尾礦砂在建筑干混砂漿中的應(yīng)用研究

　　1、前言

　　發(fā)展建筑干混砂漿是節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、提高建筑工程質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)文明施工和促進(jìn)建筑施工現(xiàn)代化的重要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)措施,是實(shí)現(xiàn)“綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)”的主要舉措，對(duì)建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)、實(shí)現(xiàn)人和自然協(xié)調(diào)發(fā)展將起到積極的作用。各級(jí)政府對(duì)建筑干混砂漿行業(yè)的發(fā)展高度重視，建筑干混砂漿面臨著歷史上最好的發(fā)展機(jī)遇。據(jù)估計(jì)，近幾年北京地區(qū)建筑干混砂漿年需求量將達(dá)到1000多萬(wàn)噸。但推廣應(yīng)用干混砂漿的過(guò)程中可能遇到原材料來(lái)源、外加劑成本、產(chǎn)品品種、關(guān)鍵設(shè)備、配送方式、施工技術(shù)等諸多問(wèn)題。這些問(wèn)題有可能成為制約建筑干混砂漿行業(yè)發(fā)展的主要因素。其中建筑干混砂漿的主要原材料--建筑用砂的來(lái)源與價(jià)格將成為影響普通干混砂漿推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。北京的建筑開(kāi)工面積居全國(guó)之首，但天然砂資源卻極度匱乏，周邊地區(qū)開(kāi)采與運(yùn)輸成本也在迅速攀升。尾礦砂是在采礦和選礦過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物，被隨意排放，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。因此，用尾礦砂替代天砂，對(duì)解決建筑干混砂漿的原材料來(lái)源和成本，對(duì)低成本普通建筑干混砂漿的推廣應(yīng)用，具有重要的意義。

　　2、尾礦砂的級(jí)配研究

　　尾礦砂的級(jí)配是衡量其質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，級(jí)配是否合理將直接影響所配制砂漿的強(qiáng)度、和易性等各項(xiàng)性能。本試驗(yàn)對(duì)北京周邊幾家比較典型的尾礦砂進(jìn)行了篩分實(shí)驗(yàn)，其篩分曲線見(jiàn)圖1。圖1中的標(biāo)準(zhǔn)曲線是最適宜的顆粒度分布曲線。從圖中可以清楚的看到，恒坤砂與密云砂的級(jí)配曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線較為接近，這說(shuō)明這兩種砂的級(jí)配較為合理。而相比之下，南莊的兩種砂級(jí)配就要差一些。南莊2號(hào)與3號(hào)兩種砂的篩余曲線均處于標(biāo)準(zhǔn)曲線上方的位置，表明其級(jí)配中粗顆粒含量較多。使用這樣的尾礦砂時(shí)，需要用其他材料對(duì)其級(jí)配進(jìn)行調(diào)整，保證所配制砂漿顆粒級(jí)配的合理性。此外，尾礦砂中粒徑小于0.08mm的石粉較多，但其與天然砂中所含的泥成分不同，在使用中所起的作用也不同。天然砂中的泥對(duì)砂漿是有害的，要嚴(yán)格控制其含量；而尾礦砂中的石粉對(duì)砂漿的和易性是有利的，它的摻入有益于提高砂漿的和易性和密實(shí)性。

　　圖1 幾種尾礦砂的篩分曲線

　　3、尾礦砂配制干混砂漿基本性能研究

　　3.1 保水率

　　保水率是影響砂漿開(kāi)裂、空鼓的主要因素之一。砂漿保水率低，砂漿的失水的速度加快，會(huì)使施工性變差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使砂漿中的膠凝材料不能充分水化，收縮率變大，導(dǎo)致強(qiáng)度、特別是砂漿硬化體與基層之間的界面強(qiáng)度變低，造成砂漿開(kāi)裂、空鼓。砂漿具有適宜的保水性能，既可有效地改善砂漿的施工性，又可使砂漿中的水份不易被基層吸走，保證水泥的充分水化。

　　為了弄清尾礦砂對(duì)干混砂漿保水率是否具有不利的影響，試驗(yàn)對(duì)不同配比干混砂漿樣品，用真空抽濾法進(jìn)行保水率測(cè)定試驗(yàn)，抽濾壓差400mmHg。編號(hào)1、2、6、7為工地用天然中砂，其余編號(hào)3、8恒坤砂，4、9為密云啥，5、10為南莊砂。保水率測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

