铁尾矿砂作为细骨料在混凝土中的应用

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＜1.4
2.4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。

且
随着尾矿砂掺量的提高，混凝土的强度也随之提高，分析原因是尾矿砂中不含泥，能更好的与减水剂相适应，降低用水量，同时尾矿砂可以提高混凝土的密实度而
提高抗压强度。

进一步推断，当细骨料全部使用尾矿砂时，混凝土强度还会有所
提高。

2.5配合比试验
共进行三组平行对比试验：
A：100%山砂
B：30%山砂,70%尾矿砂
C：100%尾矿砂
表2-3 试验配合比单位（kg/m3）
表2-4 试验数据统计
通过本次试验证实，在相同的水泥用量和同样水胶比的情况下，当全部使用尾矿砂充当细骨料时，混凝土强度进一步提高，并且混凝土强度在28天之后还会持续增长，说明尾矿砂不会影响混凝土在一个龄期之后的强度增长。

而且全部使用尾矿砂拌制的混凝土要达到相同的流动性所用的减水剂用量更少。

但尾矿砂为细砂，在使用时需适当降低砂率。

2.6配合比试验
共进行三组配合比试验，旨在探究掺加尾矿砂可节约的原材料数量。

表3-1 试验配合比单位（kg/m3）
表3-2 试验数据统计
通过试验组AE与试验组AA的试验数据对比可见，当全部使用尾矿砂充当细骨料时，AE组抗压强度、坍落度、和易性均优于AA组，完全可以用AE组配合比替代AA组配合比。

且AE组水泥用量比AA组减少20公斤，外加剂用量减少4.4公斤，经济效益显著。

3.材料认证及实际应用
我们将铁尾矿砂样品送到辽宁省工程质量检测中心进行检测，检验项目包括放射性、颗粒级配等14项，检验结果全部符合国家标准，各项指标甚至优于天然河砂，检验结论为该铁尾矿砂为Ⅲ区细砂，可应用于大于等于C60的预应力混凝土中。

我公司于2020年5月初将尾矿砂应用于各项工程的混凝土中，实际应用效果显著，对5月7日至7月7日期间使用尾矿砂的混凝土的试块共计540组，进行抗压强度试验，并依据GB/T50107-2010进行数理统计与强度评定，评定结果合格。

目前天然山砂、河砂大部分为粗砂，铁尾矿砂属于细砂，应用到混凝土中可以改善混凝土的和易性，降低砂率。

因为铁尾矿砂中不含泥，还可以降低混凝
土中减水剂的用量。

减少用水量，同时混凝土的强度得到大幅提高，这变相降低
了混凝土中胶凝材料的用量。

我公司自使用铁尾矿砂以来，取得了良好的经济效益，同时也在实际使用中
遇到了一些需要解决的问题。

1.铁尾矿砂属于细砂，在下料过程中相互黏结，遇水后更加严重，因此需要
有专门的储存场地，防止下雨天淋湿。

2.铁尾矿砂出厂时经过水洗，所以入厂时即带有一定水分，所以储存场地应
具备排水功能。

3. 应对下料装置进行改进，下料仓加装振动器，解决下料缓慢、困难问题。

4.应用前景
尾矿砂应用在混凝土中属于废物利用，预期通过试验研究和实际应用，可以
将尾矿砂应用在各种标号的普通混凝土和特殊混凝土中，满足各种特殊混凝土的
性能指标要求。

在天然砂资源匮乏的形势下，寻找替代品成为必然，铁尾矿砂的
使用可以有效降低成本，缓解天然砂供应紧张的问题。