铁尾矿砂对道路混凝土路用性能的影响

铁尾矿砂制备农村公路混凝土性能王乐;张静;崔芳芮【摘要】将铁尾矿砂以不同比例替代天然砂制备农村公路混凝土,研究铁尾矿砂掺量对C30混凝土工作性能、力学性能、抗收缩性能和抗渗性能的影响.试验结果表明,掺加铁尾矿砂能够满足农村公路混凝土对工作性能和力学性能的要求,同时还具有较好的抗收缩性能和抗渗性能.当铁尾矿砂掺量为100％时,混凝土抗压强度最大,当铁尾矿砂掺量为40％时,混凝土抗弯拉强度最大.当铁尾矿砂掺量为50％时,混凝土具有较好的抗收缩性能和抗渗性能.【期刊名称】《河北联合大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(037)003【总页数】5页(P136-140)【关键词】铁尾矿砂;混凝土;抗弯拉强度;农村公路【作者】王乐;张静;崔芳芮【作者单位】华北理工大学建筑工程学院,河北唐山063009;华北理工大学建筑工程学院,河北唐山063009;华北理工大学建筑工程学院,河北唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TU502.60 引言农村公路建设是当前我国公路交通事业的重点工作，改革开放以来，我国农村公路的建设取得了显著成就，政府也加大了力度来改善农村公路。

由于农村公路车速低，车流量较少，所以对设计等级要求比较低。

对于农村公路，水泥混凝土路面具有群众参与程度高、可以就地取材和养护费用少等优点，符合农村公路建设需要发动群众、依靠群众的方针。

但随之水泥混凝土路面对于天然砂的需求量也日益增多，天然砂的超量开采已经对农田、河道造成了严重破坏，国务院和相关政府部门已经出台了禁采或限采天然砂的规定［1－2］。

尾矿砂是铁矿石经过加工粉碎，选出铁物质后剩余的一种产物，其大量堆存填埋不仅需要占用大量土地，并且部分铁尾矿中含有重金属等有害物质以及细尾矿颗粒引起的扬尘等严重影响了地下水资源和周边环境［3］。

据统计，我国金属尾矿堆存量已达到50亿吨以上，并且每年以6亿吨的速度递增。

铁尾矿的综合治理和开发利用是我们面临的重大课题，近年来尾矿作为二次资源已受到世界各国的重视［4］。

铁尾矿砂作为细骨料在混凝土中的应用摘要：铁尾矿砂是指选矿厂的铁尾矿石经过球磨机粉磨、磁选法选出铁粉后，经过水洗除泥后的附属产品，混凝土分公司实验室通过大量的配合比对比试验和砂子的常规检测试验后，确定尾矿砂在混凝土中取代天然河砂、充当细骨料是可行的，可以为企业降低生产成本，带来经济效益。

关键词：铁尾矿砂，细骨料，混凝土，前言天然河砂作为混凝土中的细骨料，资源日益枯竭，开采也受到限制，不仅采购困难，价格也越来越高。

而山砂充当细骨料，因其本身是由风化岩经破碎、水洗、筛分而成，母岩强度较低，物理和化学性质均与河砂相差较大，用在混凝土中会影响混凝土强度，从而变相增加胶凝材料的用量，导致生产成本增加，且只能应用在一些低标号混凝土中，寻找河砂的替代品成为急需解决的问题。

1.前期准备笔者在前期做了大量准备和调研工作，对本溪地区的铁尾矿砂进行取样调研，经过试验对比，确定了本溪偏岭产铁尾矿砂作为细骨料替代天然砂，与其他尾矿砂主要区别如下：1.细度模数，偏岭尾矿砂1.3~1.9，其他尾矿砂1.0以下，一般为0.6~0.8。

2.石粉含量，偏岭尾矿砂10%以下，其他尾矿砂20%以上3.亚甲蓝值，MB(偏岭尾矿砂)＜1.4，说明其粉状物以石粉主。

MB（其他尾矿砂）＞1.4，其粉状物以泥粉为主。

4.0.16mm以下所占百分比，偏岭尾矿砂30%左右，其他尾矿砂50%以上由于其他尾矿砂石粉含量偏高，且0.315mm以上颗粒状含量太少，当使用其作为砂子时，总比表面积增大，包裹其需要的水泥净浆也更多，会导致混凝土总用水量和水泥用量上升，当水泥用量相同时，其拌制的混凝土强度必然大大降低，所以采用其作为细骨料拌制混凝土不可行。

1.试验研究2.1铁尾矿砂筛分实验细度模数1.85，属III区细砂。

2.2压碎指标值实验压碎指标值15%2.3亚甲蓝试验MB＜1.42.4配合比试验进行三组平行对比试验：AA：100%山砂AB：50%山砂，50%尾矿砂AC：30%山砂,70%尾矿砂表2-1 试验配合比单位（kg/m3）表2-2 试验数据统计通过此次试验发现尾矿砂取代山砂作为细骨料，在相同用水量和外加剂掺量的情况下，尾矿砂用量越高，流动性越好，即掺加尾矿砂会减少单位用水量。

