铁尾矿砂混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度的关系
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第３ ５ 卷
第３ 期
河北联合大学学报 （ 自 然科学版 ）
Ｊ ｏ ｍ￣ ｎ Ｍ ｏ ｆ Ｈｅ ｂ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｔ ｅ ｄ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ １ ４ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｉ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｎ ｏ ｎ
Ｖｏ Ｌ ３ ５ Ｎｏ ． ３
（ ３ ） 确定用水量 ｍ 坍落度 ： ３ ５ — ５ ０ ｍ ｍ， 碎石粒径 ： ５ ～ ３ １ ． ５ ｍ Ｅ， 取ｍ 。＝ ２ ０ ０ ｋ ｇ （ ４ ） 确定水泥用量 ｍ ｃ ｏ
ｍ ｍｃ 。 ＝ ＝ －３ ６ ２ ｋ ｇ
（ ５ ） 确定 砂率
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ １ １ － １ ９ Ｈ Ｔｌ
第３ 期
王冬卫 ， 等： 铁尾矿砂混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度 的关系
１ ０ ３
混凝土配合比设计 ： 混凝土强度需满足设计强度等级 ， 即， 不考虑实际施工条件与试验条件 的差别 ， 根据
《 普通混凝土配合 比设计》 （ Ｊ Ｇ Ｊ ５ ５ － ２ ０ ０ ０ ） ］ ， 强度配制公式厶 ． 。 ：
二者 的 比值在 ０ ． ８— ０ ． ９之 间。 ． 中图分 类号 ： Ｔ Ｕ ５ ２ ８ ． １ ９ 文 献标 志码 ： Ａ
０ 引 言
混凝土在各类工程中应用越来越广泛， 混凝土的骨料资源出现了严重危机。利用铁尾矿砂、 尾矿石作混 凝土骨料， 代替天然砂石 ， 我国现有矿山堆存的尾矿量近 ５ ０亿 吨， 年排 出的尾矿量高达 ５亿吨以上 ， 其中铁 矿 山年排 放量 达 １ ． ５亿 吨 ， 占人选 铁矿石 量 的 ６ ０ ％左 右 … 。铁尾 矿 的综合 治理 和开发 利用是 我们 面 临的重
关键词 ： 铁 尾矿 砂 ； 混凝 土 ； 立方体 抗压 强度 ； 轴心抗 压 强度
摘 要： 国内对于铁尾矿砂混凝土的研究越来越多， 但铁尾矿砂混凝土的力学性能研究处于初 始阶段 。本试 验利 用铁尾 矿砂 完全取代 天 然砂 ， 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 ， 研 究铁尾矿砂混凝土的轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系， 结果表 明， 其
大课 题 ， 近 年来 尾矿 作 为二 次资 源 已受 到世界 各 国的重视 。而铁 选 厂排放 的尾矿 砂 中 ， 可筛 选 出约 ６ ０ ％一
７ ０ ％作为建筑用人工砂 ＿ ２ Ｊ ， 这无疑可消纳大量的铁尾矿 。对于节约资源、 改善环境 ， 实现矿产资源的优化配 置和矿业经济可持续发展 ， 具有十分重要的意义。
１ 铁尾矿砂 的组成成分
通过对迁安铁尾矿砂材料性能分析试验得出， 其矿物组成 中的石英、 长石含量 ， 以及化学成分中硅 、 钙氧
化物所 占比例均与天然砂相近 ， 并且经过检验 ， 铁尾矿砂中对混凝土整体性能造成影响的轻物质和有害杂质
都没有超出相关标准要求 。试验 中所用铁尾矿砂的矿物组成如表 １ 所示 ：
２ 铁尾矿砂 混凝土 的配合 比设计
为测定混凝土 的立方体抗压 强度， 根据我 国国家《 Ｇ Ｂ ／ ５ ０ ０ ８ １ － ２ ０ ０ ２普通混 凝土力 学性能试验方 法标 准》 】 ： 规定每组制作 ３ 个１ ５ ０ ｍ ｍ× １ ５ ０ ｍ ｍ× １ ５ ０ ｍ ｍ 的立 方体试件 ， 制作完成后放人标准养护室养护 ， 养 护条件为温度在 ２ ０ ｏ ｃ± ２ ｏ Ｃ 湿度为 ９ ５ ％左右 ， 养护 ２ ８ 天后 ， 进行试验。 同时混凝土的轴心抗压强度采用的尺寸为 ７ ０ ｍ ｍ× ７ ０ ｍ ｍ× ２ １ ０ Ｆ ｉ ｌ ｍ棱柱体试件 ３ 个， 养护条件同立方 体试件相同。
