鐵鋼砂砂漿的級配及施工要求

1、鐵鋼砂砂漿的級配及施工要求在貯庫（原料庫、成品庫、料庫、漏斗）內(nèi)壁用鐵鋼砂砂漿抹面部分按1:2.5水泥鐵鋼砂砂漿抹30mmE50mnB,具有較強(qiáng)的耐磨性。（如配鐵絲網(wǎng)，可承受一定的沖擊力）。1、鐵鋼砂砂漿配合比（重量比）：水：水泥：鐵鋼砂=0.35:1:2.52、鐵鋼砂粒級比：5-3mm3-2mm2-1mm1-0.5mm45%25%15%15%3、強(qiáng)度要求：抗壓強(qiáng)度500公斤/平方厘米4、施工方法：用機(jī)械攪拌，抹灰厚度為30毫米或50mm其施工方法有：（1）現(xiàn)抹：在混凝土壁上，分層抹至設(shè)計(jì)厚度；（2）配鋼絲網(wǎng)：在鋼筋混凝土壁上，預(yù)埋F4間距500毫米的鋼筋頭或用（釘槍）水泥釘，施工時用鋼筋（或

2、水泥釘）固定鋼絲網(wǎng)，然后在鋼絲網(wǎng)上壓抹鐵鋼砂砂漿。見下圖：5、容量：每立方米鐵鋼砂砂漿用鐵鋼砂2.2噸/米31、鐵鋼砂混凝土配合比（重量比）：0.35:1:3（水：水泥：鐵鋼砂）2、施工辦法：用42.5或52.5級以上的普通水泥，混凝土厚度100mm-500mm鐵鋼砂粒徑0.5mm-20mm或0.5mm-30mm或0.5mm-40mm抹面部分粒徑為0.5mm-5mm）具體按照設(shè)計(jì)要求厚度施工或參照煤炭部T82-701設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)施工。3、強(qiáng)度要求：抗壓強(qiáng)度960公斤/平方厘米，在試驗(yàn)配合比中，以增加鐵鋼砂粒徑，則強(qiáng)度增大。高強(qiáng)度混凝土耐磨層，其質(zhì)耐磨抗壓，凝固性強(qiáng)。4、鐵鋼砂用量：2-2.2噸/立

3、方米。5、鐵鋼砂料級比：0.5-33-56-1010-4015%25%25%35%使用實(shí)例摘要：本礦井下各煤倉斜底均采用傳統(tǒng)支護(hù)一鋪設(shè)鋼軌澆筑普通混凝土，由于支護(hù)體抗沖擊、耐磨性較差，受下落煤體的不斷沖擊、摩擦，斜底支護(hù)很快損壞，對安全生產(chǎn)極為不利。鐵鋼砂作為一種新型材料，具有抗沖擊性和耐磨性強(qiáng)的特點(diǎn)，被廣泛用于各種構(gòu)筑物的耐磨層，通過對鐵鋼砂混凝土強(qiáng)度、耐磨性能的研究試驗(yàn)，來分析鋪設(shè)鋼軌澆筑鐵鋼砂混凝土作為煤倉斜底抗沖耐磨支護(hù)材料的可行性達(dá)到了預(yù)期效果。前言我礦已經(jīng)有129年的開采歷史，煤倉作為井下原煤運(yùn)輸?shù)闹饕h(huán)節(jié)，現(xiàn)在使用的煤倉數(shù)量多達(dá)40余個。但由于煤倉斜底均采用傳統(tǒng)的支護(hù)方式，斜底支

4、護(hù)體極易遭受損壞，每年檢修煤倉個數(shù)不少于3個，煤倉檢修工作既危險(xiǎn)又影響正常生產(chǎn)。煤倉斜底是最易損壞的部位，如何提高煤倉斜底的支護(hù)強(qiáng)度，提高其使用壽命，是一個亟待解決的技術(shù)難題。1 .問題的提出礦業(yè)分公司岳胥區(qū)680水平5s、8s.9s煤炭儲量達(dá)2000萬t,是該公司主要的生產(chǎn)區(qū)域，7173煤倉作為岳胥區(qū)680水平5s、8s.9s采煤工作面的唯一儲煤、放煤煤倉，每天的出煤量均在6000t以上，服務(wù)年限不少于10a。該煤倉斜底若采用傳統(tǒng)支護(hù)，需頻繁地對煤倉進(jìn)行檢修。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，普通支護(hù)形式的斜底一般在1218個月之間就需要對煤倉進(jìn)行一次檢修，煤倉頻繁檢修成了制約生產(chǎn)的瓶頸，因此，必須尋求新型材

