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【摘要】将铁尾矿砂代替天然河砂制备水泥砂浆，通过测试其浆体性能、力学性能、耐久性能等指标，分析铁尾矿水泥砂浆的材料特性。试验表明：在同条件下，铁尾矿砂浆比天然河砂砂浆流动性降低，而表观密度、抗压强度和弹性模量更高。50次冻融循环及酸、碱溶液浸泡下，铁尾矿砂浆表现较好。
【关键词】铁尾矿；砂浆；强度；耐久性
铁尾矿是矿山企业将提取具有经济价值后而被排弃的固体废弃物。铁尾矿作为固体废弃物常被抛置于矿山附近修筑好的尾矿库。它是我国存量最大的工业废弃物，对环境造成了严重的污染。如何有效利用铁尾矿，实现其利用价值的最大化，已迫在眉睫。
在铁尾矿的价值化利用方面，有的是将其用于制备路面混凝土等[1]，也有的是利用其制备砂浆、等建筑材料[2]。但是由于其组成、邢台等方面同天然砂石存在一定的差异，铁尾矿在建筑用砂方面的应用还较少。本研究利用铁尾矿替代天然河砂配制建筑砂浆，测定其各项性能。为铁尾矿的综合利用，提供技术支持。
1.试验方案的制定
1.1 原材料
铁尾矿采用山西大同某铁尾矿库的天然铁尾矿，天然河砂采用临沂沂河河砂，水泥为山东省沂州水泥股份有限公司生产的P.C 32.5水泥，减水剂为萘系高效减水剂，粉煤灰为II级灰，保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，粘度100000MPa·s。铁尾矿砂，其粒度级配属于II区，细度模数提高至2.49，接近天然河砂。
1.2 试验方案
水泥砂浆配合比为：N1：水泥200Kg、粉煤灰80Kg、河砂720Kg、減水剂：3Kg、水：300Kg、保水剂：0.2Kg；N2：水泥200Kg、粉煤灰80Kg、河砂360Kg、尾矿砂：360Kg、减水剂：3Kg、水：300Kg、保水剂：0.2Kg；N3：水泥200Kg、粉煤灰80Kg、尾矿砂720Kg、减水剂：3Kg、水：300Kg、保水剂：0.2Kg；M1：水泥250Kg、粉煤灰50Kg、河砂700Kg、减水剂：3Kg、水：200Kg、保水剂：0.25Kg；M2：水泥250Kg、粉煤灰50Kg、河砂350Kg、尾矿砂：3560Kg、减水剂：3Kg、水：200Kg、保水剂：0.25Kg；M3：水泥250Kg、粉煤灰50Kg、尾矿砂700Kg、减水剂：3Kg、水：200Kg、保水剂：0.25Kg。
2. 试验结果与分析
2.1 砂浆浆体性能
砂浆新拌浆体测试结果，N1：湿表观密度：1850Kg、砂浆稠度：88mm、保水率：91%、凝结时间：6.5h；N2：湿表观密度：2060Kg、砂浆稠度：86mm、保水率：91%、凝结时间：7.0h；N3：湿表观密度：2040Kg、砂浆稠度：69mm、保水率：90%、凝结时间：7.5h；M1：湿表观密度：2060Kg、砂浆稠度：81mm、保水率：91%、凝结时间：7.0h；M2：湿表观密度：2190Kg、砂浆稠度：79mm、保水率：92%、凝结时间：7.0h；M3：湿表观密度：2150Kg、砂浆稠度：76mm、保水率：90%、凝结时间：7.5h。
通过分析测试数据，在相同条件下，采用铁尾矿生产的砂浆其稠度最小，砂浆流动性降低。为获得与天然河砂砂浆近似的流动性，则铁尾矿砂浆的需水量将增加。铁尾矿砂浆湿表观密度也高于混合砂砂浆，天然河砂湿表观密度最小。由于均采用了保水剂的原因，砂浆的保水性能均较好，砂浆浆体的使用性能良好。采用铁尾矿后虽然表观密度有所增加，但仍然在可接受范围内，满足使用要求。
2.2 砂浆力学性能
依据《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T70-2009），采用立方体标准试件测试力学性能。并采用70.7mm×70.7mm×210mm的棱柱体试件测定试件的弹性模量。