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3.各个原材料性能指标
⑴水泥：所用水泥为山东山铝水泥有限公司 P · O42.5R水泥，密度为3×103kg/m3，其他物理力 学性能指标如下：
表1-2 水泥物理与力学性能
安定性
凝结时间
标准稠度用
min
水量（%） 初凝 终凝
抗压强度 Mpa
3d 28d
抗折强度 Mpa
3d 28d
合格
尾矿砂掺量
黏聚性
保水性
抗压强度（Mpa）
7d
28d
0
一般
良好
21.1
26.9
20%
良好
良好
20.3
25.1
40%
良好
良好
22.3
28.9
60%
微粘
良好
24.1
30.1
100%
粘
一般
20.1
24.2
0
良好
良好
28.5
37.4
20%
良好
良好
25.3
38.7
40%
微粘
良好
23.2
38.8
60%
粘
一般
26.0
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⑼机制砂与铁尾矿砂不同比例复配后混合砂性能指标：
表1-12机制砂与铁尾矿砂不同比例复配后性能指标
序号
曲率系 数（CC）
机制砂掺配 比例（%）
尾矿砂掺配 比例（%）
试配后细度 试配后石 模数 粉含量（%）
试配后表观 密度
（kg/m³）
1 2.8
80
20
3.2
3.9
2586
2 2.7
75
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铁尾矿砂在混凝土中的应用研究摘要：在铁矿石选矿作业后，留下的一种工业废料被称为铁尾矿，在以往选矿作业中，由于铁尾矿的其他利用价值不大，因而多予以排放处理。

在混凝土中掺入铁尾矿，不仅可以有效解决废料的占地问题，还可以强化混凝土的使用性能。

本文以铁尾矿砂在混凝土中的应用为探讨主题，分析铁尾矿砂混凝土的基本力学性能以及耐久性，阐述其在实际应用过程中存在的主要问题。

关键词：铁尾矿砂；混凝土；应用引言：根据有关调查显示，我国年尾矿排放量超过5亿吨，堆放的铁尾矿量更超过50亿吨，这不仅涉及到对大量土地资源的占用，还带来了不同程度的环境污染问题。

综合利用铁尾矿、减少环境污染以成为矿产业发展面临的重要课题。

加工处理铁尾矿，可以将其作为混凝土中砂子的替代物，进而广泛应用到公路碎石基层、路面以及钢筋混凝土工程施工中，是提高铁尾矿利用率的有效方法。

1铁尾矿砂混凝土研究现状1.1混凝土性能与强度受铁尾矿砂掺和料比例的影响近年来，有研究人员将铁尾矿砂按不同比例取代天然砂配置成混凝土有关的实验研究，在所用铁尾矿砂掺合量不同的情况下进行测试，从抗压强度、混凝土流动性能等方面，试验材料的使用性能。

通过实验研究可以发现，按照铁尾矿砂和天然砂适宜的比例关系配置混凝土时，可以获取流动性最好的混凝土，符合混凝土工程施工对材质质量的规范要求。

混凝土中加入铁尾矿砂，能够大幅提高混凝土的和易性及抗压强度，相比普通混凝土，这种材料的适用范围更广。

试验测试发现，逐渐增加铁尾矿砂材料的用量，混凝土劈拉强度性能缓慢下降，呈现出逐步递减的变化趋势。

将比例不同的铁尾矿砂混合到混凝土中，再将机制砂混合到混凝土中，形成对比试验组，检测两种混合料的耐久性、强度性能以及干燥收缩性，可以得知与龄期一样的机制砂混凝土材料相比，含有铁尾矿砂的混凝土材料体现出更佳的性能品质，科学调节铁尾矿砂的加入量，也可以得到与机制砂混凝土稳定性、抗压力、流动性等大体一致的混凝土混合料[1]。

一０ ６ ． ８ —１ ２ —１ ５ —２ １ — ． ８ —３ ７ ．０ ．２ ．８ ３０ ．８ 一０ ７ ． １ —１２ ． ２ —１ ５ —２ ２ ．３ ． ３ — ． ０ —３ ８ ３１ ．０ 一 ． ５ —１ ２ ０７ ． ５ —１ ５ —２ ２ ．６ ． ９ — ． ２ —３ ８ ３１ ．４
２ ２ 力学性 能 ．
不 同 比例铁 尾矿制 备 的混凝土其 力学 性能见
表 １ 。 由表 １ 可知 ，混凝 土 试样 的抗压 和 抗折 １ １
强度 随着 铁尾矿 加 入 量 的增 加 呈现 下 降 的趋 势 。 这是 由于随着铁尾 矿用 量的增 加 ，集料 中细颗粒
增多 ，级 配不 合理 ，集料 与水 泥石 间的粘 结程度
２ ３ 抗碳 化性 能 ．
状及发 展 前 景 ［ ］ 中 国 非 金 属 矿 工 业 导 刊 ， Ｊ．
２０ ０５，（ ） ３—１ ． １ ：１ ６
不 同 比例 铁尾矿 制备 的混凝 土其抗 碳化性 能
见 表 １ 。由表 ｌ ２ ２可知 ，掺 加不 同 比例 铁 尾矿 制
［ ］Ｄ Ｋ ｍａ ．ｊ ，Ｒ ｍａｈｎ ｒ ．Ｅ ｐ ｉ － ４ ａ ＳＫ， ｕ ｒＳｎａ ａ ｃ ａｄａ Ｐ ｘｌｔ ｓ ｙ ｏ ｒ ｏａ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｉ ｎ ｒｉ ｎ ｓ ｃ ｎ ｒｔ ｐ ｐ ｒ ｅ ｙ ｒ ｓ ｒ ｌ ｇ ｏ ｃｅ ｅ ｏ ａｉ ｏ ｒ ｅｔ ｓ ｉ
尾 矿是在 开采 、分选矿 石 之后排 放的暂 时不 能被利用 的 固体或 粉状废料 ，包 括矿 山尾矿 和选
凝 土对其 性能 的影 响。
１ 试 验 １ １ 原 料 ．
矿 厂尾 矿 。 在 我 国 ，现 有 大 中型 的铁 尾 矿 库 达 ４ ０多个 ，堆 存 的铁 尾矿达 到 ８ ０ ０亿 ｔ 以上 。 目前