5、料設(shè)法提高煤倉斜底的支護(hù)強(qiáng)度，達(dá)到提高煤倉使用壽命的目的。鐵鋼砂作為一種抗沖耐磨的新型材料，被廣泛應(yīng)用于各種構(gòu)筑物的抗沖耐磨層，效果極為理想。借鑒其成功經(jīng)驗(yàn)，在7173煤倉中首次使用了蕪湖市魯港鐵鋼砂廠生產(chǎn)的鐵鋼砂。2 .鐵鋼砂混凝土的試驗(yàn)研究2.1 硅酸鹽水泥的特性分析鐵鋼砂混凝土所用水泥為硅酸鹽水泥，硅酸鹽水泥的主要化學(xué)成分為CaOSiO2和少量的A12O3、Fe2O3主要礦物組成為：a.硅酸三鈣（3CaO-SiO2,簡寫為C3s,含有少量MgOAl2O3、Fe2O3等的硅酸三鈣固溶體稱為阿利特（A礦），是硅酸鹽水泥中的主要礦物，亦是水泥石獲得高強(qiáng)度特別是早期強(qiáng)度的最主要礦物。b.硅酸二鈣

6、（2CaO-SiO2簡寫為C2s,含有Al、Fe、K、NaTi、V和Cr等離子的硅酸二鈣固溶體稱為貝利特（B礦），是僅次于阿利特的重要礦物成分，能使水泥石后期強(qiáng)度緩慢增長，并有抗硫酸鹽侵蝕和水化熱低的特點(diǎn)。c.鋁酸三鈣（3CaO-Al2O3,簡寫為C3A,為硅酸鹽水泥熟料中暗色中間體的主要組成，當(dāng)熟料鋁氧率（P=Al2O3/Fe2O3又稱鐵率，一般為0.81.7）大于1.6且慢冷卻時，C3A呈顯著的四方片狀結(jié)晶，結(jié)構(gòu)中有較多的孔隙，使水容易進(jìn)入而水化較快，引起水泥急凝。生產(chǎn)中加入石膏主要為達(dá)到調(diào)凝、調(diào)強(qiáng)的目的。d.鐵鋁酸四鈣（4CaO-Al2O3Fe2O3簡寫為C4AF,C4AF能與MgO成固

7、溶體改善水泥顏色，亦能和鐵酸鹽、鋁酸鹽形成一系列固溶體，是硅酸鹽水泥熟料礦物才利特（C礦）中的主要成分，含C4AF®的水泥抗硫酸鹽性能好，水化熱低。硅酸鹽水泥熟料中還含有少量的MgOK20Na2O口SO2等有害成分。2.2硅酸鹽水泥的的凝結(jié)硬化機(jī)理A.A.巴依柯夫認(rèn)為水泥凝結(jié)硬化經(jīng)歷了三個階段：溶解一膠化一結(jié)晶。具體情況如下：a.溶解：水泥顆粒表面的礦物與水進(jìn)行水化反應(yīng)生成水化物，水化物不斷水解和溶解，直至溶液呈飽和狀態(tài)為止，由于水化產(chǎn)生的放熱效應(yīng)被溶解時的吸熱效應(yīng)所抵消，故這一階段溫度升高不多。b.膠化：隨著水泥顆粒的分散，表面發(fā)生局部反應(yīng)而生成凝膠，有顯著的放熱效應(yīng)，這一階段相當(dāng)

8、于水泥凝結(jié)過程。c.結(jié)晶：膠體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫w形成晶核，長大而生成交織品，產(chǎn)生了強(qiáng)度并有少量的熱放出，這一階段相當(dāng)于水泥硬化開始。掃描電子顯微鏡觀察表明：在水泥硬化過程中同時存在凝聚和結(jié)晶兩種結(jié)構(gòu)。水泥水化時生成兩種水化物，即未水化水泥顆粒所占體積中的水化物（局部反應(yīng)）以及顆粒之間的外部水化物（液相水化反應(yīng)）。水化反應(yīng)中會析出大量氫氧化鈣和一定數(shù)量的氫氧化鉀、氫氧化鈉，屬強(qiáng)堿性反應(yīng)，硅酸鹽水泥熟料礦物的水化反應(yīng)1:2（3CaO-SiO2）+6H2O3CaO-2SiO23H2O+3Ca（OH22（2CaO-SiO2）+4H2O3.3CaO-2SiO2-3.3H2O+0.7Ca（OH2石膏充分時，C