通过分析各组试样的力学性能，对掺铁尾矿的混合骨料的砂浆，以及全部为铁尾矿的砂浆的力学性能均高于天然河砂配制的砂浆力学性能。且N1、N2、N3和M1、M2、M3的弹性模量的变化规律相同。全部为铁尾矿的砂浆的弹性模量最大、天然河砂的砂浆的弹性模量最小，且两大组的砂浆的弹性模量均在（1.42—2.16）×104MPa之间。
2.3 耐久性试验
依据《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T 70-2009进行砂浆抗冻融性能测试。试件在标准条件下养护28天进行冻融试验。在试验进行过程中，以冻融循环五次为节点，对试件的质量损失率和抗压强度损失率进行跟踪测量，当质量损失率大于等于5%或者抗压强度损失率大于等于25%为结束冻融试验的条件。本试验最终将评定试件50次冻融循环后的性能指标。
将标准试件在标准条件下养护28天后，分别浸泡在0.1mol/L的H2SO4溶液和1mol/L的NaOH碱性溶液中。分别测定不同龄期试件的质量损失率和抗压强度损失率，从而评定砂浆的抗酸碱能力。
砂浆的耐久性能数据可知：六组试件中质量损失率最大者为0.92%，低于《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T70-2009要求的5%。抗压强度损失率最大为4.96%，低于标准要求的25%。铁尾矿制备的水泥砂浆的耐冻融性能可达到50次循环。耐酸碱性能测定显示，三组不同砂浆的性能相差甚小，故可推定，铁尾矿用作建筑砂浆细集料在耐久性能方面没有缺陷，在自然环境中能够正常使用。
3结论
在相同配合比条件下，铁尾矿用作建筑砂浆细集料，其浆体工作性能有所下降，表观密度相对较高，但其力学性能和弹性模量均高于普通砂浆。铁尾矿砂浆具有良好的抗冻性和耐酸碱侵蚀特性。
参考文献
[1] 李荣海，汪建，周志华，等，铁尾矿在公路工程中的应用.矿业工程，2007，5（5）：52～54.
[2] 蔡霞.铁尾矿用作建筑材料的进展，2000，（10）：45～48.
【关键词】铁尾矿；砂浆；强度；耐久性
铁尾矿是矿山企业将提取具有经济价值后而被排弃的固体废弃物。铁尾矿作为固体废弃物常被抛置于矿山附近修筑好的尾矿库。它是我国存量最大的工业废弃物，对环境造成了严重的污染。如何有效利用铁尾矿，实现其利用价值的最大化，已迫在眉睫。
在铁尾矿的价值化利用方面，有的是将其用于制备路面混凝土等[1]，也有的是利用其制备砂浆、等建筑材料[2]。但是由于其组成、邢台等方面同天然砂石存在一定的差异，铁尾矿在建筑用砂方面的应用还较少。本研究利用铁尾矿替代天然河砂配制建筑砂浆，测定其各项性能。为铁尾矿的综合利用，提供技术支持。
1.试验方案的制定
1.1 原材料
铁尾矿采用山西大同某铁尾矿库的天然铁尾矿，天然河砂采用临沂沂河河砂，水泥为山东省沂州水泥股份有限公司生产的P.C 32.5水泥，减水剂为萘系高效减水剂，粉煤灰为II级灰，保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，粘度100000MPa·s。铁尾矿砂，其粒度级配属于II区，细度模数提高至2.49，接近天然河砂。
1.2 试验方案
水泥砂浆配合比为：N1：水泥200Kg、粉煤灰80Kg、河砂720Kg、減水剂：3Kg、水：300Kg、保水剂：0.2Kg；N2：水泥200Kg、粉煤灰80Kg、河砂360Kg、尾矿砂：360Kg、减水剂：3Kg、水：300Kg、保水剂：0.2Kg；N3：水泥200Kg、粉煤灰80Kg、尾矿砂720Kg、减水剂：3Kg、水：300Kg、保水剂：0.2Kg；M1：水泥250Kg、粉煤灰50Kg、河砂700Kg、减水剂：3Kg、水：200Kg、保水剂：0.25Kg；M2：水泥250Kg、粉煤灰50Kg、河砂350Kg、尾矿砂：3560Kg、减水剂：3Kg、水：200Kg、保水剂：0.25Kg；M3：水泥250Kg、粉煤灰50Kg、尾矿砂700Kg、减水剂：3Kg、水：200Kg、保水剂：0.25Kg。