铁尾矿（IOT）是铁矿石经过选矿、萃取铁等工艺后产生的工业固体废弃物之一。

目前，我国铁尾矿大量产生，且主要以露天堆积的方式进行储存。

该种方式不仅占用大量的土地，而且会危害周围居民的身体健康。

因此，找到一种合理的方式处理铁尾矿迫在眉睫。

铁尾矿是由金属基材料和非金属基材料组成的一种复合材料，其含有的元素主要有铝、硅、铁、镁以及钠和钾等。

铁尾矿的主要矿物组成为石英、高岭石、长石、褐铁矿、赤铁矿等。

铁尾矿根据粒度的不同可以分为粗铁尾矿、细铁尾矿和超细铁尾矿。

一般粒度大于4.74 mm是粗铁尾矿，粒度在0.16~4.74 mm是细铁尾矿，粒度小于0.16 mm是超细铁尾矿。

铁尾矿的资源化利用主要在以下几个方面：铁尾矿制备机制砂，金属回收，水泥制备原料以及尾矿库生态复垦等。

但是铁尾矿堆存量大，尾矿库消库的压力促使固废处置企业需求更多的资源化利用方式。

蒸压加气混凝土是一种轻质多孔建筑材料，其具有保温和抗震性能好、易于加工、能耗低、耐火等优势，这使得蒸压加气混凝土被广泛应用于建筑材料等领域。

为有效降低蒸压加气混凝土的原料成本，现阶段更多地采用固废作为蒸压加气混凝土的原料。

一方面，实现固废的资源化利用；另一方面，降低了蒸压加气混凝土的生产成本。

目前，已有研究者利用钢渣、铁尾矿、磷石膏、煤矸石、稻壳灰、ZSM-5沸石以及风冷渣等作为蒸压加气混凝土的原料来生产蒸压加气混凝土。

基于此，在本研究中我们用细铁尾矿替代部分钢渣制备新型蒸压加气混凝土。

对蒸压前的蒸压加气混凝土进行表征，研究了细铁尾矿掺量对蒸压加气混凝土发泡效果、料浆的黏度和pH的影响。

同时，研究了细铁尾矿对钢渣基蒸压加气混凝土矿物组成、微观结构和性能的影响。

本研究为细铁尾矿有效利用提供了一种新的途径。

1、实验原材料及实验方法1.1 原材料本实验所用的水泥为安徽海螺水泥有限公司生产的P·O 42.5水泥，细铁尾矿由生态环境部南京环境科学研究所提供。

失活的ZSM-5来自山东淄博的一家沸石生产商，其主要由92.78%的二氧化硅组成。

铁尾矿砂掺量对混凝土性能影响的研究摘要：按普通混凝土配合比设计的方法配制强度等级为C30的混凝土，通过对天然砂、铁尾矿砂进行掺配优化后，研究了不同掺量的尾矿砂对不同强度等级混凝土基本性质的影响结果表明，掺入尾矿砂后混凝土拌合物的和易性下降，且掺量越大，混凝土坍落度及扩展度越小；用尾矿砂配制的C30混凝土，其强度略低于普通混凝土，且随尾矿砂掺量减少强度会而略有增加，但用尾矿砂配制的C30混凝土，其强度略低于普通混凝土0.8%。

关键词：尾矿砂；掺量；和易性；强度0引言尾矿砂是铁矿石选矿后的废弃物，目前我国据统计堆存的尾矿量高达十几亿吨，这不仅对环境造成严重的污染，尾矿的堆放也给当地带来很大的安全隐患另一方面，建筑业的快速发展，使得混凝土用量急增，而作为混凝土主要原材料之一的天然砂出现资源严重匮乏现象，天然砂采掘危害河道生态，政府相继出台禁采或限采天然砂的规定。

尾矿砂的堆积如山和天然砂短缺这一矛盾影响着采矿业与建筑业的发展，尾矿砂的特性与天然砂机制砂有很多相似之处，如果利用尾矿砂作为细集料拌制混凝土，即可缓解天然砂资源匮乏问题，也可解决大量废弃尾矿砂堆积带来的生态环境问题，有利于减少项目成本，本文研究尾矿砂掺量的大小对不同强度等级混凝土性能的影响。

由于国家对天然河砂相继出台限采的文件；故本研究使用铁尾矿砂掺量对混凝土强度性能的影响，经试验检测天然河砂细度模数属中粗砂，尾矿砂细度模数属细砂范围，人工机制砂的细度模数属粗砂范围。

外加剂：采用湖北鑫城XC-100B型聚羧酸系高性能减水剂，掺量为水泥质量的0.02%。

图1项目区尾矿砂颗粒重金属含量的检测图2尾矿砂的成分组成2配合比设计2.1配合比天然砂表面光滑无棱角，而铁尾矿砂与天然砂接近，表面粗糙富有棱角且开口孔隙较多故天然砂的吸水率小于尾矿砂，这种差异对所拌制混凝土的和易性和强度会有不同影响。

