｜0  引言｜

       尾礦是在特定經濟技術條件下，選礦廠對原礦經過一定的選別工藝流程，選取目標“有用礦物成分”也就是精礦后排放的廢棄物[1]。江西是礦產資源大省，礦產資源十分豐富，銅、鎢、稀土、鈾、鉭鈮有“五朵金花”之稱。《江西省礦產資源總體規劃（2016—2020 年）》顯示：截至 2015 年底，全省礦山累計占用及損壞土地約 71072 公頃，尾礦存放量 13.34 億噸。大量尾礦的排放及堆積，不僅造成資源浪費，而且還占用大量土地，污染破壞生態環境，給人類生活帶來不必要的危害，對其綜合利用迫在眉睫。

       透水混凝土主要由膠凝材料、粗骨料、少量（或不含）細骨料、水、外加劑按照一定配合比拌和而成的具有多孔可透水的復合材料[2]。其硬化后，由于其結構中存在較多的孔隙，滲透性能良好，在海綿城市建設中可發揮重要的作用。

       氧化石墨烯是迄今為止人們發現厚度最薄、韌性最好、強度最高的納米材料[3]。現有研究表明：氧化石墨烯對無機非金屬材料等具有明顯的增強增韌作用。從結構和性能方面分析，氧化石墨烯對透水混凝土也具有增強增韌的可行性[4]，將氧化石墨烯以合理摻量摻入透水混凝土，可提高其強度與韌性并可有效防止透水混凝土產生裂縫，對于改善透水混凝土的強度與韌性具有重要的應用價值[5]。

       本研究試圖將銅尾礦為代表的工業廢渣與石墨烯結合制備透水混凝土，并使用于一般道路工程，可實現工業廢渣銅尾礦的再利用，減輕銅尾礦堆積對自然環境的破壞及污染。銅尾礦單體水泥可減少傳統水泥的使用，減緩不可再生資源的消耗，降低 CO2 溫室氣體的排放，利于保護環境，同時降低成本。

｜1  試驗材料與方法｜

1.1  試驗材料

       本試驗所需原材料有銅尾礦、石子、氧化石墨烯、減水劑及水。

（1）水泥

       試驗所用水泥為 P·O42.5水泥，由江西省萬年青水泥廠生產提供。經測試，該水泥的各項物理指標均符合現行國家普硅水泥標準要求。

（2）銅尾礦

       試驗所用銅尾礦由江西德興銅礦提供，經 100℃ 烘干 24 小時后敲碎，過 1mm 方孔篩，除去大顆粒及雜質。然后用試驗室球磨機粉磨 60min 制備銅尾礦粉。銅尾礦的化學成分檢測結果如表 1 所示。

（3）氧化石墨烯

       氧化石墨烯購自中科時代納米，購買的是質量分數為 1% 的氧化石墨烯溶液，基本參數如表 2 所示。

1.2  試驗方法

       透水混凝土的制備以抗壓強度與孔隙率為目標，確定銅尾礦替代水泥的最佳配合比以及石墨烯的最佳摻量，以期制備的透水混凝土可應用于一般路面工程。

       采用設計配合比，成型 150mm×150mm× 150mm 立方體試件，進行標準養護至 3d、7d 和 28d 齡期測試其抗壓強度，抗壓強度以 C20 混凝土為目標，應用于一般道路混凝土。養護至 28d 后由國家建筑工程質量監督檢驗中心檢測其透水系數和耐磨性。

｜2  結果與討論｜

2.1  氧化石墨烯及銅尾礦粉透水混凝土的配合比

       按表 3 稱取一定量水泥、粗骨料、銅尾礦粉、氧化石墨烯，制備透水混凝土，試樣 1 為對比樣，試樣 2、3、4、5 采用銅尾礦粉取代 30% 水泥，其中試樣 3、4、5 為摻有氧化石墨烯的樣品，石墨烯外摻量分別為 0.02%、0.04%、0.06%。每組試樣成型 6 個透水混凝土試件，置于標準混凝土養護室，養護至 28d 齡期時測試其抗壓強度，將 6 個試件抗壓強度平均值取為其抗壓強度值，結果見表 3。

       由表 3 可以看出，不摻銅尾礦粉的透水混凝土試塊抗壓強度最高，銅尾礦粉的摻入降低了透水混凝土的抗壓強度。由表 3 還可以看出，氧化石墨烯的摻入提高了透水混凝土的抗壓強度，氧化石墨烯摻量小于 0.06% 時，其抗壓強度隨著氧化石墨烯摻量的提高呈現先增后減的趨勢，其中抗壓強度最高的為摻有 0.04% 氧化石墨烯的 4 號試樣，較 2 號試樣抗壓強度提高了 2.2MPa，提高比例為 8.98%。

       摻有氧化石墨烯及銅尾礦的透水混凝土經國家建筑工程質量監督檢驗中心檢測，4 號試樣測試結果如下：透水系數 0.65mm/s（＞0.5mm/s），耐磨性 26.1mm（＜30mm），所有參數均符合 GJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技術規程》的要求。

｜3  結論｜

       （1）銅尾礦粉的摻入降低了透水混凝土的抗壓強度，氧化石墨烯的摻入提高了透水混凝土的抗壓強度，氧化石墨烯產量小于 0.06% 時，其抗壓強度隨著氧化石墨烯摻量的提高呈現先增后減的趨勢，其中抗壓強度最高的為摻有 0.04% 氧化石墨烯的試樣。

       （2）基于氧化石墨烯及銅尾礦的透水混凝土經國家建筑工程質量監督檢驗中心檢測，所有參數均符合《透水水泥混凝土路面技術規程》的要求。

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