张浩然
新疆榕发商品混凝土有限公司 新疆维吾尔自治区 839000
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]。
1.2铁尾矿砂混凝土强度的外掺料
研究人员采用单因素试验的方法，利用铁尾矿砂，取代混合料中占比一半的粉煤灰和硅粉，在此基础上测试混凝土混合料的使用性能，以及在龄期不同情况下，材料的抗压能力。试验结果显示，在混凝土中加入粉煤灰，得以显著提高混合料的坍落度，进而优化铁尾矿砂混凝土的使用性能。若加大硅粉的掺入量，则会削弱混凝土混合料的强度以及耐久性等，使得其使用性能变差。在铁尾矿砂混凝土中，掺入粉煤灰和硅粉，也能够使得混合料的抗压强度显著增强，但两者对应的则是不一样的作用阶段，在铁尾矿砂混凝土中加入硅粉，能够使得其前期强度性能有效提高。若在混凝土混合料中掺入粉煤灰，其主要作用在于使得铁尾矿砂的后期强度显著增强。
1.3铁尾矿砂混凝土基本力学性能
研究人员用铁尾矿砂取代部分天然砂，制作混凝土混合料，并测试分析其轴心抗压强度与立方体抗压强度之间的关系，分析实验结果可以发现，在逐渐增加混凝土设计强度的过程中，铁尾矿砂混凝土轴心抗压强度性能水平显著提升，立方体抗压强度性能也会增强。还有研究人员借助于拔出试验，利用强度不同的铁尾矿砂，取代100%的天然砂，制作成混凝土混合料，然后测试其与直径不同的变形钢筋间能否紧固粘结。对比组为普通混凝土，以其与钢筋间的粘结情况做对比。分析试验结果可以发现，与普通混凝土和钢筋间的粘结情况相比，铁尾矿砂混凝土能够更好地粘结到钢筋上，耐用性更强[2]。
1.4铁尾矿砂混凝土本构关系
有研究人员以C20~C55强度等级的混凝土作为实验对象，将铁尾矿砂掺入其中，试验混合料的轴心抗拉性能，以不同强度等级为参照，对铁尾矿砂混凝土的单轴受压本构关系进行研究。研究结果表明，若混凝土强度在C40以下，则铁尾矿砂混凝土的各项使用性能指标类似于普通混凝土，如反弯点与收敛点、弹性模量与泊松比、以及峰值应变与极限应变等。与混凝土标准规范的应力应变曲线相比，混合料的应力-应变曲线与之十分相似。若混凝土强度在C40以上，与规范标准中曲线的下降部分相比，铁尾矿砂混凝土应力-应变曲线的下降变化更大，而极限应变下降，由此可见，与普通混凝土的脆性相比，混凝土强度等级越高，铁尾矿砂混凝土的脆性越强[3]。
1.5铁尾矿砂混凝土耐久性
有研究人员采用正交试验法，试验铁尾矿砂混凝土的抗渗性能受到外部因素的影响，一是水胶比水平，二是粉煤灰掺量水平，三是铁尾矿砂取代率水平。研究人员借助于渗透系数法，从强度、轴向压力两方面，研究铁尾矿砂混凝土的抗渗性能受到的影响，分析试验结果可以发现，在轴向压力不变的情况下，若荷载水平达到其0.3-0.4倍，则在逐渐增加荷载水平的过程中，相对渗透系数会逐渐变小，若荷载水平达到其0.4倍，则在逐渐加大荷载水平的过程中，相对渗透系数也会显著加大，呈现出递增的变化趋势。若荷载水平超出其0.5倍，增长速率的变化速度加快，若荷载水平超出其0.6倍，则与无压力情况下的相对渗透系数相比，此时的相对渗透系数是其7倍左右。
2铁尾矿砂在混凝土应用中存在的问题与解决策略
2.1工作性能差
铁矿提纯的过程相对固定，且使用的工艺方法在近年来没有发生较大变化，因而能够产出细度模数较为一致的铁尾矿。这也是铁尾矿能够在建筑施工中得到广泛应用的有利条件，铁尾矿通常带有较为分明的棱角，以及不规则的外观形状，与天然砂相比，其堆积密度较低，因而在制作混凝土混合料时往往需要增加水泥材料的用量。无论是其表面的粗糙感，还是形状上的不规则性，均会对混凝土的使用性能受到不同程度的影响，致使其坍落度、流动性显著降低。
与此同时，在铁尾矿砂混凝土使用过程中，可以发现其具有泌水性，在泌水量较大的情况下，混凝土表面的强度性能会下降，自身的抗侵蚀性也会发生变化，这会直接降低混凝土的粘结能力。因此在将铁尾矿砂应用到混凝土中时，需注意对材料整体质量情况的严格把控，将矿物掺和料适当加入其中，能够使得铁尾矿砂的泌水性受到抑制。
2.2强度与耐久性问题
通过实验研究可以发现，在制备混凝土混合料时，若将天然砂全部由铁尾矿砂替代，会在一定程度上影响混合料的耐久性以及强度性能，因而在实际施工中，需结合混凝土施工的具体要求，对天然砂与铁尾矿砂的掺入量配合比予以合理把控，一方面需确保铁尾矿砂混凝土的抗渗性、抗冻性以及强度性能符合现场作业的规范要求，另一方面需重视施工成本的控制，优化铁尾矿砂混凝土的使用性能，将其抗氯离子渗透的优势作用充分发挥出来。实际施工中，还可以将适量的粉煤灰掺入到混合料中，将水胶比适当调低，也能够提高铁尾矿砂混凝土的强度性能，为混凝土工程施工工作提供便利条件。
结束语：在混凝土中应用铁尾矿砂，不仅有利于提高混凝土混合料的性能品质，也是推动混凝土工程施工作业节能环保化发展的必要路径。进一步利用铁尾矿砂等工业废料，减少对不可再生资源的耗费，将可持续发展的核心理念渗透并融入到建筑工程项目施工工作中，切实推动混凝土工程施工建设的优化发展。
参考文献：
[1]刘文燕,张友来,李绍纯,邢卫疆,孟玉冰.铁尾矿砂对机制砂混凝土性能的影响研究[J].混凝土与水泥制品,2020(12):84-86.
[2]殷学宇,孙健.鲁中地区铁尾矿砂在混凝土中的应用[J].工程建设,2020,52(03):56-60.
[3]孟祥荫. 硫酸盐干湿循环下铁尾矿再生混凝土力学性能及耐久性研究[D].西京学院,2020.