为研究不同掺量的尾矿砂对混凝土基本性质的影响，先以混合砂（天然砂：尾矿砂）作细骨料，依据JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》配制C30三组混凝土，再分别用尾矿砂：试件编号1（尾矿砂占配合比细骨料总量80%：天然砂占配合比细骨料总量20%）：试件编号2（尾矿砂占配合比细骨料总量70%：天然砂占配合比细骨料总量30%）、试件编号3（尾矿砂占配合比细骨料总量60%：天然砂占配合比细骨料总量40%）已掺配尾矿砂替代天然砂，以含尾矿砂细骨料的拌合物测试混凝土的和易性和抗压强度，抗压强度测试采用的试件尺寸为100mm×100mm×100mm共做8组试块，试验见图3，见表4图试验结果。

尾矿砂掺量对C30路用混凝土性能的影响徐国强;于庆坤;杨小杰【摘要】试验以C30农村公路用混凝土为研究对象,研究掺加不同比例尾矿砂对混凝土工作性能、力学性能的影响.试验结果表明,掺加尾矿砂的各组混凝土工作性能良好;掺加尾矿砂降低了混凝土3d抗弯拉强度,强度值相对于基准组降低了27.38％,尾矿砂掺量对7d和28 d抗弯拉强度影响不大;随着尾矿砂掺量的增加,混凝土抗压强度呈上升趋势,其中3d和7d抗压强度增加更为明显,当掺量为100％时,混凝土3d、7d和28 d抗压强度均达到最大值.【期刊名称】《河北联合大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(038)003【总页数】4页(P120-123)【关键词】尾矿砂;混凝土;农村公路;力学性能【作者】徐国强;于庆坤;杨小杰【作者单位】华北理工大学建筑工程学院,河北唐山063009;河北省地震工程研究中心,河北唐山063009;华北理工大学建筑工程学院,河北唐山063009;华北理工大学建筑工程学院,河北唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TU502+.6近年来，世界各国对尾矿砂的综合治理和开发利用越来越重视。

尾矿砂作为一种二次资源，废弃堆积不仅严重污染环境，而且制约了金属矿山的可持续发展[1-2]，因此合理开发利用尾矿砂是当前面临的重要研究课题之一。

20世纪90年代以来，我国的公路建设获得前所未有的发展，但在公路数量和质量方面，与欧美等发达国家相比仍存在较大差距。

尤其是在农村公路建设方面，路网密度偏低，路况较差，通达深度不够，制约了农村经济社会发展和人民生活质量的提高，农村公路建设任务依然艰巨[3]。

而天然砂作为非可再生资源，建筑需求量却是越来越大，过量开采对河道造成严重破坏，进而影响环境。

鉴于此，考虑将尾矿砂替代天然砂用于农村公路建设，不仅可以节约资源，控制环境污染，而且经济效益也非常可观，具有良好的应用前景和可行性[4]。

本试验采用尾矿砂替代天然砂制备C30路用混凝土，研究尾矿砂的掺量对混凝土工作性能和力学性能的影响，为尾矿砂资源的合理开发利用提供一条切实可行的途径。

【技术研究】铁尾矿砂在混凝土中的应用研究铁尾矿砂是选矿过程中留下的一种固体废弃物。

本文在国内专家学者研究的基础上，结合当地铁尾矿砂的特点，通过试验分析铁尾矿砂的掺量对混凝土砂率、工作性、混凝土强度、浆体量、外加剂掺量等因素分析，结合试验提出自己一些看法，供大家参考。

关键词：铁尾矿砂；细度模数；砂率；混凝土强度；坍落度；浆体量；外加剂掺量铁尾矿砂是铁矿石精选矿提纯、磨细、选铁矿后产生的一种细度模数稳定，且符合细砂或者特细砂的尾矿废渣。

铁尾矿砂含有的细粉大部分为石粉颗粒，属于坚固成分，有利于混凝土力学性能和耐久性。

同时依照JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》相关规定，结合混凝土和铁尾矿砂的特点，对铁尾矿砂用作混凝土细集料的可行性和应用范围进行试验分析。

由于砂石资源匮乏，砂石原材料品质波动较大，很难购买到满足现行规范要求的天然砂石。

主要表现为天然砂中含石率较高（一般在10%〜40%)，并且含泥量严重超出标准。

颗粒级配表现为粗颗粒多、细颗粒少、级配十分不合理，给配制中、低强度等级的混凝土带来很大的困难。

用铁尾矿砂部分取代河砂，既可以减小含石波动对混凝土工作性能的不利影响，又可优化细骨料的颗粒级配。

尾矿砂粒径小于0.15mm的细粉主要是石粉，石粉在性能上不同于河砂中的泥粉，对外加剂吸附较小，掺入部分铁尾矿砂可以有效降低细骨料的含泥量。

应用铁尾矿砂也可以优化混凝土配合比参数的调整范围，增加混凝土配合比调整自由度。

尤其在胶凝材料相对较少的低强度等级混凝土中加入适量的石粉充当细集料有利于提高混凝土的粘聚性、和易性。

在铁尾矿砂的与河砂复配使用缺少系统性的研究，另外，对尾矿砂的使用还存在以下困难：①长期以来，混凝土行业习惯于使用天然河砂，对河砂产生依赖和固定的思维难以改变，对于铁尾矿砂认识不足。

