鐵尾礦砂 - 北京建筑材料檢驗中心.doc

尾礦砂國家標(biāo)準(zhǔn)編制說明（一）工作簡況1. 任務(wù)來源根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會國標(biāo)綜合2008154號文件關(guān)于下達(dá)2008年第三批國家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃的通知，國家標(biāo)準(zhǔn)尾礦砂列入此編制計劃。標(biāo)準(zhǔn)由北京市建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗站組織有關(guān)單位起草。2. 本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位主編單位北京市建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗站 參編單位（排名不分先后）北京建筑材料科學(xué)研究總院有限公司北京建筑工程學(xué)院北京新航建材集團(tuán)有限公司棗莊中聯(lián)混凝土有限公司豐寧三贏工貿(mào)有限公司同濟(jì)大學(xué)北京金隅混凝土有限公司中國礦業(yè)大學(xué)（北京）北京首云礦業(yè)股份有限公司北京威克冶金有限責(zé)任公司3. 標(biāo)準(zhǔn)編制的意義和必要性礦產(chǎn)資源是人類發(fā)展和生存極為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，其主要特點是不可再生性和短期不可替代性。隨著礦產(chǎn)資源的大量開發(fā)和利用，礦石日益貧乏，而尾礦作為二次資源再利用越來越受到世界各國的重視。目前我國尾礦利用率很低，礦山尾礦占工業(yè)固體廢物的30%，但其利用率僅為7%。目前國內(nèi)已積存大量的采礦尾礦，嚴(yán)重污染環(huán)境，占用土地資源。其中鐵礦采選后產(chǎn)生的鐵尾礦堆積現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。鐵尾礦是一種復(fù)合礦物原料，是鐵礦石經(jīng)過選取鐵精礦后的剩余廢渣，除了少量金屬組分外，其主要礦物組分是脈石礦物如石英、輝石、長石、石榴石、角閃石及其蝕變礦物。其化學(xué)成分主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等，另外還含有少量K2O、Na2O及S、P等元素。我國鐵礦資源嵌布粒度細(xì)，一般需經(jīng)二段磨礦，少數(shù)三段磨礦，因此除預(yù)選拋出部分粗尾礦外，大部分排出和堆存的尾礦粒度較細(xì)，一般尾礦粒度在0.074mm以下的占50%75%。鐵尾礦一般細(xì)度模數(shù)在0.82.2，細(xì)粉多為石粉，因含一定量的鐵相礦物及其他微量金屬礦物，容重稍重于天然砂，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。目前，確定尾礦砂是否符合建筑用細(xì)骨料的要求，以及這些差異對混凝土或砂漿的工作性、強度和耐久性能的影響，主要參照國標(biāo)GB/T 14684-2011建設(shè)用砂中類指標(biāo)、建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ52-2006普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)中C30C55和C25指標(biāo)要求以及GB 6566-2010建筑材料放射性核素限量中建筑主體材料的各項指標(biāo)來進(jìn)行判斷，但這些標(biāo)準(zhǔn)對鐵尾礦砂的相關(guān)性能指標(biāo)并未做出說明。顯然，鑒于鐵尾礦砂特殊的礦物組成以及特殊的雜質(zhì)種類和含量，很難用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)作為其是否能應(yīng)用于混凝土或砂漿的衡量準(zhǔn)則。因此，急需針對鐵尾礦砂編制新的標(biāo)準(zhǔn)，對礦山企業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)，以促進(jìn)鐵尾礦化廢為寶，為企業(yè)解決堆存難題的同時創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，面對河砂資源的日益枯竭，很多建材企業(yè)都采用機(jī)制砂來取代天然河砂，但機(jī)制砂屬于中粗砂，級配中缺少細(xì)粒徑的顆粒，在使用中會引起混凝土施工性能差等問題。鐵尾礦經(jīng)處理后尾礦砂屬于細(xì)砂或特細(xì)砂范疇，可填補機(jī)制砂中細(xì)顆粒的缺失。通過走訪一些建材企業(yè)，我們發(fā)現(xiàn)了鐵尾礦砂在使用中的一些問題。