9、3A的水化反應(yīng)：3CaO-A12O3+3CaSO4-2H2O+26H2O3CaO-A12O3-3CaSO432H2O石膏摻量不足或石膏用完后,C3A的水化反應(yīng)：3CaO-A12O3-3CaSO432H2O+2（3CaO-A12O3）+4H2O3（3CaO-A12O3-CaSO412H2O4CaO-A12O3-Fe2O3+2Ca（OH2+10H2O3CaO-A12O36H2O+3CaOFe2O3-6H2O其中，低硫型硫鋁酸鈣（3CaOA12O3-CaSO412H2Q常與C4AH1非成一系列連續(xù)的固溶體，高鋁型硫鋁酸鈣（3CaO-A12O33CaS0432H2O的結(jié)構(gòu)與天然鈣磯石相似，體積增長1.

10、5倍，在水泥凈漿為觸變可逆結(jié)構(gòu)時，對水泥強(qiáng)度的發(fā)展有利。2.3 鐵鋼砂混凝土的試驗(yàn)研究2.3.1普通混凝土由砂、石、水泥和水組成，其中水泥稱為膠凝材料，砂、石稱為集料,約占混凝土總體積的70%-80%集料主要起骨架作用并能減小膠結(jié)材料的干縮，水泥與水拌和成漿體包裹集料并充填其間的空隙，使新拌混凝土具有一定的流動性和可塑性，硬化后能成為一個堅(jiān)實(shí)的整體。水泥是混凝土產(chǎn)生強(qiáng)度的主要組分，為保證混凝土的強(qiáng)度要求和充分發(fā)揮混凝土強(qiáng)度的潛力，集料必須質(zhì)地致密并具有足夠的強(qiáng)度，尤其是粗集料更為重要。普通集料為天然砂、石，它們含泥和有機(jī)雜質(zhì)較多（如云母、粘土、淤泥、塵屑等），礦物成分比較復(fù)雜，容易在水泥的水化

11、反應(yīng)中發(fā)生有害反應(yīng)，對混凝土的強(qiáng)度和耐久性有較大的影響。水泥中的堿性物質(zhì)（如K20Na2O與粗集料中的活性二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鹽或碳酸鹽凝膠而產(chǎn)生膨脹破壞作用（堿一集料反應(yīng)）。普通天然砂、石表面比較光滑，鐵鋼砂表面極為粗糙，與水泥漿體的粘結(jié)力大大增強(qiáng)，對混凝土整體強(qiáng)度的提高起到了不可忽視的作用。2.3.2混凝土的主要技術(shù)指標(biāo)一和易性，是指新拌混凝土在運(yùn)輸、澆灌等過程中能保持均勻、密實(shí)、不離析和不泌水的工藝性能，它包括流動性、粘聚性及保水性三個方面的含義。到目前為止，還沒有能夠全面反映新拌混凝土多種性質(zhì)（如粘性、塑性、穩(wěn)定性等）的測定方法，通常采用塌落度、干硬度和工作度等測定。2.3.3鐵鋼砂是

12、由天然鐵礦石經(jīng)機(jī)械破碎加工而成，礦物組成主要是赤鐵礦晶體和石英晶體，鐵鋼砂的化學(xué)成分見表1,分別對鐵鋼砂和鐵鋼砂混凝土的性能進(jìn)行了試驗(yàn)測定，經(jīng)過試驗(yàn)得出了鐵鋼砂的物理特性見表2,通過表2可以看出，鐵鋼砂的硬度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通天然砂石的硬度，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)得出了高強(qiáng)度鐵鋼砂混凝土最佳顆粒級配、水灰、砂灰配合比見表3。對10組15cm立方體試塊(標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、28天齡期)測得的鐵鋼砂混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4?？梢钥闯?，鐵鋼砂混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于普通混凝土。表1鐵鋼砂的化學(xué)成分%成分Fe2O3SiO2A12O3TiO2CaOMgO含量6169.531022260.91.40.20.40.40.7表2鐵鋼砂

13、特性顯微硬度(kg/mm3真比重(t/m3)谷重(t/m3)空隙率(%)最高使用溫度(C)顏色125013004.122.152.3347.643.21300灰紅色表3高強(qiáng)度鐵鋼砂混凝土顆粒級配、水灰、砂灰配合比鐵鋼砂顆粒級配比重量配合比流動度(mm)谷重(t/m3)水水泥鐵鋼砂粒徑(mm級配(%401010553322110.50.351.003.001053.296040表4高強(qiáng)度鐵鋼砂混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)(28天、15X15X15cm3材料名稱抗壓強(qiáng)度(kgf/cm2)抗勇拉(kgf/cm2)抗沖磨試驗(yàn)抗沖擊試驗(yàn)?zāi)ス舛饶湍?qiáng)度(h/cm)磨損(g/cm2h)抗沖擊脆度(kgcm/cm3)摩擦系