②铁矿开采企业对选矿过程中产生铁尾矿作为废弃物进行堆积、掩埋等简单处理。

③对铁尾矿砂的认识、使用是一个循序渐进的过程。

引言随着我国基础设施建设的快速发展，建设用砂消耗量激增，目前我国河砂资源已经面临枯竭，混凝土行业要想获得长期稳定的发展活力，必须对尾矿资源进行充分地利用，坚持走循环经济和节能高效的发展道路。

我国现有铁尾矿存放量已超过60亿吨[1-2]，如果能够将堆积在工业、农业用地上的铁尾矿加工成机制砂并应用于建筑行业，不仅能减小我国对于河砂资源的开采力度，还能在一定程度上降低对铁尾矿废弃物处理和运输的费用成本，创造良好的经济效益。

机制砂是指经过除土处理后的岩石，利用制砂设备进行破碎、筛分，制备得到粒径小于4.75mm的岩石颗粒，在其制备过程中难免会产生粒径小于75μm的石粉颗粒[3-4]。

若盲目去除机制砂中的石粉不仅会增加生产成本，浪费水资源，而且会改变机制砂原有级配，降低机铁尾矿机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响研究王　林1　杜艮坤1　贺鑫鑫1　李　帅2　刘雪娟2　郭　宏31. 北京建筑大学 土木与交通工程学院 北京 1000442. 中铁上海工程局集团第一工程有限公司 上海 2011003. 中铁十七局集团有限公司 山西 太原 030006摘 要：机制砂在生产过程中会产生大量的石粉，这些石粉的岩性及掺量会对机制砂及混凝土的性能产生较大的影响。

本文探究了铁尾矿机制砂中石粉含量对C30、C50铁尾矿机制砂混凝土工作性能、力学性能及耐久性能的影响，并通过SEM、XRD等测试分析了铁尾矿石粉对机制砂混凝土微观结构的影响机理。

结果表明：石粉可以在机制砂混凝土中起到“滚珠”效应，降低机制砂颗粒间“摩擦嵌锁”作用，并有效优化铁尾矿机制砂级配，细化混凝土孔结构，提高混凝土工作性能与力学性能；制备C30、C50铁尾矿机制砂混凝土适宜的石粉含量分别为9%～12%和6%～9%，此时C30、C50混凝土抗冻等级分别为F200与F300，氯离子渗透能力均较低。

关键词：铁尾矿机制砂；石粉含量；工作性能；力学性能；耐久性能The Influence of Stone Powder Content in Iron Tailings Machine-made Sand Production on Concrete PerformanceAbstract: Machine-made sand produces a large amount of stone powder during the production process, and the lithology and dosage of these stone powder have a significant impact on the performance of machine-made sand and concrete. This study explores the influence of stone powder content in iron tailings machine-made sand production on the working performance, mechanical performance, and durability of C30 and C50 iron tailings machine-made sand production concrete, and analyzes the influence mechanism of iron tailings machine powder on the microstructure of machine-made sand concrete through SEM，XRD and other tests. The results show that stone powder can play a "rolling ball" effect in machine-made sand concrete, reduce the "friction interlocking" effect between machine-made sand particles, and effectively optimize the grading of iron tailings machine-made sand, refine the pore structure of concrete, and improve the workability and mechanical properties of concrete; the suitable stone powder content for preparing C30 and C50 iron tailing machine-sand concrete is 6%~9% and 9%~12% respectively. At this time, the frost resistance grade of C30 and C50 concrete is F200 and F300 respectively, and the chloride ion permeability is low. Key words: Iron tailings machine-made sand; stone powder content; working performance; mechanical performance; durability收稿日期：2023-5-15第一作者：王林，1979年生，博士，副教授，主要研究方向为高性能混凝土及外加剂，E-mail：******************.cn项目信息：中铁上海工程局集团2022年科研计划“铁尾矿混凝土的研制与工程应用”（H22148）；山西省重点研发计划项目“C100及以上高强度等级自密实混凝土配合比研究”制砂密实度，从而对混凝土的工作性能和力学性能产生不利影响。

铁尾矿取代河砂对路用混凝土强度的影响研究基于对矿山尾矿进行废物利用的考虑，现将其加入路用混凝土中以取代原细集料，通过试验和数值模拟相结合的方法研究其在路用混凝土中的配比规律。

研究结果表明：以标准混凝土的配合比为基础，研究优化加入尾矿后混凝土的配合比，完全可以满足施工工艺要求；在采用相同尾矿粒径前提下，加入不同量的尾矿对混凝土的强度在一定范围内具有积极的影响，铁尾矿粒径在0.15-0.3范围内且取代50%细集料用量时，混凝土的抗压强度有相应的提高。

标签：细集料；资源回收利用；抗压强度；ANSYS；弯沉值引言目前，在矿产资源丰富的地区，由于大量的矿石开采产生了数量巨大的废物资源，诸多行业针对这些废弃资源如何回收再利用也进行了大量的研究。