　表1    不同配比干混砂漿的保水率

　　由表1可看出，利用尾礦砂配制的10個(gè)樣品的干混砂漿其保水率多數(shù)都在80％以上，特別是6#－10#這5個(gè)配比的砂漿保水率都在95％以上。這說(shuō)明利用尾礦砂配制干混砂漿并不會(huì)對(duì)砂漿的保水率造成不利的影響，甚至應(yīng)用尾礦砂的保水率還要高于天然砂。不同的用尾礦砂保水率有所不同，細(xì)顆粒含量高的保水率高。隨抽濾時(shí)間的延長(zhǎng)保水率有降低，天然砂降低明顯，尾礦砂略有降低。

　　3.2 抗壓強(qiáng)度

　　用尾礦砂等量替代天然砂分別配制砌筑砂漿、抹灰砂漿和地面砂漿，其中1#、5#、9#配比為工地用天然砂，2#、6#、10#為門頭溝恒坤砂，3#、7#、11#為南莊砂，4#、8#、12#為密云砂。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

　　由表2可以看出，用尾礦砂全部替代天然砂，砂漿稠度略有增加；分層度基本不變；保水率變化不大，初凝和終凝時(shí)間略有加快。28天抗壓強(qiáng)度略高于天然砂。

表2  不同配比砂漿的性能表

　　3.3 粘結(jié)強(qiáng)度

　　粘結(jié)強(qiáng)度是砌筑砂漿保證砌體強(qiáng)度、抹灰砂漿不空鼓、開(kāi)裂的重要指標(biāo)。用不同強(qiáng)度等級(jí)的建筑干混砂漿產(chǎn)品在標(biāo)準(zhǔn)混凝土塊上進(jìn)行28天拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

　　由表3可看出，用尾礦砂配制的建筑干混砂漿與試驗(yàn)基材具有很好的粘結(jié)性能，試驗(yàn)破壞面均發(fā)生在砂漿硬化體上。不同的強(qiáng)度等級(jí)表現(xiàn)出不同的粘結(jié)強(qiáng)度值。強(qiáng)度等級(jí)增加，粘結(jié)強(qiáng)度也隨之增加。

　　表3  粘結(jié)強(qiáng)度及破壞形式

　　注：砂漿－砂漿層破壞；基材－粘結(jié)基層破壞；脫落－砂漿與基材界面脫落。

　　3.4 耐凍融性

　　用尾礦砂替代天然砂配制的不同強(qiáng)度等級(jí)的干混砂漿樣品，進(jìn)行凍融試驗(yàn)，試驗(yàn)按照《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》所規(guī)定的進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

　　表4  不同配比砂漿凍融試驗(yàn)結(jié)果

　　如表4所示，用尾礦砂配制的不同強(qiáng)度等級(jí)的砂漿其凍融后的強(qiáng)度損失率都小于25％，滿足建筑砂漿基本性能標(biāo)準(zhǔn)的要求，砂漿的耐凍融性能是完全合格的。這表明用尾礦砂來(lái)替代天然砂配制砂漿，并不會(huì)對(duì)砂漿的耐凍融性造成不利的影響。

　　4.結(jié)論

　　1）試驗(yàn)用尾礦砂具有較好的顆粒級(jí)配組成，顆粒分布曲線接近標(biāo)準(zhǔn)曲線，顆粒組成優(yōu)于一般天然砂。

　　2）用尾礦砂全部替代天然砂配制的普通砌筑砂漿、普通抹灰砂漿和普通地面砂漿的基本性能指標(biāo)高于用天然砂配制的砂漿指標(biāo)，可以配制出不同強(qiáng)度等級(jí)的普通干混砂漿產(chǎn)品。

　　3）用尾礦砂代替天然砂生產(chǎn)建筑干混砂漿，符合資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)政策，符合建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)要求，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)推動(dòng)建筑干混砂漿行業(yè)快速、健康發(fā)展具有積極意義。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]  北京市建設(shè)委員會(huì)，DBJ/T01-73-2003《干拌砂漿應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》。

　　[2]  中國(guó)干混砂漿委員會(huì)，2004年中國(guó)國(guó)際建筑干混砂漿生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)論文集。

　　[3]  北京市建筑材料科學(xué)研究院，北京市建筑干混砂漿綜合技術(shù)及質(zhì)量控制體系的研究。