2. 试验结果与分析
2.1 砂浆浆体性能
砂浆新拌浆体测试结果，N1：湿表观密度：1850Kg、砂浆稠度：88mm、保水率：91%、凝结时间：6.5h；N2：湿表观密度：2060Kg、砂浆稠度：86mm、保水率：91%、凝结时间：7.0h；N3：湿表观密度：2040Kg、砂浆稠度：69mm、保水率：90%、凝结时间：7.5h；M1：湿表观密度：2060Kg、砂浆稠度：81mm、保水率：91%、凝结时间：7.0h；M2：湿表观密度：2190Kg、砂浆稠度：79mm、保水率：92%、凝结时间：7.0h；M3：湿表观密度：2150Kg、砂浆稠度：76mm、保水率：90%、凝结时间：7.5h。
通过分析测试数据，在相同条件下，采用铁尾矿生产的砂浆其稠度最小，砂浆流动性降低。为获得与天然河砂砂浆近似的流动性，则铁尾矿砂浆的需水量将增加。铁尾矿砂浆湿表观密度也高于混合砂砂浆，天然河砂湿表观密度最小。由于均采用了保水剂的原因，砂浆的保水性能均较好，砂浆浆体的使用性能良好。采用铁尾矿后虽然表观密度有所增加，但仍然在可接受范围内，满足使用要求。
2.2 砂浆力学性能
依据《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T70-2009），采用立方体标准试件测试力学性能。并采用70.7mm×70.7mm×210mm的棱柱体试件测定试件的弹性模量。
通过分析各组试样的力学性能，对掺铁尾矿的混合骨料的砂浆，以及全部为铁尾矿的砂浆的力学性能均高于天然河砂配制的砂浆力学性能。且N1、N2、N3和M1、M2、M3的弹性模量的变化规律相同。全部为铁尾矿的砂浆的弹性模量最大、天然河砂的砂浆的弹性模量最小，且两大组的砂浆的弹性模量均在（1.42—2.16）×104MPa之间。
2.3 耐久性试验
依据《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T 70-2009进行砂浆抗冻融性能测试。试件在标准条件下养护28天进行冻融试验。在试验进行过程中，以冻融循环五次为节点，对试件的质量损失率和抗压强度损失率进行跟踪测量，当质量损失率大于等于5%或者抗压强度损失率大于等于25%为结束冻融试验的条件。本试验最终将评定试件50次冻融循环后的性能指标。
将标准试件在标准条件下养护28天后，分别浸泡在0.1mol/L的H2SO4溶液和1mol/L的NaOH碱性溶液中。分别测定不同龄期试件的质量损失率和抗压强度损失率，从而评定砂浆的抗酸碱能力。
砂浆的耐久性能数据可知：六组试件中质量损失率最大者为0.92%，低于《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T70-2009要求的5%。抗压强度损失率最大为4.96%，低于标准要求的25%。铁尾矿制备的水泥砂浆的耐冻融性能可达到50次循环。耐酸碱性能测定显示，三组不同砂浆的性能相差甚小，故可推定，铁尾矿用作建筑砂浆细集料在耐久性能方面没有缺陷，在自然环境中能够正常使用。
3结论
在相同配合比条件下，铁尾矿用作建筑砂浆细集料，其浆体工作性能有所下降，表观密度相对较高，但其力学性能和弹性模量均高于普通砂浆。铁尾矿砂浆具有良好的抗冻性和耐酸碱侵蚀特性。
参考文献
[1] 李荣海，汪建，周志华，等，铁尾矿在公路工程中的应用.矿业工程，2007，5（5）：52～54.
[2] 蔡霞.铁尾矿用作建筑材料的进展，2000，（10）：45～48.