尾矿砂在建筑干混砂浆中的应用研究

1尾矿砂在建筑干混砂浆中的应用研究刘波沣蔡鲁宏段鹏选苗元超陈卓贾宝生薛滨中国干混砂浆专业委员会技术推广中心北京市建筑材料科学研究院摘要：本文研究了尾矿砂的级配组成特点，尾矿砂替代天然砂对普通干混砂浆保水率、抗压强度、黏结强度及耐冻融性的影响关系，并配制了几种强度等级的普通砌筑砂浆、普通抹灰砂浆、普通地面砂浆产品。研究结果表明，尾矿砂完全可以替代天然砂用于普通干混砂浆产品的生产。关键词：尾矿砂级配干混砂浆AppliedStudyofWaste-mineSandinBuildingDryMixMortarLiuBofeng,CaiLuhong,DuanPengxuan,MiaoYuanchao,ChenZhuo,JiaBaosheng,XueBinTechnicalPopularizationCenterofChinaDryMixMortarCouncilBeijingBuildingMaterialsAcademyofSciencesResearchAbstract:Thispaperinvestigatedcharacteristicofcomposinggradeandwaste-minesand’sinfluenceconnectionincommondry-mixmortarholdingwaterratio,pressintension,adhesiveintension,enduringfreezingandthawingofcommonbuildingmortar,commonplasteringmortar,commongroundmortarproductionwithsandtakenplacebywaste-minesand.Andwemadecommonbuildingmortar,commonplasteringmortar,commongroundmortarproduction.Inresult,wefoundthatwaste-minesandcanalltakeplacecommondry-mixmortarforproduction.Keyword:waste-minesand;composinggrade;drymixmortar刘波沣男1980年10月出生工程师石景山区金顶街西福村1号100041联系电话:[phone]-82121、前言发展建筑干混砂浆是节约资源、保护环境、提高建筑工程质量、实现文明施工和促进建筑施工现代化的重要技术和经济措施,是实现“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的主要举措，对建设资源节约型社会、实现人和自然协调发展将起到积极的作用。各级政府对建筑干混砂浆行业的发展高度重视，建筑干混砂浆面临着历史上最好的发展机遇。据估计，近几年北京地区建筑干混砂浆年需求量将达到1000多万吨。但推广应用干混砂浆的过程中可能遇到原材料来源、外加剂成本、产品品种、关键设备、配送方式、施工技术等诸多问题。这些问题有可能成为制约建筑干混砂浆行业发展的主要因素。其中建筑干混砂浆的主要原材料——建筑用砂的来源与价格将成为影响普通干混砂浆推广应用的关键因素之一。北京的建筑开工面积居全国之首，但天然砂资源却极度匮乏，周边地区开采与运输成本也在迅速攀升。尾矿砂是在采矿和选矿过程中产生的固体废弃物，被随意排放，对生态环境造成了严重的污染。因此，用尾矿砂替代天砂，对解决建筑干混砂浆的原材料来源和成本，对低成本普通建筑干混砂浆的推广应用，具有重要的意义。2、尾矿砂的级配研究尾矿砂的级配是衡量其质量的一项重要指标，级配是否合理将直接影响所配制砂浆的强度、和易性等各项性能。本试验对北京周边几家比较典型的尾矿砂进行了筛分实验，其筛分曲线见图1。图1中的标准曲线是最适宜的颗粒度分布曲线。从图中可以清楚的看到，恒坤砂与密云砂的级配曲线与标准曲线较为接近，这说明这两种砂的级配较为合理。而相比之下，南庄的两种砂级配就要差一些。南庄2号与3号两种砂的筛余曲线均处于标准曲线上方的位置，表明其级配中粗颗粒含量较多。使用这样的尾矿砂时，0.00.51.01.52.02.5020406080100累计筛余(%)颗粒直径(mm)标准曲线恒坤南庄3号南庄2号密云图1几种尾矿砂的筛分曲线需要用其他材料对其级配进行调整，保证所配制砂浆颗粒级配的合理性。此外，尾矿砂中粒径小于0.08mm的石粉较多，但其与天然砂中所含的泥成分不同，在使用中所起的作用也不同。天然砂中的泥对砂浆是有害的，要严格控制其含量；而尾矿砂中的石粉对砂浆的和易性是有利的，它的掺入有益于提高砂浆的和易性和密实性。33、尾矿砂配制干混砂浆基本性能研究3.1保水率保水率是影响砂浆开裂、空鼓的主要因素之一。砂浆保水率低，砂浆的失水的速度加快，会使施工性变差，严重时会使砂浆中的胶凝材料不能充分水化，收缩率变大，导致强度、特别是砂浆硬化体与基层之间的界面强度变低，造成砂浆开裂、空鼓。砂浆具有适宜的保水性能，既可有效地改善砂浆的施工性，又可使砂浆中的水份不易被基层吸走，保证水泥的充分水化。