組抗壓強(qiáng)度（7d、28d、60d）進(jìn)行對(duì)比，若試驗(yàn)組抗壓強(qiáng)度與基準(zhǔn)組抗壓強(qiáng)度接近且耐久性、坍落度以及和易性符合要求，則利用鉬尾礦砂代替部分天然砂是合理的。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

按照上述配合比拌制混凝土，并進(jìn)行混凝土試件的制作成型及標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，其拌合物的和易性及抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表 11 所示。

表 11 混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果

從表 11 可以看出，在混凝土中摻入鉬尾礦砂和天然砂的混合砂有利于拌合物的和易性，并且可以提高強(qiáng)度。因此用鉬尾礦砂來代替部分天然砂是可行的，但是在摻入混凝土之前一定要通過試驗(yàn)確定合適的摻配比例。在本試驗(yàn)中我們確定在天然砂中摻入 30% 的鉬尾礦砂為最佳比例。

2 結(jié)論

（1）在粗砂中摻入適當(dāng)比例的鉬尾礦砂可以將粗砂摻配成符合標(biāo)準(zhǔn)要求的中砂。

（2）在混凝土中摻入 30% 的鉬尾礦砂代替部分天然粗砂有利于混凝土拌合物的和易性和力學(xué)性能。

（3）鉬尾礦砂在混凝土中的應(yīng)用具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。