铁矿尾渣在商品混凝土中的应用
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摘要：为了解决天然砂供不应求的问题，在满足用砂性能指标的前提下，选用经济可行，即要满足施工质量要求，又要有效地控制生产成本的天然砂替代品已迫在眉睫。经过试验研究认为，铁矿尾渣替代部分天然砂应用到商品混凝土的施工生产中是可行的。
关键词：铁矿尾渣；混凝土；天然砂；应用
Abstract: in order to solve the natural sand demand, and to meet with sand performance index, under the premise of choose economic and feasible, that is, to meet the construction quality requirements, and to effectively control the production cost of substitute natural sand is imminent. By test think, iron ore slag tail replacing part of the natural sand applied to goods of concrete construction production is feasible.
Keywords: iron ore slag tail; Concrete; Natural sand; application
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
1 项目调研
1.1 产业政策符合性
目前，“低碳经济”日益成为世界经济发展的一个主要趋势。在全球“低碳发展”的浪潮中，中国经济无疑会受到影响。 混凝土的商品化是当前混凝土工业发展的方向。商品混凝土集中搅拌，比现场搅拌可节约水泥10%，使现场散堆放、倒放等造成砂石损失减少5%—7%，因而，混凝土的商品化有助于混凝土的绿色化发展。但从目前的形势来看，离这一目标还有相当大的差距，这是因为混凝土的生产对不可再生资源依存度高，对天然资源和能源消耗大，对大气污染严重，是节能减排的重点行业。在新的宏观环境下，作为碳排放大户与环境污染大户的混凝土行业应该超前思考，未雨绸缪，积极采取措施，力争实现商品混凝土的绿色化发展。
1.2 市场需求必要性
在工程建设过程中，砂石作为混凝土结构材料的重要组成部分，其质量优劣对整个工程的质量及耐久性具有举足轻重的影响。天然河砂作为配制混凝土最主要的细骨料被大量使用，然而，过度地开采导致许多地方的河床和植被遭到严重破坏。河砂无限制地被应用到混凝土中己不符合混凝土可持续发展的思路。为了解决天然砂供不应求的问题，在满足用砂性能指标的前提下，选用经济可行，即要满足施工质量要求，又要有效地控制生产成本的天然砂替代品已迫在眉睫。如果这些天然的替代品能大规模应用到商品混凝土中，将能很好地推动商品混凝土的绿色化发展。
经过我们试验研究认为，铁矿尾渣替代部分天然砂应用到商品混凝土的施工生产中是可行的。
1.3 项目优势性
我国铁矿业生产的尾矿渣已堆积如山，并且每年还以上亿吨的数量在源源不断地增加，大量铁矿尾渣正在侵夺土地，严重污染环境。另一方面混凝土行业正面临无砂可用的困局。而试验结果表明，铁矿尾渣其实是一种很好的天然砂替代品，用铁矿尾渣生产混凝土，不但能大大缓解铁矿业的环保压力，解决混凝土行业砂资源匮乏的问题，同时还能降低混凝土原料成本，增加就业机会，真正做到变废为宝。因此建设以铁矿尾渣代替天然砂为主要原料的商品混凝土生产线项目是目前综合开发利用铁矿尾渣的优良方案。
2 试验研究
2.1 铁矿尾渣的性能简介
铁矿尾渣是铁矿石选矿厂将铁矿石粉磨筛选后剩余的固体废弃物。铁矿尾渣的主要成份是三氧化二铁、二氧化硅等，其外观呈细腻的红色胶泥状，细度普遍在1.0mm以下，按砂的筛分析实验方法，测得其细度模数在1.0—1.4之间，符合特细砂的指标要求。
2.2 相关技术试验及分析
（1）混凝土配合比设计原则
混凝土配合比设计的依据是JGJ55—2000《普通混凝土配合比设计规范》及GB50204—2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》，设计的基本要求是新拌混凝土必须满足混凝土工作性评价指标要求，硬化混凝土的力学性能和耐久性必须满足工程设计要求，确保混凝土工程质量且达到经济合理。
（2）配合比优化试验
依据以上设计原则，我们按铁矿尾渣取代砂子含量分别为25%、35%、45%进行对比试验，试配要求C30混凝土，坍落度要求180—220mm，试验结果如下表1和2。
表1 不同型号的配比数据
表2 不同型号的试验结果
从以上试验结果分析，当铁矿尾渣取代砂子比例适当时(一般在20—30%之间)，能显著改善新拌混凝土的工作性,尤其是混凝土粘聚性变好，泌水、离析等现象减少，保水性增强，而且掺加铁矿尾渣对混凝土的强度并无显著影响。试验编号 A-2配制的混凝土工作性良好且强度满足设计要求，施工配合比见表3。需要注意的是，掺加铁矿尾渣后的混凝土需水量稍有增加，实际生产过程中应适当降低砂率。
表3 施工配合比
3 项目实施
3.1 混凝土生产施工质量控制
为保证现场施工的混凝土质量，我们在生产施工混凝土过程中采取了如下措施：
（1）加强原材料质量管理。所有原材料都实行择优定点采购的原则，进厂后必须经检验后使用，对于大宗砂、石、尾渣物料，专门划分了不同区域，新进物料首先进入待检区域，检验合格后方可进入已检区域投入使用。
（2）试验员每天两次测定砂、石及尾渣含水率，以便及时调整配合比用水量。
（3）生产科定期对搅拌机计量系统进行校准，确保了配合比数据的准确性。
（4）试验室对每车混凝土进行出厂检验，凡是工作性不能满足设计要求的必须经调整后方可出厂，确保了混凝土出厂时质量均匀稳定。
（5）配备专职人员用于工地现场车辆的协调指挥，确保工地不空车，不压车，车辆到达工地1.5小时内浇筑完毕。
3.2 施工与养护
（1）施工单位精心组织，认真作业，凡混凝土运输到施工现场后，施工单位会同生产单位、监理单位三方对混凝土进行检验，符合要求方可（入泵）浇注。
（2）施工单位严格按照施工规范对浇注后的混凝土进行了盖膜养护，一般浇水养护14天以上。
（3）混凝土构件表面质量
由于浇注过程中混凝土工作性能好，流动性与粘聚性均满足施工要求，浇注完毕后混凝土表面无泌水现象，脱模构件表面光滑明亮，无明显气泡，无孔洞、裂缝存在，且色泽一致。
4 社会及经济效益分析报告
4.1 社会效益分析
每年全国产生的尾矿渣数以亿吨计，堆放这些尾渣需要建设大型的尾矿库，不但占用大量的土地，还严重污染周围环境。加强混凝土的综合开发利用，已成为当今社会迫切解决的问题之一。因此说，铁矿尾渣在商品混凝土中的应用其社会效益是显著的。
4.2 经济效益分析
目前市场上天然砂价格在60元/立方左右，而铁矿尾渣只有30元/立方，是天然砂价格的一半，因此生产一方混凝土可节约成本（按C30配方砂子用量为735千克/立方，铁矿尾渣取代率为30%计算）：
(0.735×60/1.5)－(0.515×60/1.5+0.22×30/1.5)＝4.4元/方，全年按生产20万方混凝土计算，可节约20万×4.4元/方＝88万元，经济效益明显。
5 结论
使用铁矿尾渣代替部分河沙生产商品混凝土无论是投资还是产品的市场需求性上，都具有很高的优越性。并且该混凝土具备优良的抗渗性能，混凝土构件内部孔隙少，结构密实，耐久性能好，达到商品混凝土的性能要求。
参考文献
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