钼尾矿砂在混凝土中的应用研究

白琴琴，徐朝阳，唐荣，周杰

（西安高科新达混凝土有限责任公司，陕西 西安 710000）

0 引言

随着建设行业的迅速发展，混凝土行业对天然砂的需求也越来越大。天然砂的大量开采破坏了绿色植被，导致水土流失，造成了破坏生态环境的严重后果。天然砂资源已接近耗尽，价格逐年升高。钼尾矿砂在组成、形态、颗粒级配等方面与天然砂存在明显差异，与河砂相比，钼尾矿砂表观密度略大、空隙率较大、堆积密度较低、吸水率略大。钼尾矿砂外形棱角尖锐，表面粗糙并且凹凸不平，含有石粉，需水量较大，但若钼尾矿砂与天然砂掺配合理并选用与混合砂适应性好的外加剂，能有效地改善拌合物的工作性能。其价格约比天然砂便宜 20 元/吨，且钼尾矿砂的放射性核素能满足建筑材料放射性核素限量的规定，因此在混凝土的生产过程中试探利用废弃的钼尾矿砂代替部分河砂，尝试解决天然砂日益枯竭与建筑行业蓬勃发展的矛盾，在保证混凝土的工作性能和力学性能的前提下使用钼尾矿砂，变废为宝，具有良好的经济和社会效益。

1 研究方法和步骤

1.1 试验原材料

（1）水泥：尧柏实丰水泥厂生产的 P·O42.5 水泥，主要性能指标见表 1 所示。

表 1 水泥的主要物理性能

（2）超细粉煤灰：陕西正元粉煤灰综合利用有限公司生产的超细粉煤灰，45μm 方孔筛筛余 0.4%，需水量比 91%，28d 活性指数 85%。

（3）钼尾矿砂：陕西龙舒源环保科技有限公司生产的钼尾矿砂，主要性能指标见表 2 所示。钼尾矿砂放射性核素检测结果见表 3 所示。

（4）细骨料：用于混凝土基准配合比的细骨料采用黑河采砂厂生产的中砂；用于和钼尾矿砂掺配混合砂的天然砂采用汉中采砂场生产的粗砂。砂的主要性能指标见表 4。

（5）粗骨料：泾阳采石厂生产的 5～25mm 连续级配碎石，其主要性能见表 5 所示。

（6）外加剂：陕西渤海化工有限公司生产的聚羧酸泵送剂，其主要性能见表 6 所示。

表 2 钼尾矿砂的主要性能

表 3 钼尾矿砂的放射性核素检测结果

表 4 砂的主要性能

表 5 石子的主要性能

表 6 聚羧酸泵送剂的主要性能

1.2 试验步骤

1.2.1 确定混合砂掺配比例

在天然粗砂中分别掺入10%、20%、30%、40%的钼尾矿砂，得到不同掺配比例的混合砂，对不同掺配比例的混合砂进行颗粒级配和细度模数试验，确定出符合GB/T 14684—2011 天然砂 Ⅱ 类 2 区中砂指标，并具有较好经济效益的混合砂。钼尾矿砂和天然粗砂的颗粒级配如表 7 所示。

表 7 钼尾矿砂和天然粗砂的颗粒级配及细度模数

试验组 1～4 为分别天然粗砂中掺入 10%、20%、30% 和 40% 的钼尾矿砂形成混合砂。砂的颗粒级配及细度模数见表 8 所示。

表 8 试验组 1 颗粒级配及细度模数

以上试验结果表明：试验组 1 级配不良且细度模数偏大；试验组 2 级配良好，细度模数最佳但不够经济；试验组 3 级配良好细度模数适中，有较好的经济效益，试验组 4 级配不良且细度模数偏小。综合考虑试验组 3混合砂中颗粒级配及细度模数符合 GB/T 14684—2011中天然砂Ⅱ类 2 区中砂指标且有较好的经济效益，因此对试验组 3 进行主要性能指标试验，其试验结果见表 9所示。

表 9 混合砂的主要性能

综上所述试验组 3 混合砂的颗粒级配、细度模数、含泥量、泥块含量以及表观密度均符合 GB/T 14684 中天然砂Ⅱ类 2 区中砂指标，因此确定试验组 3 为最佳混合砂。

1.2.2 混合砂在 C30 和 C35 混凝土中的应用

以 C30 和 C35 配合比为基准配合比，基准组是以单一天然中砂作为细骨料，试验组以混合砂作为细骨料，其他材料与基准材料一致。C30 混凝土基准、试验组配合比如表 10 所示。

表 10 混凝土基准、试验组配合比 kg/m3

对基准组和试验组制备混凝土试块并标准养护至7d、28d、60d 龄期进行测试，混凝土试验组抗压强度与基准组抗压强度（7d、28d、60d）进行对比，若试验组抗压强度与基准组抗压强度接近且耐久性、坍落度以及和易性符合要求，则利用钼尾矿砂代替部分天然砂是合理的。

1.3 试验结果与分析

按照上述配合比拌制混凝土，并进行混凝土试件的制作成型及标准养护，其拌合物的和易性及抗压强度试验结果如表 11 所示。

表 11 混凝土性能试验结果

从表 11 可以看出，在混凝土中掺入钼尾矿砂和天然砂的混合砂有利于拌合物的和易性，并且可以提高强度。因此用钼尾矿砂来代替部分天然砂是可行的，但是在掺入混凝土之前一定要通过试验确定合适的掺配比例。在本试验中我们确定在天然砂中掺入 30% 的钼尾矿砂为最佳比例。

2 结论

（1）在粗砂中掺入适当比例的钼尾矿砂可以将粗砂掺配成符合标准要求的中砂。

（2）在混凝土中掺入 30% 的钼尾矿砂代替部分天然粗砂有利于混凝土拌合物的和易性和力学性能。

（3）钼尾矿砂在混凝土中的应用具有一定的经济效益。