石屑再加工成機(jī)制砂在商品混凝土中的應(yīng)用

肖麗君，孫貝，毛卓榮

(1.浙江恒立交通工程有限公司，浙江 寧波 315153；2.寧波恒立混凝土有限公司，浙江 寧波 315153；3.浙江老虎山建材有限公司，浙江 江山324123)

1 前言

隨著城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，天然砂資源日益趨緊，不僅品質(zhì)下降，且穩(wěn)定性較差，而單價(jià)卻越來(lái)越高。

同時(shí)，普遍情況下，碎石企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，往往產(chǎn)生了大量的尾礦—石屑。石屑廢棄后，往往直接堆積，既污染環(huán)境占用土地，又浪費(fèi)了大量的人力物力。據(jù)寧波本地一企業(yè)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)一噸碎石，即產(chǎn)生0.2～0.25噸石屑。

因此，為實(shí)現(xiàn)大量石屑資源的再利用，同時(shí)改善商品混凝土公司的細(xì)集料供應(yīng)狀況，降低混凝土材料成本，通過(guò)一系列的試驗(yàn)分析與生產(chǎn)實(shí)踐，將石屑進(jìn)行清洗再加工，作為機(jī)制砂替代部分天然砂，并在生產(chǎn)中全面推廣應(yīng)用，是今后商品混凝土生產(chǎn)的必然趨勢(shì)。

2 試驗(yàn)原材料情況

水泥：浙江寧波海螺P·O42.5，其技術(shù)性能見(jiàn)表1。

粉煤灰：北侖電廠Ⅱ級(jí)灰，其技術(shù)性能見(jiàn)表2。

碎石：浙江寧波本地產(chǎn)5～31.5mm碎石，其技術(shù)性能見(jiàn)表3。

外加劑：浙江江山老虎山建材公司生產(chǎn)的T0R708外加劑，其技術(shù)性能見(jiàn)表4。

天然砂：福建閩江砂，其技術(shù)性能見(jiàn)表5。

機(jī)制砂：由本地一碎石企業(yè)所產(chǎn)生的尾礦—石屑經(jīng)過(guò)特定工序與設(shè)備的篩分與清洗得到。其技術(shù)性能及與天然砂的篩分對(duì)比見(jiàn)表6。

3 配合比試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

表1 水泥技術(shù)性能

表2 粉煤灰技術(shù)性能

表3 粗骨料技術(shù)性能

表4 外加劑技術(shù)性能

表5 天然砂技術(shù)性能

表6 機(jī)制砂技術(shù)性能及與天然砂的篩分對(duì)比

表7 配合比數(shù)據(jù)

表8 試驗(yàn)結(jié)果

為更好的探究機(jī)制砂替代天然砂對(duì)混凝土拌合物性能、強(qiáng)度及耐久性的影響，我們根據(jù)機(jī)制砂替代天然砂的摻量變化來(lái)設(shè)計(jì)混凝土配合比，筆者在一段時(shí)間內(nèi)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，擇取有代表性的一個(gè)系列配合比數(shù)據(jù)，見(jiàn)表7。

表7配合比數(shù)據(jù)經(jīng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8：

以上數(shù)據(jù)反映，混凝土性能隨著機(jī)制砂替代天然砂的摻量變化較大：

a. 隨機(jī)制砂替代天然砂的摻量遞增，混凝土坍落度、擴(kuò)展度遞減。

b. 隨機(jī)制砂替代天然砂的摻量遞增，混凝土強(qiáng)度、密實(shí)度略微遞增。

c. 隨機(jī)制砂替代天然砂的摻量遞增，混凝土和易性、泵送性逐漸變差。

針對(duì)以上數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)制砂與天然砂的技術(shù)性能上的區(qū)別，做以下分析探究：

a. 由于材質(zhì)原因、加工工藝與設(shè)備原因，在碎石生產(chǎn)中所產(chǎn)生的石屑與天然砂相比較，大都存在表面粗糙、多有棱角，形狀多為梭形、三角形，針片狀含量很高等特點(diǎn)。針片狀的細(xì)骨料在混凝土內(nèi)部漿體中形成了一種“籬笆”作用，使包裹粗細(xì)骨料的水泥漿層減薄，潤(rùn)滑作用減弱。當(dāng)針片狀細(xì)骨料愈多，它們相互間作用更易產(chǎn)生交叉搭接現(xiàn)象，在新拌混凝土中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，起到支撐骨架的作用，由此混凝土的整體流動(dòng)性也隨機(jī)制砂摻量的增加而明顯降低。

b. 這里所使用的機(jī)制砂為石屑經(jīng)過(guò)一定工序與設(shè)備的篩分與清洗得到，因此不可避免的含有一定量的粒徑小于0.075的石粉與泥粉，其中兩種物質(zhì)應(yīng)區(qū)別對(duì)待。一定量的石粉，能在混凝土各相界面中起到填充、密實(shí)、保水、潤(rùn)滑、膠凝等效果。它使得水泥漿體密實(shí)，孔隙率減小，有效改善混凝土和易性。從而對(duì)混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B性能以及密實(shí)度有很好的提高作用。而泥粉卻剛好相反。泥粉含量不僅對(duì)混凝土強(qiáng)度有害無(wú)益，而且對(duì)混凝土耐久性影響巨大。

c. 機(jī)制砂摻量的提高使混凝土和易性變差。不僅是因?yàn)闄C(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)較大，更是因?yàn)闄C(jī)制砂的顆粒級(jí)配差，2.36mm以上顆粒含量過(guò)多。一般情況下，通過(guò)適當(dāng)增加砂率，可以解決和易性、可泵性、泌水性等問(wèn)題。