較為普遍的是性能不夠穩(wěn)定，前一批料和后一批料的使用效果差距很明顯。而目前，國內(nèi)沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對鐵尾礦砂的性能進(jìn)行說明，如混凝土攪拌站對于鐵尾礦砂的品質(zhì)缺少檢測的依據(jù)。這些因素很大程度也阻礙了鐵尾礦砂在建設(shè)工程中的應(yīng)用和推廣。綜上所述， 鑒于礦山企業(yè)的鐵尾礦堆存處理問題和建材企業(yè)對細(xì)骨料的需求問題，急需要國家出臺相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對鐵尾礦砂進(jìn)行說明和規(guī)范。4. 主要工作過程2009年4月在北京召開尾礦砂國家標(biāo)準(zhǔn)啟動會，參加會議的單位主要有生產(chǎn)企業(yè)、科研單位、高等院校、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)等。會上對鐵尾礦砂的生產(chǎn)、應(yīng)用情況及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行交流，最后成立編寫小組，初步明確了目標(biāo)任務(wù)，確定了編寫技術(shù)方案與分工，制定了工作進(jìn)度計劃，并安排了調(diào)研和驗證試驗的分工。2009年4月2011年7月進(jìn)行大量驗證試驗。收集了大量國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，開展驗證試驗工作。樣品主要來自北京周邊、山東棗莊、大連、安徽馬鞍山等鐵礦石生產(chǎn)企業(yè)，參與試驗工作的主要有各生產(chǎn)企業(yè)、北京建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗站和北京建筑工程學(xué)院等。根據(jù)前階段的驗證試驗，起草征求意見稿，并廣泛征求北京市有關(guān)生產(chǎn)、科研設(shè)計、施工單位、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)、用戶的意見。2011年8月在北京召開尾礦砂國家標(biāo)準(zhǔn)第二次工作會議，會議邀請了各參編企業(yè)、科研單位、高等院校和質(zhì)檢機(jī)構(gòu)等。會議對前期試驗工作進(jìn)行了總結(jié)，并對征求意見稿提出修改意見，確定了補充試驗計劃，提出了下一步工作開展的計劃。補充試驗的混凝土試驗部分主要由北京建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗站和北京建筑工程學(xué)院完成，原材料性能分析主要在北京建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗站完成。2012年1月，根據(jù)前期的試驗工作和專家討論，形成了尾礦砂國家標(biāo)準(zhǔn)的初稿和編制說明。2月組織了尾礦砂國家標(biāo)準(zhǔn)第三次工作會議，邀請了各參編單位以及業(yè)內(nèi)專家，會上就初稿內(nèi)容逐條進(jìn)行了討論研究，并將初稿送相關(guān)專家初步征求意見。3月8月，根據(jù)專家意見對尾礦砂國家標(biāo)準(zhǔn)初稿進(jìn)行了6次修改并提交專家征求意見。（二）制定依據(jù)1. 國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)；2. 國內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品的試驗驗證結(jié)果；3. 試驗方法采用現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)，以提高本標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性、可比性與可操作性。（三）鐵尾礦砂國家標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容及相關(guān)說明1. 標(biāo)準(zhǔn)名稱本標(biāo)準(zhǔn)主要對鐵尾礦砂在混凝土及其制品和預(yù)拌砂漿中的應(yīng)用進(jìn)行規(guī)范和定義。鐵尾礦砂的物理特性雖大部分滿足特細(xì)砂的性能指標(biāo)，但仍有少部分鐵尾礦屬于細(xì)砂的范疇，為了保證標(biāo)準(zhǔn)的全面性和針對性，計劃申請的標(biāo)準(zhǔn)名稱為：“鐵尾礦砂”。2. 范圍近年的研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土和砂漿中摻入部分鐵尾礦砂取得的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果十分良好，這表明鐵尾礦砂完全可作為骨料在混凝土及其制品和預(yù)拌砂漿中使用。