14、數(shù)鐵鋼砂混凝土84049.51.7241.9520.6912710.30作為集料（或骨料）的鐵鋼砂主要成分為Fe2O3和SiO2,通過多年來對混凝土堿一骨料反應(yīng)研究可以判定，呈石英結(jié)晶的二氧化硅（SiO2）不具有活性，不會與水泥中的堿發(fā)生反應(yīng)，從赤鐵礦的化學(xué)性質(zhì)看，它是鐵元素的穩(wěn)定氧化物，在自然環(huán)境和堿性介質(zhì)中也是穩(wěn)定的，由此可以看出，鐵鋼砂在混凝土中主要是替代了普通的砂石集料，可以初步判定，在水泥的水化反應(yīng)中鐵鋼砂（非活性）是不會發(fā)生有害反應(yīng)的。此外，高強(qiáng)度鐵鋼砂混凝土必須使用425#及以上標(biāo)號普通硅酸鹽水泥，保證高強(qiáng)度的鐵鋼砂骨料之間高強(qiáng)度的膠結(jié)。3 .施工方法3.1煤倉概況7173煤倉為

15、岳胥區(qū)唯一的石門煤倉，它連接7173皮帶巷與7041運(yùn)輸巷，皮帶巷的原煤通過煤倉放入3t礦車后外運(yùn)，該煤倉設(shè)計(jì)深度22.78m,直徑4.0m,其中煤倉主斜底高度6.855m（斜長8.368m）,斜底坡度55。，該斜底是主要的受沖擊部位。煤倉直段采用錨網(wǎng)、綁雙層鋼筋噴漿的支護(hù)形式，支護(hù)厚度500mm斜底段采用鋪設(shè)24kg/m鋼軌澆筑鐵鋼砂混凝土的支護(hù)形式。3.2鋪設(shè)鋼軌的施工方法斜底按照設(shè)計(jì)掘至放煤咀位置，全部施工出荒斷面后，開始在主斜底鋪設(shè)24kg/m鋼軌，間距250mm鋼軌長度為5.58.6m,呈扇形鋪設(shè)在斜底上，并將鋼軌深入巖石中200mm斜底共鋪設(shè)鋼軌19根，鋼軌下面每隔1.0m設(shè)置一道

16、槽鋼或鋼軌作為枕梁，每根鋼軌與枕梁之間進(jìn)行焊接，以便增加鋼軌的整體性和牢固性。3.3澆筑鐵鋼砂混凝土的施工方法和注意事項(xiàng)煤倉斜底澆筑鐵鋼砂混凝土采用自下而上分段施工的方法，澆筑厚度500mm嚴(yán)格按照試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行材料配比，為保證鐵鋼砂混凝土的和易性，采用混凝土攪拌機(jī)拌料，在澆筑混凝土過程中，隨澆筑隨用振搗棒搗實(shí)，以便充填實(shí)鋼軌與鋼軌之間及鋼軌下面的縫隙，防止鐵鋼砂混凝土出現(xiàn)蜂窩麻面。為確保鐵鋼砂混凝土不同齡期的強(qiáng)度，澆筑混凝土完畢12h后，必須進(jìn)行全面地灑水養(yǎng)護(hù)，每天至少灑水養(yǎng)護(hù)1次，養(yǎng)護(hù)時間不得少于7天。4 .使用效果7173煤倉已經(jīng)投入使用8個月，每天出煤量均在60007000t之間，為檢驗(yàn)

17、鐵鋼砂的實(shí)際效果，利用公司停產(chǎn)期間對煤倉進(jìn)行了認(rèn)真地檢驗(yàn)，沒有發(fā)現(xiàn)破損之處。實(shí)踐證明，鐵鋼砂在煤倉中的應(yīng)用是完全成功的。5 .技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析5.1煤倉斜底的使用壽命大大提高結(jié)合其他單位的使用情況以及通過7173煤倉的檢驗(yàn)情況看，預(yù)計(jì)鐵鋼砂混凝土煤倉斜底的使用壽命不低于5a,而普通混凝土的使用壽命不過18個月，使用壽命大大提高，降低了煤倉檢修次數(shù)，消除了制約生產(chǎn)的瓶頸，為正常生產(chǎn)提供了保證。5.2安全效益顯著該公司煤倉的深度一般在20m左右，個別煤倉深度甚至達(dá)到30m以上，因此，檢修工作存在著很大危險(xiǎn)性，屬于高危作業(yè)，頻繁地檢修工作給公司的安全生產(chǎn)帶來了隱患，使用新材料的煤倉斜底降低了檢修次數(shù)

