矿山废弃物配制自密实混凝土

贾彦坤

摘要：自密实混凝土是目前国内外混凝土界研究的热点之一,由于自密实混凝土具有很高的流动性和适宜的粘度,无需振捣而可穿过钢筋自行充满整个模板空间。使用自密实混凝土可以节约劳动力、减少噪音污染。由于白河大桥地理位置特殊，位于首都的一盆净水密云水库库区，业主要求以高度负责的责任感、使命感，高标准严要求实施工程。突出清洁生产，推进节能减排，提高资源利用率，打造和谐绿色的“环水保示范工程”。结合密关路白河大桥迁建工程实例，浅谈尾矿废料配制自密实混凝土施工及应用。

关键词：矿山废弃物；自密实混凝土；施工

1引言

自密实混凝土是一种同时具有高流动性和适当粘度的混凝土，它能够流过钢筋填满模板内的所有空隙，在重力作用下自行密实。

水泥混凝土是桥梁工程中用量最大，用途最广的一种建筑材料，发挥着其它材料无法替代的功能和作用，其中细集料是水泥混凝土中的重要组成部分。近年来，北京地区对砂石料市场进行了治理和整顿，砂石料供应骤然减少，导致北京地区天然砂的短缺。

我公司承建的密关路白河大桥工程桥梁施工中，采用密云威克废石、尾矿砂作为自密实混凝土中的骨料，为北京地区清理了堆积大量的铁尾矿砂，也为环保贡献了一份力量。可称“绿色环保材料”。

通过试验和工程中实际应用，尾矿砂可取代部分天然砂的可行性配制，并能广泛用于工程。

2自密实混凝土性能

自密实混凝土的自密实性能包括流动性、抗离析性和填充性。可采用坍落扩展度试验、V形漏斗试验（或T50试验）和U型箱试验进行检测。

混凝土自密实性能等级指标

性能等级一级二级三级

U型箱试验填充高度（mm）320以上320以上320以上

坍落扩展度（mm）700±50650±50600±50

T50（s）5~203~203~20

V漏斗通过时间（s）10~257~254~25

根据结构物的结构形状、尺寸、配筋状态等选用自密实性能等级。对于一般的钢筋混凝土结构物及构件可采用自密实性能等级二级。

注：一级：适用于钢筋的最小净间距为35~60mm、结构形状复杂、构件断面尺寸小的钢筋混凝土结构物及构件的浇筑；

二级：适用于钢筋的最小净间距为60~200mm的钢筋混凝土结构物及构件的浇筑；

三级：适用于钢筋的最小净间距为200mm以上、断面尺寸大、配筋量少的钢筋混凝土结构物及构件的浇筑，以及无筋结构物的浇筑。

3自密实混凝土的试配情况

由于自密实混凝土配合比对原材料有较高的要求，白河大桥在自密实混凝土的应用前期经历了各种困难，首先是各种原材料紧缺，要找到适合自密实混凝土用的合格的材料更是困难，北京怀建混凝土有限责任公司有关人员和项目部千方百计向北京周边河北地区寻找合格料源，在近一个月的时间里，找寻仍无合格的粗骨料，最后只能将北京密云威克冶金有限责任公司生产的废石，经二次处理后方能满足自密实混凝土的要求；其次是实现试验配合比的难题，此次自密实混凝土的应用在北京地区路桥行业属首例。在经过北京怀建商混站技术人员的反复摸索和北京市市政建材集团的技术指导下，付出了大量心血之后，该项新技术的关键技术最终被攻破。

4自密实混凝土配合比的选用

2010年12月30日，北京市市政建材集团田工、监理、施工单位总工和试验室人员共同对北京怀建混凝土有限责任公司所要进行生产的C30自密实混凝土进行了验证配合比。

分别用天然砂、天然砂掺配铁尾矿细砂（比例为1：1）配制了自密实混凝土,并对比了新拌混凝土的各种性能.配合比所用原材料：水泥为兴发拉法基P.O42.5；细集料为河北天然中砂和北京威克铁尾矿特细砂（掺配比例为各占50%）；粗骨料为北京威克生产的连续级配5-20mm废石；外加剂为北京合众建材有限公司的HZ-D复合防冻减水剂；掺合料为天津I级粉煤灰。

结果表明：天然砂掺配铁尾矿细砂拌制的自密实混凝土当时、1小时后、1.5小时后各项性能均能满足自密实混凝土性能等级二级指标的要求；天然砂拌制的自密实混凝土当时各项性能均满足要求，1小时后U型箱试验填充高度不能满足要求。