本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的鐵尾礦砂適用于建設(shè)工程中混凝土及其制品和預(yù)拌砂漿用砂。3. 術(shù)語和定義本標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了現(xiàn)有建設(shè)用砂絕大部分術(shù)語和定義，另外還規(guī)定了鐵尾礦是指鐵礦開采出的礦砂磨細(xì)后，經(jīng)選礦廠選出有價值的精礦后產(chǎn)生的廢渣。鐵尾礦砂屬于機(jī)制砂的一種，多為細(xì)砂或特細(xì)砂，細(xì)度模數(shù)在0.82.2之間，細(xì)粉多為石粉。金屬鐵的定義參考YB/T 804-1995鋼鐵渣處理及利用技術(shù)術(shù)語。4. 規(guī)格鐵尾礦是經(jīng)過破碎磨礦分選后的沉淀物。通過對各地不同來源的鐵尾礦砂進(jìn)行的試驗分析表明鐵尾礦砂細(xì)度模數(shù)在0.82.2之間，多屬于細(xì)砂和特細(xì)砂。因此在本標(biāo)準(zhǔn)主要針對細(xì)砂和特細(xì)砂在混凝土及其制品和干拌砂漿中的應(yīng)用進(jìn)行規(guī)范和定義。5. 技術(shù)要求本標(biāo)準(zhǔn)擬定對以下技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行要求：顆粒級配、石粉含量、泥塊含量、有害物質(zhì)、堅固性、表觀密度、堿集料反應(yīng)和磁性鐵含量。項目的合理性及其指標(biāo)要求通過編制會議進(jìn)行研討和驗證試驗獲得。（1）顆粒級配顆粒級配對新拌砂漿和新拌混凝土的工作性能和硬化后期的服役情況都有很大影響。“顆粒級配”是建設(shè)用骨料的基本性能指標(biāo)，必須加以規(guī)定限制。收集來自全國各地的鐵尾礦樣品，試驗發(fā)現(xiàn)鐵尾礦砂的細(xì)度模數(shù)基本在0.82.2范圍內(nèi)，可以分為細(xì)砂和特細(xì)砂。本標(biāo)準(zhǔn)中，細(xì)砂的顆粒級配直接引用GB/T 14684-2011建設(shè)用砂中細(xì)砂的要求；特細(xì)砂的指標(biāo)要求是依據(jù)大量試驗數(shù)據(jù)以及相關(guān)文獻(xiàn)資料確定的。（2）石粉含量天然砂中如含有石粉，在一定程度上會改善新拌砂漿和新拌混凝土的和易性和工作性。粉體含量高可以使鐵尾礦砂的比表面積增大，提高砂漿和混凝土的保水性。顆粒中細(xì)小的球形顆粒會產(chǎn)生滾珠效應(yīng)，這對改善砂漿和混凝土的和易性是有利的。但石粉含量過高會對砂漿的收縮、強度將有很不利的影響。從發(fā)揮骨料優(yōu)化協(xié)同砂漿和混凝土的工作性和耐久性的作用角度考慮，對鐵尾礦砂的石粉含量進(jìn)行限定是十分有必要的。經(jīng)調(diào)研，我國有省份從70年代開始研究使用機(jī)制砂。使用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)制砂中石粉含量在30%以下時，對中、低等級混凝土的抗壓和抗拉強度無影響，對C50級混凝土強度的影響也很小，收縮與采用河砂的混凝土接近。德國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定小于0.063mm的石粉含量為4%22%。經(jīng)試驗研究發(fā)現(xiàn)，將石粉含量為020% 的鐵尾礦砂與32.5級普通硅酸鹽水泥配制成不同灰砂比的砂漿，灰砂比為1:1和1:2.5時，石粉在砂漿中主要起惰性填充的作用。隨石粉含量的增加，砂漿稠度有一定程度下降，而抗壓強度無明顯變化。當(dāng)灰砂比為1:4時，石粉在砂漿中起微細(xì)填料作用，隨著石粉含量的增加，砂漿中的細(xì)粉總量增加，砂漿的保水性和稠度改善，同時泌水性降低，密實度增加，抗壓強度還能有20%左右的提高。GB/T 14684-2011建設(shè)用砂中采用亞甲藍(lán)（MB值）試驗法檢驗機(jī)制砂中的粉體含量，本標(biāo)準(zhǔn)也采用此方法檢驗鐵尾礦砂中的粉體含量。MB值合格（1.4）時，石粉含量不超過15%；MB值不合格（1.4）時，石粉含量不超過5.0%。考慮到鐵尾礦砂在混凝土中應(yīng)用時，多數(shù)情況下是和細(xì)度較粗的其他細(xì)骨料混合使用，其中所含石粉占細(xì)骨料比例會降低，所以，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定可根據(jù)使用地區(qū)和用途，進(jìn)行試驗驗證后，由供需雙方協(xié)商確定石粉含量。（3）泥塊含量砂中的泥塊對混凝土和砂漿的抗壓、抗?jié)B、抗凍及收縮等性能均有不同程度的影響。此外，泥塊還會對水泥產(chǎn)生隔離作用，影響水泥粘結(jié)力，因此需對泥鐵尾礦砂中的泥塊含量進(jìn)行嚴(yán)格限定。