18、，相應(yīng)地降低了安全事故發(fā)生的幾率，提高了安全可控程度，安全效益極為顯著。6 .結(jié)束語通過試驗(yàn)研究并經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，鐵鋼砂作為一種新型的建筑材料，已經(jīng)憑借其自身特點(diǎn)充分顯示出巨大的優(yōu)越性，它必將在以后的礦建工程中發(fā)揮更大的作用，廣泛用做煤倉和其它構(gòu)筑物的耐磨層。鐵鋼砂成分鐵鋼砂成分典型化學(xué)成分（的Fe2o340-69.53Sio210-37Al2o32-6Tio20.9-1.4Cao0.2-0.4Mgo鐵鋼砂混凝土、砂漿各項(xiàng)強(qiáng)度試驗(yàn)鐵鋼砂混凝土、砂漿各項(xiàng)強(qiáng)度試驗(yàn)高強(qiáng)度“料名稱抗壓強(qiáng)度kg/cm3抗劈拉kg/cm3抗沖磨試驗(yàn)抗沖擊試驗(yàn)?zāi)ス舛?8天7.07cm328天15cm28天耐磨強(qiáng)度h/cm磨損

19、率g/cm2h抗沖擊kg/cm3脆度摩擦系數(shù)f鐵鋼砂砂漿96035.51.6131.9560.6310200.295鐵鋼砂混凝土84049.51.7241.9520.6912710.30材料名稱抗壓強(qiáng)度kg/cm3抗劈拉kg/cm3抗沖磨試驗(yàn)抗沖擊試驗(yàn)?zāi)ス舛?87.07cm328天15cm28大耐磨強(qiáng)度h/cm磨損率g/cm2h抗沖擊kg/cm3脆度摩擦系數(shù)f鐵鋼砂砂漿96035.51.6131.9560.6310200.295鐵鋼砂混凝土84049.51.7241.9520.6912710.30注：砂漿以7.07厘米立方體為試件標(biāo)準(zhǔn)，混凝土以15厘米立方體為試件標(biāo)準(zhǔn)鐵鋼砂用途簡介鐵鋼砂是我廠

20、協(xié)同有關(guān)科研部門及科技人員開發(fā)研制出來的新型耐磨材料，已有三十多年歷史。此產(chǎn)品系本地所特有的一種天然鐵礦石制成，主要成分是三氧化鐵，其實(shí)用廣泛，效果理想。它不僅耐磨、抗壓、抗沖擊，還具有防濕、耐酸堿腐蝕、抗高溫等性能。該砂是噴砂方面首選材料，也是建材方面較理想的新型耐磨材料。在建筑上采用該產(chǎn)品做成鐵鋼砂混凝土耐磨層或鐵鋼砂砂漿耐磨層，其抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度、摩擦系數(shù)等方面均優(yōu)于鐵屑砂漿耐磨層，鐵屑易發(fā)生腐銹脫落現(xiàn)象，而鐵鋼砂則不然，鐵鋼砂同輝綠巖鑄石相比較，不僅造價(jià)低廉，施工簡便，具抗沖擊強(qiáng)度和脆性值均超過輝綠巖鑄石兩倍左右。因此三十年來我國的煤礦、電力、化工冶金等工業(yè)基建工程的耐磨層都廣泛使用鐵鋼砂做混凝土或砂漿耐磨層。鐵鋼砂使用范圍建筑方面：煤礦、洗選煤廠基建中：各種煤倉、漏斗、溜槽等內(nèi)壁耐磨層；煤柱、梁等表面耐磨層；鋼鐵、焦化廠基建中：礦槽、受煤坑、焦槽、漏斗等耐磨層；火力發(fā)電廠基建中：煤倉、漏斗、卸煤溝等輸煤系統(tǒng)的耐磨層；干灰?guī)斓葍?nèi)壁耐磨層；水利水電基建中：泄洪洞、導(dǎo)流洞、溢流壩面以及船閘等抗沖耐磨防腐層；冶金、化工基建中：各種選礦、化工中的漏斗、料倉