应社会经济建设的飞速发展，混凝土的使用越来越高要求、高标准、高强度以及高性能化。

各大型建设项目频繁的诞生使得建筑用混凝土的使用量大大增加，原材料出现供应紧张的趋势，有限的天然细集料的短缺供不应求，同时矿山开采遗留的铁尾矿废石也逐年递增。

这些铁尾矿堆积的维护费用和潜在危害很大，需要通过开发新的综合利用降低其危害。

将堆积如山的铁尾矿废料作为一种新材料取代原混凝土中的细集料，对尾矿充分利用，既能减少天然河砂的消耗，节约成本，提高经济效益，又能减少堆积如山的尾矿对环境的污染和对耕地的占用，对解决废弃资源的再利用不失为一具有优势的途径。

1 试验研究配合比1.1 试验过程1.1.1 标准试件（不加尾矿）配合比设计在道路建设中，面层是道路结构层的组成部分之一。

根据行业标准JGJ 55-2000《普通混凝土配合比设计规程》规定初步确定混凝土配合比，通过实验测定其和易性能和塌落度，根据实际工程施工对混凝土和易性的要求调整配合比，对试件分别养护3天、7天、18天、28天并测其相应的抗压强度。

根据实验结果确定标准试件最终配合比。

1.1.2 尾矿混凝土配合比设计与调整基于标准试件配合比的设计，采用控制变量法，在其他材料及成分都不变的情况下，将尾矿按照试件原材料质量的25%、50%和75%的比例取代细集料，以试件成型且能满足和易性能要求为标准探究铁尾矿混凝土的配合比。

河北理工大学本科生毕业论文题目：铁尾矿砂混凝土的泌水特性及对混凝土性能的影响英文题目：The Bleeding Behavior of Concretes Prepared with Ferrous Mill Tailings and Its Influence onProperties of Concretes学院：材料学院专业：无机非金属材料工程班级：06材3姓名：田素芳学号：200608010311指导教师：蔡基伟2010年 6 月10 日摘要尾矿是选矿厂选别矿石后产生的大量脉石废渣，通常以尾矿浆的形式排出。

目前所有矿山对尾矿的主要处理方式是就近修建尾矿库，将其堆存起来。

这样不仅占用大量土地，而且有很大的安全隐患。

人们对天然砂石的过度开采，严重破坏了自然环境，并且还影响到了建筑业的可持续发展。

为解决铁尾矿的堆存和天然砂的短缺这一对矛盾，同时为了解决铁尾矿砂本身保水性差，泌水量大的问题，本研究利用铁尾矿砂和铁尾矿粉为基本原材料，通过不同的矿物掺合料、减水剂、铁尾矿粉的掺入，配置出早快型、早慢型、晚快型、晚慢型四种泌水类型混凝土，通过测定不同类型混凝土抗压强度和孔结构特征，分析了对强度造成不同影响的具体原因。

试验结果表明，早快型泌水混凝土虽然泌水量大，孔隙率大，但由于塑性收缩，有害孔少，而且实际水灰比低，所以强度依然很高；早慢型泌水混凝土有害孔和多害孔比例高，强度低；晚快型由于加入铁尾矿粉作为微细集料填充，强度也很高，但因为表面开放型气孔多，可能抗渗性不好；晚慢型泌水泌水量少，气孔率低，有害孔少，强度最高，其他性能也最优良，是最佳混凝土泌水类型。

关键词：铁尾矿砂，铁尾矿粉，泌水，混凝土，强度AbstractThe ferrous mill tailings is plant of gangue slag pulp chosen ore-dressing, which is often proposed in the form of the tail. Currently, the main method dealing with the ferrous mill tailings is to construct tailing dams for storage. This will not only take up much of the land, but also have a lot of security risks. At the same time, as the increases of consumption of the concrete materials used in construction, more and more natural aggregates are needed. The excessive exploitation of natural sand, not only seriously damages the natural environment, but also affects the sustainable development of the construction industry. In order to solve the contradiction of the storage of the ferrous mill tailings ore and the shortage of natural sand, also, in order to solve the problem that the adhesiveness of the ferrous mill tailings ore sand is relatively poor and the bleeding ratio is high, this paper takes the ferrous mill tailings ore in Qian'an, Tangshan as Manufactured Fine Aggregate (MFA) and micro fines (powdery the ferrous mill tailings ore). Through adding 15% of FA and GBRS, different super plasticizer as well as fine mill tailings, the bleeding of the mixture can be classified into 4 types , early-rapid , early-slow , late-rapid and late-slow types. The reason for the influence on the concrete performance is analyzed by measuring pressure strength and pore in different type of concrete. The result show that though the bleeding rate of early-rapid type concrete is high and the porosity is big, the harmful pore is less due to plastic shrinkage, also because of actual water-cement ratio decreasing, thestrength is high. The ratio of harmful pore is high in early-slow concrete type, so the strength is low .The strength of late-rapid is high because of adding micro fines as fine aggregate but because the pore in surface is open, may affect penetration-proof quality. Late-slow types concrete has low porosity and less harmful pore, the strength is highest, and the other performance is good. It is optimal type of concrete.Key Words：ferrous mill tailings ore, micro fines, bleeding, concrete, strength目录第一章综述 (2)1.1铁尾矿砂的研究现状 (2)1.1.1尾矿的堆积及危害 (2)1.1.2铁尾矿的利用现状 (3)1.2建筑用砂的使用现状 (4)1.2.1天然砂的缺乏 (4)1.2.2人工砂的使用状况 (4)1.2.3铁尾矿砂作为人工砂的研究 (5)1.3 泌水研究现状 (5)1.3.1泌水成因及影响因素 (5)1.3.2 泌水对混凝土性能的影响。