２ ０ １ ３年 ７月
ｊ ｕ ｉ ． ２ ０ ｉ ３
文章编号 ： ２ ０ ９ ５ － ２ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ － ０ １ ０ ２ － ０ ４
铁 尾 矿 砂混 凝 土 立方 体 抗 压 强 度
与轴 心 抗 压 强 度 的关 系
王冬卫 ， 康洪震 ， 刘平
（ １ ． 河北理工大学 建筑工程学院 ， 河北 唐山 ０ ６ ３ ０ ０ ９ ； ２ ． 唐 山学 院， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ０ ０ ０ ）
Ｗ
＝
０ ． ５ ５ ３ 碎石粒径： ５ ＿３ １ ． ５ ｍ ｍ， 取 ＝３ ７ ％
乙
（ ６ ） 确定 ｌ ｍ。 砂 石 用量 ｍ ｍ
＋ ｍ ＋ 十 ｍ ＝ ｍ印 ＝ ｋ ｇ
『 ｍ ：６ ９ ９ ｋ ｇ
＝ ＝
４ ０ＭＰ
（ ２ ） 确定水灰 比
＝５ ０ Ｍ Ｐ ａ ） 厂 埘为水泥的实际强度 。
＝
１ ． １ ３： ｌ ｃ
．
水 泥 的强度 为 ４ ２ ． ５ Ｒ，
Ｗ
＝
ｆ ｃ ｅ
．
＝
Ｃ
。
＋ Ａ
０ ４ ６ ０ ０ ７ ５ ０ ＝４ １ ６１ ＿ ０． ５ ５ ３ ４ Ｏ＋ ． × ． × ． … ‘ 。
表 １ 尾矿砂的矿物组成 （ ％）
铁尾 矿砂 的化学 成分 如表 ２所示 ：
表 ２ 尾矿砂的化学成分（ ％）
垡兰 堕坌
迁安铁尾矿砂
！
７ ２ ４ ． ４ ０ ． ２
．
１ ２ ． ９ １ ． １ １ ． １
！
２ ． ９
Ｍｇ ｏ
３ ． ８
百度文库
Ｓ Ｏ３ ０ ． ４
厶， ＋ｔ ｏ ＂
一
．
。
混凝土配制强度 Ｍ Ｐ ａ ；
混凝土立方体抗压强度标准值 Ｍ Ｐ ａ ； ｔ 一强度保证系数 ， 当强度保证率为 ９ ５ ％时 ， ｔ 取１ ． ６ ４ ５ ；
一
一
混凝土强度标准差 Ｍ Ｐ ａ 。
而本实验取＿ 『 ： ＝ ． 。 以Ｃ ４ ０配合 比为例 ： （ １ ） 确定配制强度厶． 。
第３ 期
河北联合大学学报 （ 自 然科学版 ）
Ｊ ｏ ｍ￣ ｎ Ｍ ｏ ｆ Ｈｅ ｂ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｔ ｅ ｄ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ １ ４ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｉ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｎ ｏ ｎ
Ｖｏ Ｌ ３ ５ Ｎｏ ． ３
（ ３ ） 确定用水量 ｍ 坍落度 ： ３ ５ — ５ ０ ｍ ｍ， 碎石粒径 ： ５ ～ ３ １ ． ５ ｍ Ｅ， 取ｍ 。＝ ２ ０ ０ ｋ ｇ （ ４ ） 确定水泥用量 ｍ ｃ ｏ
ｍ ｍｃ 。 ＝ ＝ －３ ６ ２ ｋ ｇ
（ ５ ） 确定 砂率
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ １ １ － １ ９ Ｈ Ｔｌ
第３ 期
王冬卫 ， 等： 铁尾矿砂混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度 的关系
１ ０ ３
混凝土配合比设计 ： 混凝土强度需满足设计强度等级 ， 即， 不考虑实际施工条件与试验条件 的差别 ， 根据
《 普通混凝土配合 比设计》 （ Ｊ Ｇ Ｊ ５ ５ － ２ ０ ０ ０ ） ］ ， 强度配制公式厶 ． 。 ：
二者 的 比值在 ０ ． ８— ０ ． ９之 间。 ． 中图分 类号 ： Ｔ Ｕ ５ ２ ８ ． １ ９ 文 献标 志码 ： Ａ
０ 引 言
混凝土在各类工程中应用越来越广泛， 混凝土的骨料资源出现了严重危机。利用铁尾矿砂、 尾矿石作混 凝土骨料， 代替天然砂石 ， 我国现有矿山堆存的尾矿量近 ５ ０亿 吨， 年排 出的尾矿量高达 ５亿吨以上 ， 其中铁 矿 山年排 放量 达 １ ． ５亿 吨 ， 占人选 铁矿石 量 的 ６ ０ ％左 右 … 。铁尾 矿 的综合 治理 和开发 利用是 我们 面 临的重