建設(shè)用砂中限定無論MB值1.4或快速法試驗合格，還是MB值1.4或快速法試驗不合格時，類砂的泥塊含量為0，類砂的泥塊含量1.0%，類砂的泥塊含量2.0%。根據(jù)鐵尾礦的實際情況及實際使用情況，本標(biāo)準(zhǔn)中對泥塊含量的限定符合建設(shè)用砂中類砂的規(guī)定，即限定泥塊含量2.0%。（4）有害物質(zhì)砂中的有害物質(zhì)嚴(yán)重影響砂漿和混凝土的耐久性，且會對建筑施工和使用中的人體帶來危害，因此，必須對這些參數(shù)進(jìn)行限定。本標(biāo)準(zhǔn)中對有害雜質(zhì)含量的限定符合建設(shè)用砂中類砂的規(guī)定。（5）堅固性砂的堅固性會影響砂漿和混凝土的強度和耐久性，這一技術(shù)指標(biāo)的限定在尾礦砂的應(yīng)用中是不可缺少的。本標(biāo)準(zhǔn)中對鐵尾礦砂的堅固性采用建設(shè)用砂標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，分為硫酸鈉溶液法和壓碎指標(biāo)。采用硫酸鈉溶液法時，質(zhì)量損失應(yīng)不大于10%；壓碎指標(biāo)應(yīng)不大于30%。此規(guī)定符合建設(shè)用砂中類砂的規(guī)定。（6）表觀密度砂的表觀密度在設(shè)計砂漿和混凝土配方時是不可缺少的參數(shù)，且這些參數(shù)直接關(guān)系到其配制的砂漿和混凝土的體積密度，并將間接影響到砂漿和混凝土的長期性能。因此這些參數(shù)的限定是必需的。根據(jù)大量的試驗數(shù)據(jù)，顯示鐵尾礦砂的表觀密度范圍大多集中在2 700kg/m3以上，大于一般機(jī)制砂的表觀密度，為了控制鐵尾礦砂中較輕成分的影響，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鐵尾礦砂的表觀密度應(yīng)不低于2 700 kg/m3。（7）金屬鐵含量鐵含量過高，會導(dǎo)致砂漿和混凝土產(chǎn)生膨脹，對其質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。此外，由于鐵礦石種類和選礦工藝的不同，部分鐵尾礦中金屬鐵含量較高。本標(biāo)準(zhǔn)對金屬鐵含量的限定引用GB/T 24764-2009外墻外保溫抹面砂漿和粘結(jié)砂漿用鋼渣砂中金屬貼含量的指標(biāo)要求。（8）堿集料反應(yīng)堿活性骨料在砂漿和混凝土后期產(chǎn)生的堿集料反應(yīng)會嚴(yán)重影響到建筑后期的使用性能和服役壽命。因此，對這一性能參數(shù)必須進(jìn)行嚴(yán)格控制限定。本標(biāo)準(zhǔn)中堿集料反應(yīng)參照GB/T 14684-2011建設(shè)用砂中砂的質(zhì)量要求。（9）堆積密度、空隙率、含水率和飽和面干吸水率 鐵尾礦砂粒徑非常小，根據(jù)調(diào)研以及大量試驗研究發(fā)現(xiàn)，規(guī)定堆積密度、空隙率、含水率和飽和面干吸水率等指標(biāo)意義不大，因此本標(biāo)準(zhǔn)對這幾項參數(shù)不作規(guī)定。當(dāng)用戶要求時，廠家需提供實測值。6. 試驗方法尾礦砂作為一種輔助骨料應(yīng)用于各類建筑中的混凝土和砂漿中，但仍屬于國家規(guī)定的建設(shè)用砂的范疇，因此，在試驗方法的選擇上主要參考GB/T 14684-2011 建設(shè)用砂中規(guī)定的試驗方法。磁性金屬鐵含量的測定參考YB/T 4188-2009鋼渣中磁性金屬貼含量測定方法。（四）國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的水平未搜集到鐵尾礦砂相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)。（五）與現(xiàn)行有關(guān)法律、法規(guī)和強制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系國家標(biāo)準(zhǔn)尾礦砂為國內(nèi)首次編制之標(biāo)準(zhǔn)，與現(xiàn)行有關(guān)法律、法規(guī)和強制性標(biāo)準(zhǔn)沒有矛盾。本標(biāo)準(zhǔn)為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，主要規(guī)定了尾礦砂的技術(shù)性能要求以及相應(yīng)的檢驗方法。技術(shù)監(jiān)督部門應(yīng)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)對生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)督檢查。本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布并實施后，與本標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)