首钢尾矿人工砂石在混凝土中的应用研究（二）岩土工程师考试
文章作者 100test 发表时间 2009:06:24 19:07:41
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（2）试验结果
两种混凝土拌合物的和易性没有明显区别，流动性塌落度值见表四，粘聚性和保水性均为良好。塌落度损失基本相同。
TT代表天然砂配制的混凝土，WT代表尾矿人工砂配制的混凝土，抗压强度结果见表四：
表四和易性与抗压强度结果
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试件
编号 |
水灰比 |
砂率（%） |
塌落度
（mm） |
抗压强度（Mpa） |
28天强度比（%） |
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3天 |
7天 |
28天 |
|
TT-10
WT-10 |
0.60 |
45.0 |
170
165 |
16.2
16.9 |
23.3
23.7 |
31.7
33.2 |
100
105 |
|
TT-20
WT-20 |
0.50 |
43.0 |
200
200 |
20.4
22.1 |
28.9
32.0 |
37.8
41.9 |
100
111 |
|
TT-30 |
0.45 |
41.0 |
210 |
25.0 |
34.7 |
44.4 |
100 |
|
WT-30 |
200 |
27.5 |
37.6 |
48.2 |
109 |
|
TT-40 |
0.40 |
39.0 |
230 |
29.0 |
37.4 |
46.4 |
100 |
|
WT-40 |
195 |
29.5 |
42.9 |
56.7 |
122 |
|
TT-50 |
0.35 |
37.0 |
210 |
39.4 |
48.8 |
57.6 |
100 |
|
WT-50 |
200 |
40.5 |
52.1 |
63.4 |
111 |
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（3）试验结果分析与结论
A以同条件对比拌制的尾矿人工砂混凝土其拌合物的和易性基本与天然砂混凝土相同，而尾矿人工砂混凝土抗压强度高于天然砂混凝土，最高为22%，最低为5%，（见表四）平均抗压强度高12%。说明使用好尾矿人工砂配制商品混凝土将可以节约水泥，降低成本。
B用P.O-32.5水泥和尾矿人工砂，可以配制出C10~C55强度等级的商品混凝土，而对比的天然砂只能配制出C10-C50商品混凝土。
C尾矿人工砂混凝土与天然砂混凝土早期抗压强度（3d）相差不多，而随着时间的延长，尾矿人工砂混凝土的抗压强度逐步高于天然砂混凝土（见图1），且不同水灰比的配比试验结果均如此，规律非常明显。这种现象说明尾矿人工砂混凝土长期抗压强度可能更高于天然砂混凝土，对混凝土的耐久性是有利的。
D尾矿人工砂混凝土的单位用水量略高于天然砂混凝土。
3、尾矿砂石高密实混凝土应用技术研究 （1）技术路线
现行混凝土配合比设计方法，特别是在低水灰比情况下，混凝土中的水泥用量大，容易引起混凝土的“富贵病”（体积稳定性不好，易开裂），使耐久性降低。从这一点出发，降低水泥用量和单位用水量，用水胶比代替水灰比作为控制强度的指标是混凝土配合比设计主要方向，也是高密实混凝土所主要解决的问题。本研究主要依据台湾科技大学黄兆龙教授骨料致密堆积的技术路线，减少水泥与用水量，同时利用尾矿砂石作为骨料，研究了尾矿砂石高密实混凝土的配制与性能。
（2） 试验原料与方法
A、原材料
水泥:Po32.5；28天抗压强度40.6MPa
粉煤灰:二级
减水剂:BLD高效泵送剂,减水率20%
尾矿砂：表观密度 2730 kg/m3 堆积密度 1520kg/m3 细度模数 2.8 石粉含量 4%
磁滑轮碎石：表观密度2780 kg/m3 堆积密度1530kg/m3含泥量0.3% 针片状含量4%
B、试验方法
a试验室配合比试验
首先确定致密堆积参数α和β, α=粉煤灰/粉煤灰 砂,以堆积密度最大时确定；β=粉煤灰 砂/粉煤灰 砂 石, 以堆积密度最大时确定。然后在不同n值和水胶比下,依据相关公式设计满足和易性和强度的配合比。
b致密堆积参数试验
通过试验，得到最佳的α值是11%；β值是53%。
c高密实混凝土实验室配合比设计见表五，试验结果见表六
表五 试 验 配 合比(材料单位为kg/m3)
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序号 水胶比 砂率 水 水泥 砂 石 粉煤灰 外加剂 |
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1 0.55 46 196 284 878 1039 74 4.3
2 0.46 47 177 260 898 1003 121 5.2
3 0.43 47 174 310 882 980 98 5.2
4 0.40 49 166 325 894 918 91 4.8
5 0.39 48 161 328 883 936 86 5.8 |
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序号 坍落度 抗压强度 3天 7天 2 8天(Mpa) 抗渗试验 |
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1 190mm 19.0 26.0 32.2 ＞P12
2 190mm 20.8 28.7 34.5 ＞P12
3 210mm 25.0 32.9 41.5 ＞P12
4 230mm 19.0 37.2 44.3 ＞P12
5 200mm 14.7 34.5 48.0 ＞P12 |
（3）试验数据与分析
通过试验我们可以看出，高密实混凝土配合比具有砂率高，水泥用量低的特点，用水量较天然砂石高密实混凝土高的原因主要是尾矿砂的颗粒形状棱角多所至。
（4）机理探讨
A、关于尾矿砂中的石粉
对于尾矿砂中含有一定量的石粉，工程界有一定的顾虑，担心会影响混凝土的强度和变形。通过大量的试验表明，当亚甲蓝试验MB值不大于1.4时认为粉料主体是石粉,而石粉不同于粘土,可以填充结构空隙,优化孔结构,起到微集料效应,且与水泥基材料相容性良好,对混凝土强度是有利的,通过试验研究证明, MB值不大于1.4,石粉含量不大于7%时, 收缩并无明显增大。
B、关于尾矿砂的和易性
尾矿砂由于其生成条件与表面特征，保水性不如天然砂，在配制普通泵送混凝土时应注意避免泌水。由于高密实混凝土配合比中砂率高，有足够的粉料（粉煤灰、石粉）且用水量较低，有效地克服了尾矿砂保水性差这一缺点。另外由于水泥用量低，坍落度损失得到很好抑制。
C、关于高密实混凝土的强度
高密实混凝土并没有因为低水泥用量影响混凝土强度，这主要是由于a结构高密实堆积，孔隙率低。
b水泥只起界面粘结作用，不过多填充孔隙，水泥的强度效益得以提高。c粉煤灰的掺加量以填满空隙为好，避免了过多掺加对早期强度的影响。d低水胶比充分保证了混凝土28天强度。e尾矿砂洁净、多棱角，机械咬合力高，对强度有利。
（4 ）试验结论
A、尾矿砂、磁滑轮碎石可以用于配制高性能混凝土；同时高密实混凝土技术可以很好的解决人工砂石混凝土的泌水问题。
B、尾矿砂石高密实混凝土可以大幅度降低水泥用量，仅就此单方混凝土较普通商品混凝土降低成本15元以上。
C、高密实混凝土设计适合尾矿砂石的特点，在砂石资源日益短缺的形势下，具有广阔的推广价值。