深圳市砼行业尾矿砂综合利用

陈爱芝 张 禹 郑熙泽

(深圳市水泥及制品协会)

引言

深圳市作为较早推广预拌混凝土及预拌砂浆的城市，在过去的2014年度，全行业共生产混凝土2780 万立方米，占全省产量的16%。由于天然砂资源日益匮乏，深圳地区的岩石尾矿砂在预拌砂浆、预拌混凝土中已经普遍应用，岩石尾矿砂不宜单独作为细骨料配制使用，宜与天然砂、机制砂配制成混合砂后应用于建筑工程。目前，深圳市的天然砂都是珠江口的水洗砂，砂经水洗淡化后，细颗粒含量丢失，砂浆或混凝土拌合物粘聚性差，易离析。经大量实践证明，掺入岩石尾矿砂能有效改善水洗砂的级配，提高拌合物的和易性和可泵性。

1 尾矿砂、水洗砂的试验

1.1 四个混凝土公司尾矿砂试验

表1 交港尾矿砂的筛分结果

表2 中天元尾矿砂筛分结果

表3 晋荣尾矿砂筛分结果

表4 华全尾矿砂筛分结果

以上是四个混凝土公司的尾矿砂筛分结果。从尾矿砂筛分得到的结果均为粗砂，尾矿砂的颗粒形状都在标准范围内，其中石粉含量(MB 值)平均值在5.0%附近，含泥量分别为4.9%、2.9%、4.5%。

图1 交港尾矿砂

图2 华全尾矿砂

表5 尾矿砂各性能指标

1.2 广东省珠三角建筑用天然砂试验:

表6 深圳水洗砂筛分结果

表7 东莞水洗砂筛分结果

1.3 混合砂

表8 混合砂筛分试验

2 混凝土配合比

本次对四个混凝土公司用尾矿砂生产C30 混凝土的配合比做一个对比分析，尾矿砂的细度模数均在3.1～3.4 之间，用25%、35.%、50%的比例来替代天然砂。以混凝土基准配合比作为对比试验，用不同的取代率配制混凝土，以四个公司C30 混凝土的强度及和易性作比较。同时有的公司在使用尾矿砂生产混凝土时，为了更好的改善混凝土的和易性和保水性，掺入一定量的新型增效剂(CTF)，做到混凝土不泌水，提高了混凝土强度。

表9 交港混凝土公司试配配合比

交港混凝土公司试配原材料:

水泥:广东英德海螺P.I42.5

外加剂:东莞富盛聚羧酸 掺量为2.3%。

尾矿砂掺量占用砂总量的35%，混合砂细度模数为2.6，含泥量为2.9%，水胶比0.51

坍落度210mm，扩展度560mm。石粉含量4.3%，该配合比拌合物的和易性和保水性良好，用于实际生产多个工程，强度均在35Mpa 以上。

表10 中天元混凝土公司试配配合比

中天元混凝土公司试验原材料:

水泥:中材水泥P.O42.5R 外加剂:五三奈系掺量达到4.0%(不掺尾矿砂的掺量为2.4%)，尾矿砂掺量占用砂总量的50%，混合砂细度模数为2.7，含泥量为4.9%，水胶比0.6，

坍落度在180mm，扩展度为520mm，石粉含量4.9%，试拌状态较好。该配合比的强度偏低，原因水胶比大，总胶材用量少于其它3 个公司，尾矿砂的含泥量高也是影响强度的原因。在实际工程应用上符合要求，均没出现裂缝等问题。

表11 晋荣混凝土公司试配配合比

晋荣混凝土公司试配原材料:

水泥:海螺水泥P.O42.5 外加剂:东莞富盛聚羧酸 掺量2.7%(不掺尾矿砂掺量2.0%)。尾矿砂掺量占用砂总量的25%，混合砂的细度模数2.5，含泥量3.5%，水胶比:0.56

坍落度为175mm、扩展度480mm，石粉含量3.9%。拌制出来的混凝土工作性能符合工程泵送要求。

华全混凝土公司试配原材料:

水泥:海螺水泥P.O42.5

外加剂:佛山华轩奈系掺量2.6%(不掺尾矿砂掺量2.1%)

表12 华全混凝土公司试配配合比

尾矿砂占总用砂量50%，混合砂的细度模数2.7，含泥量3.5%，水胶比:0.49

坍落度180mm、扩展度560mm。石粉含量2.9%，拌制出的混凝土和易性和保水性很好，强度高于以上3 个公司。原因水胶比小，采用尾矿砂、水洗砂、机制砂三种不同的颗粒级配达到最优的级配模数，达到最佳效果。

图3 交港现场施工混凝土拌合物

图5 晋荣现场施工混凝土拌合物图

3 结果分析

图4 中天元试配现场混凝土拌合物

图6 华全现场施工混凝土拌合物

从以上四个混凝土公司生产用原材料分析，中天元用中材水泥，另外三家均采用海螺水泥。外加剂四家混凝土公司用了三个品种，三家用的是聚羧酸，一家用奈系。从掺量看，奈系的较高，要达到4.0%的掺量，而聚羧酸掺量在2.3%～2.7%之间。交港混凝土公司用海螺P.I42.5 水泥，强度值最高。晋荣、华全用海螺P.O42.5 水泥，混凝土强度值达到试配及实际生产要求，中天元用中材P.o42.5 水，强度值达到108%，在实际生产时可考虑提高胶材用量，减小用水量，从而保证混凝土出厂强度。

根据尾矿砂的组成生产的混凝土强度都能符合混凝土用砂标准。尾矿砂的颗粒形状和级配与天然砂不同，实际生产中尾矿砂完全可取代天然砂作为混凝土的细骨料，存在颗粒级配不理想的状况下，怎样调整尾矿砂与机制砂及天然砂之间的级配来保证混凝土强度和工作性能，将是我们长期在实践中去不但了解和解决的问题。

目前在深圳有很多企业通过添加增效剂CTF 来改善水分子与无机不溶颗粒的接触面积，使无机不溶物的颗粒充分水化，达到拌合物的保水作用。

4 结论

(1)尾矿砂的掺入可解决企业用砂难的困境，且尾矿砂采用不同的掺量，混凝土的工作性能均能满足施工要求，强度达到标准要求。

(2)用不同水泥品种和不同类型的外加剂，掺用尾矿砂、机制砂、天然砂混合使用，配制的混凝土不影响其工作性能。尾矿砂的掺量可根据其细度模数进行调整。

(3)利用废弃的尾矿砂作为混凝土生产的细骨料，能够满足混凝土强度，同时节约石材、矿材资源，减少环境污染。既能保护环境合理利用资源，又能在社会经济效益上取得成就。

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