4 生產(chǎn)工藝過(guò)程與使用實(shí)踐總結(jié)

經(jīng)過(guò)對(duì)一段時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)工藝調(diào)整與生產(chǎn)使用實(shí)踐，總結(jié)如下事項(xiàng)：

4.1 選取粒徑合理，形狀優(yōu)良，粘土礦物含量低的石屑

（1）石材。石灰?guī)r質(zhì)、凝灰?guī)r質(zhì)等石材破碎形成的石屑針片狀顆粒含量相對(duì)更低。

（2）破碎機(jī)。寧波普遍使用顎式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)，而相對(duì)而言反擊式破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)所產(chǎn)生的石屑針片狀顆粒含量更低，因此優(yōu)先使用這類(lèi)機(jī)械所生產(chǎn)的石屑。

（3）粘土類(lèi)礦物含量。大型石材在破碎前應(yīng)盡量去除山皮土、夾層土與風(fēng)化后的黃斑石。這類(lèi)材質(zhì)破碎后形成的石屑往往粘土類(lèi)礦物泥粉含量很高。

4.2 石屑經(jīng)過(guò)預(yù)均化堆放后再進(jìn)行清洗。清洗過(guò)程中應(yīng)注意

（1）清洗過(guò)程中應(yīng)使用循環(huán)水系統(tǒng)，防止直接用自然水系清洗而造成二次污染。

（2）循環(huán)水系統(tǒng)中應(yīng)增加沉淀池，清洗后的水應(yīng)經(jīng)一定時(shí)間沉淀后方能再作為清洗用水使用。防止清洗用水中泥粉含量高造成石屑越洗越不合格。

（3）保證成品中石粉含量在10%左右?！督ㄖ蒙啊稧B/T14684中對(duì)石粉含量作了3%、5%、7%的上限規(guī)定，但是通過(guò)實(shí)踐生產(chǎn)使用取得的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合前文對(duì)石粉作用的分析，筆者認(rèn)為：10%左右的石粉含量不僅能有效改善機(jī)制砂顆粒級(jí)配，改善混凝土保水性、和易性、可泵性，而且能提高混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B性能。成品機(jī)制砂中粉類(lèi)含量控制的關(guān)鍵是留石粉去泥粉，充分重視亞甲藍(lán)MB值數(shù)據(jù)的試驗(yàn)，加強(qiáng)清洗工藝的控制。最后，石粉含量不可僅僅局限于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，注重各自生產(chǎn)使用企業(yè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的累積與統(tǒng)計(jì)。

4.3 配合比設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，應(yīng)充分考慮機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)大、顆粒級(jí)配差的特點(diǎn)

（1）在試驗(yàn)與生產(chǎn)實(shí)踐中摸索出適應(yīng)各自企業(yè)的機(jī)制砂替代摻量。泵送混凝土以40%以下為宜，長(zhǎng)距離、高距離泵送則以30%為宜。

（2）選用細(xì)度模數(shù)2.3左右的中細(xì)砂，則與機(jī)制砂混合形成的混合砂顆粒級(jí)配更為合理，密實(shí)度更好。

（3）考慮隨機(jī)制砂替代摻量增加，混凝土坍落度、擴(kuò)展度遞減的問(wèn)題，與基準(zhǔn)配合比相比，適量增加外加劑摻量來(lái)增加混凝土坍落度、擴(kuò)展度。

（4）當(dāng)成品機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)較大，則可以減少替代摻量或增加砂率來(lái)調(diào)整混凝土和易性。

5 結(jié)束語(yǔ)

石屑再加工成的機(jī)制砂作為建筑用砂使用，與天然砂相較有很多優(yōu)勢(shì)。

（1）環(huán)保優(yōu)勢(shì)：利用尾礦石屑這類(lèi)廢棄資源，節(jié)約了大量的人力、物力與堆放場(chǎng)地等資源，符合可持續(xù)發(fā)展的基本國(guó)策。

（2）品質(zhì)優(yōu)勢(shì)：與天然砂的品質(zhì)不穩(wěn)定性相較，通過(guò)穩(wěn)定的原料管理與生產(chǎn)工藝管理，這類(lèi)機(jī)制砂顆粒級(jí)配等技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定一致，甚至能改善增強(qiáng)混凝土拌合物的各項(xiàng)性能，更可以按照各類(lèi)需求來(lái)進(jìn)行調(diào)整，以滿足施工要求。

（3）成本優(yōu)勢(shì)：在天然砂供應(yīng)日益窘迫，價(jià)格日益高漲的今天，規(guī)?；纳a(chǎn)并使用此類(lèi)機(jī)制砂可以產(chǎn)生相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]GB/T14684-2001建筑用砂[S]

[2]段雄輝等. 預(yù)拌泵送混凝土用機(jī)制砂的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制 [J].混凝土， 2006 ， 27-31

[3]王躍松等. 機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用技術(shù)研究[J].商品混凝土，2005（5）