为了弄清尾矿砂对干混砂浆保水率是否具有不利的影响，试验对不同配比干混砂浆样品，用真空抽滤法进行保水率测定试验，抽滤压差400mmHg。编号1、2、6、7为工地用天然中砂，其余编号3、8恒坤砂，4、9为密云啥，5、10为南庄砂。保水率测定结果见表1。表1不同配比干混砂浆的保水率编号1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#稠度(mm)72747473777774757578保水率(%)20min83.286.386.083.180.397.097.297.396.897.230min77.683.883.680.277.395.496.396.694.995.9由表1可看出，利用尾矿砂配制的10个样品的干混砂浆其保水率多数都在80％以上，特别是6#－10#这5个配比的砂浆保水率都在95％以上。这说明利用尾矿砂配制干混砂浆并不会对砂浆的保水率造成不利的影响，甚至应用尾矿砂的保水率还要高于天然砂。不同的用尾矿砂保水率有所不同，细颗粒含量高的保水率高。随抽滤时间的延长保水率有降低，天然砂降低明显，尾矿砂略有降低。3.2抗压强度用尾矿砂等量替代天然砂分别配制砌筑砂浆、抹灰砂浆和地面砂浆，其中1#、5#、9#配比为工地用天然砂，2#、6#、10#为门头沟恒坤砂，3#、7#、11#为南庄砂，4#、8#、12#为密云砂。试验结果如表2所示。由表2可以看出，用尾矿砂全部替代天然砂，砂浆稠度略有增加；分层度基本不变；保水率变化不大，初凝和终凝时间略有加快。28天抗压强度略高于天然砂。4表2不同配比砂浆的性能表项目砌筑砂浆抹灰砂浆地面砂浆1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#12#稠度，mm728182718983809146434445分层度，mm10121391312111413111112保水率，％8880868886878886－－－－初凝，h6.255.756.755.56.55.55.756.55.253.753.253.75终凝，h7.56.586.257.56.7577.756.754.54528d抗压MPa14.7916.3716.8218.3511.9613.2613.8015.9620.7122.0726.4226.983.3粘结强度粘结强度是砌筑砂浆保证砌体强度、抹灰砂浆不空鼓、开裂的重要指标。用不同强度等级的建筑干混砂浆产品在标准混凝土块上进行28天拉伸强度试验，试验结果如表3所示。由表3可看出，用尾矿砂配制的建筑干混砂浆与试验基材具有很好的粘结性能，试验破坏面均发生在砂浆硬化体上。不同的强度等级表现出不同的粘结强度值。强度等级增加，粘结强度也随之增加。表3粘结强度及破坏形式编号1#2#3#4#5#6#7#8#9#砌筑砂浆粘结强度(MPa)0.2830.2980.2970.4790.4120.3940.4270.4730.490破坏形式砂浆砂浆砂浆砂浆砂浆砂浆砂浆砂浆砂浆抹灰砂浆粘结强度(MPa)0.2590.2210.2620.3250.3490.3250.2960.2860.318破坏形式砂浆砂浆砂浆砂浆砂浆砂浆砂浆砂浆砂浆地面砂浆粘结强度(MPa)0.4100.2590.2410.4320.3430.3230.3180.4360.390破坏形式砂浆脱落脱落砂浆砂浆砂浆砂浆砂浆砂浆注：砂浆－砂浆层破坏；基材－粘结基层破坏；脱落－砂浆与基材界面脱落。53.4耐冻融性用尾矿砂替代天然砂配制的不同强度等级的干混砂浆样品，进行冻融试验，试验按照《建筑砂浆基本性能试验方法》所规定的进行，试验结果见表4。表4不同配比砂浆冻融试验结果编号1#2#3#4#5#6#7#8#9#对比试件强度(MPa)14.7916.3716.8218.3511.9613.2615.9622.0726.42冻融后强度(MPa)12.7814.5815.3116.9210.4012.8014.7720.7624.49强度损失率(%)13.5910.938.987.7913.043.477.465.947.31如表4所示，用尾矿砂配制的不同强度等级的砂浆其冻融后的强度损失率都小于25％，满足建筑砂浆基本性能标准的要求，砂浆的耐冻融性能是完全合格的。这表明用尾矿砂来替代天然砂配制砂浆，并不会对砂浆的耐冻融性造成不利的影响。4.结论1）试验用尾矿砂具有较好的颗粒级配组成，颗粒分布曲线接近标准曲线，颗粒组成优于一般天然砂。2）用尾矿砂全部替代天然砂配制的普通砌筑砂浆、普通抹灰砂浆和普通地面砂浆的基本性能指标高于用天然砂配制的砂浆指标，可以配制出不同强度等级的普通干混砂浆产品。3）用尾矿砂代替天然砂生产建筑干混砂浆，符合资源综合利用和环境保护政策，符合建设资源节约型社会要求，具有巨大的经济效益和社会效益，对推动建筑干混砂浆行业快速、健康发展具有积极意义。参考文献[1]北京市建设委员会，DBJ/T01-73-2003《干拌砂浆应用技术规程》。[2]中国干混砂浆委员会，2004年中国国际建筑干混砂浆生产应用技术研讨会论文集。[3]北京市建筑材料科学研究院，北京市建筑干混砂浆综合技术及质量控制体系的研究。