关键词 ： 铁 尾矿 砂 ； 混凝 土 ； 立方体 抗压 强度 ； 轴心抗 压 强度
摘 要： 国内对于铁尾矿砂混凝土的研究越来越多， 但铁尾矿砂混凝土的力学性能研究处于初 始阶段 。本试 验利 用铁尾 矿砂 完全取代 天 然砂 ， 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 ， 研 究铁尾矿砂混凝土的轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系， 结果表 明， 其
大课 题 ， 近 年来 尾矿 作 为二 次资 源 已受 到世界 各 国的重视 。而铁 选 厂排放 的尾矿 砂 中 ， 可筛 选 出约 ６ ０ ％一
７ ０ ％作为建筑用人工砂 ＿ ２ Ｊ ， 这无疑可消纳大量的铁尾矿 。对于节约资源、 改善环境 ， 实现矿产资源的优化配 置和矿业经济可持续发展 ， 具有十分重要的意义。
１ 铁尾矿砂 的组成成分
通过对迁安铁尾矿砂材料性能分析试验得出， 其矿物组成 中的石英、 长石含量 ， 以及化学成分中硅 、 钙氧
化物所 占比例均与天然砂相近 ， 并且经过检验 ， 铁尾矿砂中对混凝土整体性能造成影响的轻物质和有害杂质
都没有超出相关标准要求 。试验 中所用铁尾矿砂的矿物组成如表 １ 所示 ：
２ 铁尾矿砂 混凝土 的配合 比设计
为测定混凝土 的立方体抗压 强度， 根据我 国国家《 Ｇ Ｂ ／ ５ ０ ０ ８ １ － ２ ０ ０ ２普通混 凝土力 学性能试验方 法标 准》 】 ： 规定每组制作 ３ 个１ ５ ０ ｍ ｍ× １ ５ ０ ｍ ｍ× １ ５ ０ ｍ ｍ 的立 方体试件 ， 制作完成后放人标准养护室养护 ， 养 护条件为温度在 ２ ０ ｏ ｃ± ２ ｏ Ｃ 湿度为 ９ ５ ％左右 ， 养护 ２ ８ 天后 ， 进行试验。 同时混凝土的轴心抗压强度采用的尺寸为 ７ ０ ｍ ｍ× ７ ０ ｍ ｍ× ２ １ ０ Ｆ ｉ ｌ ｍ棱柱体试件 ３ 个， 养护条件同立方 体试件相同。
２ ０ １ ３年 ７月
ｊ ｕ ｉ ． ２ ０ ｉ ３
文章编号 ： ２ ０ ９ ５ － ２ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ － ０ １ ０ ２ － ０ ４
铁 尾 矿 砂混 凝 土 立方 体 抗 压 强 度
与轴 心 抗 压 强 度 的关 系
王冬卫 ， 康洪震 ， 刘平
（ １ ． 河北理工大学 建筑工程学院 ， 河北 唐山 ０ ６ ３ ０ ０ ９ ； ２ ． 唐 山学 院， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ０ ０ ０ ）
Ｗ
＝
０ ． ５ ５ ３ 碎石粒径： ５ ＿３ １ ． ５ ｍ ｍ， 取 ＝３ ７ ％
乙
（ ６ ） 确定 ｌ ｍ。 砂 石 用量 ｍ ｍ
＋ ｍ ＋ 十 ｍ ＝ ｍ印 ＝ ｋ ｇ
『 ｍ ：６ ９ ９ ｋ ｇ
＝ ＝
４ ０ＭＰ
（ ２ ） 确定水灰 比
＝５ ０ Ｍ Ｐ ａ ） 厂 埘为水泥的实际强度 。
＝
１ ． １ ３： ｌ ｃ
．
水 泥 的强度 为 ４ ２ ． ５ Ｒ，
Ｗ
＝
ｆ ｃ ｅ
．
＝
Ｃ
。
＋ Ａ
０ ４ ６ ０ ０ ７ ５ ０ ＝４ １ ６１ ＿ ０． ５ ５ ３ ４ Ｏ＋ ． × ． × ． … ‘ 。
表 １ 尾矿砂的矿物组成 （ ％）
铁尾 矿砂 的化学 成分 如表 ２所示 ：
表 ２ 尾矿砂的化学成分（ ％）
垡兰 堕坌
迁安铁尾矿砂
！
７ ２ ４ ． ４ ０ ． ２
．
１ ２ ． ９ １ ． １ １ ． １
！
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厶， ＋ｔ ｏ ＂
一
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混凝土配制强度 Ｍ Ｐ ａ ；
混凝土立方体抗压强度标准值 Ｍ Ｐ ａ ； ｔ 一强度保证系数 ， 当强度保证率为 ９ ５ ％时 ， ｔ 取１ ． ６ ４ ５ ；
一
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混凝土强度标准差 Ｍ Ｐ ａ 。
而本实验取＿ 『 ： ＝ ． 。 以Ｃ ４ ０配合 比为例 ： （ １ ） 确定配制强度厶． 。