铁尾矿砂对混凝土工作性的影响论文
铁尾矿砂对混凝土工作性的影响
近年来，大量使用混凝土作为建筑材料已经成为一种时尚。

混凝土的功能特性，强度，外观等都是混凝土受欢迎的原因之一。

随着技术的发展，用于混凝土中的细小和微粉末部件正变得越来越重要。

铁尾矿砂是一种细小的矿物砂，是混凝土中的关键部分。

铁尾矿砂具有独特的物化性质，对混凝土的性能有着重要的影响。

它有助于提高混凝土的工作性，改善其黏度和流动性。

铁尾矿砂可以吸收水分，增加混凝土的水泥类型，并减少混凝土的缩水率。

它还可以提高收缩的发生率，保持混凝土的细腻性，防止开裂，改善硬化的外观，使混凝土表面更加光滑。

它还可以提供乳状水泥浆体，增加混凝土的压力强度，耐久性，维修性，抗冲击性等。

然而，铁尾矿砂也有一些缺点。

铁尾矿砂有一定的渗透性，因此会吸收更多的水，导致混凝土积水。

如果过量使用铁尾矿砂，可能会导致混凝土结块，弱化混凝土的物理性能，并降低混凝土的硬度。

总的来说，铁尾矿砂是一种具有重要作用的混凝土组成部分。

它有助于提高混凝土的工作性，并可以显著改善混凝土的物理特性。

但是，应该遵循一定的使用规定，以避免混凝土失去强度并出现其它问题。

铁尾矿砂对混凝土工作性和强度的影响蔡基伟1, 张少波1, 侯桂香1, 王春梅1, 封孝信1(1.河北理工大学材料学院,河北省无机非金属材料重点实验室, 唐山063009)摘要：尾矿的开发与利用是解决大量尾矿资源堆弃占地、减轻环境负荷、消除溃坝隐患的重要途径。

在研究铁尾矿基本性质的基础上，利用铁尾矿砂完全取代天然砂，研究铁尾矿砂混凝土的工作性与强度特点，利用矿物掺合料等手段对铁矿尾砂混凝土配合比进行优化。

结果表明，利用铁尾矿砂配制的混凝土能够满足工作性和强度方面的要求，用尾矿石和尾矿砂分别作粗细集料可以配制C70以下的泵送混凝土。

关键词：混凝土;铁尾矿砂;工作性;强度中图分类号: TU 528. 2文献标志码: A文章编号:Effects of Ferrous Mill Tailings as Aggreagtes on Workability and Strength ofConcreteCAI Ji-wei1, ZHANG Shao-bo1, HOU Gui-xiang1, WANG Chun-mei1, FENG Xiao-xin1(1. Hebei Province Key Laboratory of Inorganic Nonmetallic Materials, College of Materials Science andEngineering, Hebei Polytechnic University, Tangshan 063009, China)Abstract: The utilization of mill tailings is the important way to solve the problems of land wastage, environmental pollution and dam bursting risk caused by discarding of mill tailings. On basis of investigation on properties of ferrous mill tailings, the workability and strength of concretes were studied by substituting ferrous mill tailings for natural sand and/or crashed stone, and the mix proportion was optimized by means of mineral admixtures. The result reveals that the satisfactory workability and strength of concretes prepared with ferrous mill tailings as aggregates can be obtained and the possible strength grade can be up to C70.Key words: concrete; ferrous mill tailings; workability; strength随着基本建设日益发展的需要，我国不少地区出现天然砂资源逐步减少，对天然砂的超量开采已对农田、河道造成严重破坏，国务院和各地政府不得不相继出台了禁采或限采天然砂的规定[1]。

铁尾矿砂对C50混凝土力学性能的影响王玉雅;韩守杰;韩欣;庄园;张衡【摘要】将铁尾矿作为细集料取代天然砂,研究了铁尾矿砂取代率对C50混凝土力学性能的影响.结果表明:随铁尾矿砂取代率的增加,C50混凝土不同龄期的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量均逐渐降低;当铁尾矿砂取代率为20％时,C50混凝土的28、60、90 d强度与未掺铁尾矿砂的基准组相比降幅均较小;基准组C50混凝土的拉压比随龄期延长而缓慢增大,而不同铁尾矿砂取代率的C50混凝土拉压比随龄期延长大致呈先减小后增大趋势,28 d后其拉压比与基准组相近.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2018(045)008【总页数】3页(P108-110)【关键词】铁尾矿砂;混凝土;力学性能;拉压比【作者】王玉雅;韩守杰;韩欣;庄园;张衡【作者单位】商丘工学院土木工程学院,河南商丘 476000;商丘工学院土木工程学院,河南商丘 476000;商丘工学院土木工程学院,河南商丘 476000;中设设计集团股份有限公司,江苏南京 210014;中设设计集团股份有限公司,江苏南京 210014【正文语种】中文【中图分类】TU528.0410 引言尾矿属于选矿后的废弃物，是工业固体废弃物的主要组成部分。