以抗压强度看采用掺入铁尾矿特细砂的自密实混凝土虽然前期强度略比天然砂低，但28天强度能满足设计拟配强度的要求

4自密实混凝土生产与运输

4.1混凝土的生产：首先对拌和站的各料仓进行清仓处理，换上自密实所用的各材料，外加剂的添加方式为厂家单独提供贮存设备和计量设备。拌制时适当的延长搅拌时间。

4.2混凝土运输：采用混凝土搅拌车进行运输，搅拌车在装入混凝土前进行洗车处理，并进行检查，筒体内保持干净、潮湿，无积水和积浆现象。

5施工

2011年1月7日，在水库库区温度处于－8℃以下的情况下各种原材料分仓贮存，白河大桥9#承台正式应用自密实混凝土入模成功，各项检测指标皆合格，整个施工过程操作规范，程序顺利。项目业主、代建、监理单位领导在现场给予了关注、指导和认可。9#承台混凝土方量168m3，自密实混凝土浇筑与普通混凝土浇筑相比，节省了4~5个人工，同时节约时间1个多小时。9轴承台浇筑过程中，自密实混凝土各项指标满足规范要求。

自密实混凝土的试配和实施过程中还得到了北京市市政建材集团的技术指导，最终克服各种困难、阻力和技术瓶颈，并针对冬季施工的特殊性做了相应调整，使具体施工达到了预期的效果。

6试验结果分析：

试验研究和实际应用证明,天然砂掺配铁尾矿细砂拌制的自密实混凝土各项性能优于天然砂拌制的自密实混凝土各项性能要求，自密实混凝土用于密关路白河大桥承台浇筑自密实混凝土是成功的，其施工性能优异，可大大加快施工速度，减少劳动强度，可以避免因振捣不足而引起原混凝土质量问题，保证了混凝土施工质量。

6.1由施工应用情况可以看出自密实混凝土的各项优点：

6.1.1自密实混凝土由于免于振捣，可节约劳动力和电力，明显提高施工效率

6.1.2从使用过程和脱模情况看，自密实混凝土在高流动性的情况下，能够保持不离析、不泌水，成型后质量均匀，不会产生普通混凝土由于振捣不到位造成的蜂窝、麻面和内部空洞等质量缺陷

6.1.3有效解决传统混凝土在施工中的漏振和过振，避免了振捣过程中对钢筋笼和模板的冲击位移问题

6.1.4本次自密实混凝土的应用配比大量利用了工业废料（铁尾矿砂、废石），节能环保，且降低了混凝土的水化热，提高了混凝土的耐久性

6.2自密实混凝土实际应用的几点体会：

6.2.1自密实混凝土从试验到现场使用情况看，配合比参数基本合理，满总各项试验指标跟使用指标要求，通过进一步的优化配合比，可使自密实砼的性能更好

8.2.2自密实砼在长距离的运输中应使用混凝土搅拌车，搅拌车在装混凝土之前必须仔细检查筒体，保证筒体内干净、潮湿且不得有积水积浆

6.2.3由于是泵送浇注施工，为防止混凝土出现离析现象，现场要严格管理，过程中要认真仔细，时刻注意自密实混凝土的流动范围、骨料分离情况，施工现场加设部分振捣点；派专人敲打模板

6.2.4施工完成后，应及时按预定标高进行抹面找平，在最早的时间开始养护，防止混凝土水分流失

7结论

自密实混凝土是一种具有高流动性、不离析、均匀性、稳定性、良好的施工性能和填充性能，浇筑时依靠其自重流动，无需振捣而达到密实，硬化后具有良好的力学性能和耐久性等优点的新型混凝土，与传统振捣混凝土相比，它具有免振捣、自密实、耐久性能好等特点，是当今高性能混凝土重要发展方向之一。

尤其适用于薄壁、钢筋密集、结构形状复杂、振捣困难的结构以及对施工噪声有特殊要求的工程。

经过试验和桥梁工程中的应用，通过铁尾矿特细砂的资源合理化利用，能节省原材料消耗、节约能源、减少尾矿库占地、保护生态环境、解决资源开发与环境保护之间的矛盾，而且还降低了水泥混凝土成本，达到环境与经济效益的双赢，真正的将铁尾矿材料变废为宝，将实现铁矿企业的可持续发展。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准．JTGE42-2005公公路工程集料试验规程．北京：人民交通出版社，2005.

[2]中华人民共和国国家标准．GB8076-2008混凝土外加剂应用技术规范．北京：中国标准出版社，2008.

[3]交通部公路科学院．公路工程水泥混凝土外加剂与掺合料应用技术指南．北京：人民交通出版社，2006.

[4]中华人民共和国行业标准．JGJ55-2000普通混凝土配合比设计规程．北京：中国建筑工业出版社，2000.