据不完全统计，我国累计堆存尾矿600亿t以上，年产出量达到了16亿t，而尾矿综合利用率仅为18.9%，绝大多数尾矿尚未被综合利用[1]。

如此大量废弃物会对库存周围的环境造成严重破坏，并使得一些山区荒漠化严重[2]。

多年来，矿山固体废物堆存导致次生地质灾害频发，也给社会带来了极大的损失[3]。

当前，国内外尾矿的处理方式主要是堆弃、作为道路路基填料或制砖[4-9]。

近年来，将尾矿砂作为细集料制备混凝土已受到学术界和工程界的广泛关注[10-11]，但该研究尚处于探索阶段，尤其是尾矿砂对混凝土力学性能的影响规律仍值得进一步探讨。

为提高尾矿综合利用率和附加值，本文将铁尾矿筛分，然后将其掺入混凝土中取代部分天然砂，以研究铁尾矿在混凝土应用中的可行性，并探讨铁尾矿砂取代率对混凝土力学性能的影响。

级配。
曰 照 迂安 铁尾矿砂 逢西
一石蒺 口 一石蓑 ｇ 一石英
钾长看、 锊长石、 ｛ ｌ ９ 长石、 磷转矿、嚣 母 钾长石、 钙长石、 钠长酉、 磷铁矿 钾长石、 钙长石、方 铁矿、方 拇石、离岭丽
钙长石、自篱石、 通阏石
遵化 Ｃ ｆ 一石燕 钠餐石
天然砂
松堆密度 （ ｋ ｇ ／ ｍ。 ）
—
１ ３ ５ Ｏ
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调 节混凝土 强度 ，配置符合要求的混凝土的强度公式 为：
紧密密度 （ ｋ 口 ， ｍ ）
■ 丁 海 棠 胡 明 玉 杨 东友
随着 经 济 的发 展 ，城 镇 化 建 设 也 在 不 断地 发展 ， 混 凝 土 的需 求 量 也越 来 越 大 ，因 此 需要 更 多的 配 制 混 凝 土 的 原 料 用 来 配制 符 合 国 家 标 准 的 混凝 土 。 本 文通 过 分 析 日照 当 地 的铁 尾 矿 砂 的 性 能 ，探 索采 用 铁 尾矿 砂 配 制 符合 国 家标 准 的各 种 性 能 的 混凝 土 ，通 过 分析
（２ ） 粉煤灰 为企业生产的一级粉煤灰 ，４ ５ ｕ ｍ筛余 １ ２ ． ０ ％ ，需 水量９ ５ ． ５ ％ ，比表面 积￣６ ５ ０ ｍ ／ ｋ ｇ，密度 为
２ ． ３ ３ ｇ ／ ｃ ｍ。 。
２ ， 矿物组成
矿物组成 童霹矿物 少量矿物
（３ ）矿渣粉 为￥ ９ ５ 级粒 化高炉矿 渣粉 ，其主要 的化 学成分有氧化钙 、二氧化硅、氧化铝 、氧化铁 、氧化 镁、 氧化钾 、氧化钠等 。 （４ ） 粗 骨料为 天然碎石 ，其含砂 量为Ｏ ． ３ ％ ，细度 模数 为２ ． ９ ３，堆积 密度 为１ ７ ５ ０ ｋ ｇ ／ ｍ。 ，碎 石为５—１ ６ ｍｍ

0 引言随着我国天然砂石资源的日益紧缺和国家固体废弃物资源化利用的迫切要求，利用尾矿制备高性能混凝土是工程界亟待解决的重大课题。

铁尾矿骨料是经过矿厂选矿排放出来的尾矿经过破碎、筛选、整形、除尘等一系列工序制成的混凝土骨料。

2019年，我国尾矿总产生量约为12.72亿t，其中铁尾矿占尾矿总产生量的40.9%[1]。

目前，在混凝土行业中铁尾矿的主要利用途径为采用铁尾矿砂石代替粗细骨料[2-3]或者铁尾矿粉作为掺合料[4-5]进行混凝土的配制。

国内关于铁尾矿骨料特性及其混凝土性能的研究已取得一些研究成果，并在房建工程、市政工程、配重混凝土工程及部分桥梁工程中得到应用[6-7]，但在高速公路桥梁高性能混凝土中的应用还很少见。

同时，受矿石产地和选矿工艺等因素影响，不同地区的铁尾矿成分和含量存在差异，且铁尾矿骨对混凝土热物理性能的影响研究相对较少。

因此，该文结合高速公路工程高性能混凝土对骨料的技术要求，对比分析了铁尾矿骨料和天然骨料在常规性能指标、化学成分、热物理性能参数及其对混凝土工作性能、力学性能和热物理性能的影响，为铁尾矿骨料在高速公路工程高性能混凝土中的应用提供一定的理论依据和指导。

1 铁尾矿骨料的特性铁尾矿骨料选用新平县大红山石场生产的5mm~20mm 连续级配碎石。

石灰岩骨料采用新平县小海洽石场生产的5mm~20mm连续级配碎石。

按照《建设用碎石、卵石》GB/ T 14684-2011测试了骨料的颗粒级配、表观密度、空隙率、吸水率、针片状颗粒含量、压碎指标、坚固性、含泥量、泥块含量等指标。

按照《水泥化学分析方法》GB/T 176-2017测试了骨料的化学成分。

按照《混凝土物理力学性能试验方法标准》GBT 50081-2019测试了骨料的热物理性能。

1.1 常规性能图1是骨料的累计筛余试验曲线。

由图1可知，2种骨料在5mm~10mm和10mm~20mm级配含量上略有差异，且铁尾矿骨料在10mm和4.75mm以下含量略高。