卵石碎石替代巖石碎石在混凝土中的應(yīng)用研究

張忠立，陳剛

（合肥天柱混凝土有限公司；安徽　合肥　230601）

卵石碎石替代巖石碎石在混凝土中的應(yīng)用研究

張忠立，陳剛

（合肥天柱混凝土有限公司；安徽合肥230601）

隨著合肥大建設(shè)的不斷深入，商品混凝土市場(chǎng)不斷擴(kuò)張，作為原材料之一的用石子的需求量也日益增加，導(dǎo)致周邊各石材產(chǎn)地過(guò)度開(kāi)采，不僅造成材料的品質(zhì)一定程度的下降，對(duì)環(huán)境也造成了極大的破壞。本文研究發(fā)現(xiàn)卵石碎石在混凝土中的應(yīng)用不僅能夠疏浚河道節(jié)約資源保護(hù)環(huán)境，同時(shí)也可以挖掘其蘊(yùn)藏著的經(jīng)濟(jì)效益，為解決石材過(guò)度開(kāi)采問(wèn)題提供思路。

卵石碎石；碎石；混凝土

0　前言

隨著城市化進(jìn)程的加快，作為省會(huì)的合肥建筑行業(yè)近年飛速發(fā)展，導(dǎo)致周邊石材資源過(guò)度開(kāi)采，不僅對(duì)環(huán)境造成了極大的破壞，同時(shí)也加劇了材料質(zhì)量的劣化；隨著政府對(duì)環(huán)境的重拳整治，致使周邊石材供應(yīng)緊張、價(jià)格高漲、混凝土利潤(rùn)下降，再加上政府對(duì)混凝土價(jià)格的宏觀控制，加劇了混凝土行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)；如何在目前這種狀況下立于不敗之地就必須尋求突破點(diǎn)，不僅要解決原材料劣化問(wèn)題，還要尋求降低混凝土生產(chǎn)成本的方法。筆者作為技術(shù)人員對(duì)舒城卵石碎石的大規(guī)模使用應(yīng)用進(jìn)行了相應(yīng)的分析。

1　試驗(yàn)用材料及試驗(yàn)用配比

1.1原材料

水泥：P?O 42.5 級(jí)水泥；粉煤灰：F 類 Ⅱ 級(jí)灰；礦粉：S95 礦粉。減水劑：減水率為 21% 的 PCA-I 聚羧酸減水劑（稀釋型）；黃砂：Ⅱ 區(qū)中砂；石子：5～25mm 連續(xù)級(jí)配巖石碎石和 5～25mm 連續(xù)級(jí)配卵石碎石。水泥基本性能見(jiàn)表1，粉煤灰礦粉性能見(jiàn)表 2，黃砂基本指標(biāo)見(jiàn)表 3，石子性能見(jiàn)表 4。

表1　所用水泥基本性能

表2　摻合料基本性能

表3　黃砂性能指標(biāo)

表4　卵石碎石、碎石指標(biāo)

1.2配合比設(shè)計(jì)

試驗(yàn)配比設(shè)計(jì)，按照 JGJ 55－2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)配比如下：

表5　對(duì)比試驗(yàn)詳細(xì)配合比　　kg/m3

本試驗(yàn)的思路一方面是為了探討在同一強(qiáng)度等級(jí)下不同的卵石碎石替代巖石碎石的比率對(duì)混凝土施工性能和強(qiáng)度的影響，另一方面研究卵石碎石在不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土中影響的差異性，故而對(duì)比試驗(yàn)中設(shè)計(jì)卵石碎石替代率分別為：A（0%）、B（20%）、C（40%）、D（60%）、E（80%）、F（100%），混凝土強(qiáng)度等級(jí) C20～C50。

1.3試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 50080－2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》

GB/T 50081－2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1對(duì)混凝土流動(dòng)性的影響

通過(guò)混凝土坍落度的檢測(cè)，修正后數(shù)據(jù)如表 6 所示，從中發(fā)現(xiàn)相同強(qiáng)度等級(jí)混凝土中卵石碎石替代率越高則其坍落度相應(yīng)變大。其原因?yàn)椋郝咽槭念w粒表面一部分是河水沖刷的光滑面，一部分是破碎后不光滑的棱角面，增加卵石碎石替代率時(shí)可以有效的降低集料之間的摩擦阻力，同時(shí)隨著替代率的增加，粗集料中針片狀的含量也得到了降低，故相同配比中隨著卵石碎石替代率的提高混凝土坍落度增大，流動(dòng)性得到改善。

2.2對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

如表 6、7 和圖 1 所示，C20～C45 混凝土中隨替代率的增加強(qiáng)度先增長(zhǎng)后降低，且替代率為 20% 時(shí) C20～C45 強(qiáng)度增加量先增加后降低，在 C30 處強(qiáng)度增長(zhǎng)量最大；眾所周知：卵石碎石的外表面的光滑程度比巖石碎石要高，故而強(qiáng)度隨著替代率的增加理論上應(yīng)呈下降趨勢(shì)，而實(shí)際上卵石碎石的某些優(yōu)點(diǎn)是巖石碎石沒(méi)有辦法做到的：卵石碎石在破碎后經(jīng)過(guò)沖洗，含泥量幾乎為零，針片狀含量及石屑含量要遠(yuǎn)低于巖石碎石，混凝土中摻入部分卵石碎石后其骨料含泥量和石屑含量降低，增加了混凝土強(qiáng)度；另外擁有光滑面的卵石碎石能夠降低骨料間摩擦力從而降低粗集料孔隙率增加了混凝土的密實(shí)度。在低摻時(shí)這些性能的變化對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響要大于卵石碎石表面光滑對(duì)強(qiáng)度的影響，從而強(qiáng)度有所提高。但是隨著摻量的提高，卵石光滑面與漿體之間的握裹力差的劣勢(shì)逐漸體現(xiàn)，從而在摻量達(dá)到一定限度后強(qiáng)度也會(huì)有所降低。

對(duì)于 C50 混凝土屬于較高強(qiáng)度等級(jí)，高強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度與粗骨料的壓碎值（抗壓強(qiáng)度）息息相關(guān)，而卵石碎石由于環(huán)境侵蝕，壓碎值和抗壓強(qiáng)度不及巖石碎石，再加上卵石光滑面握裹力差，從而導(dǎo)致強(qiáng)度下降。

表6　混凝土拌合物性能對(duì)比

表7　混凝土 28d 強(qiáng)度對(duì)比

圖1　不同等級(jí)混凝土抗壓強(qiáng)度與卵石碎石替代率的關(guān)系

2.3成本分析

低等級(jí) C35 及以下混凝土中卵石碎石替代率在到 60% 時(shí)強(qiáng)度幾乎沒(méi)有變化，C40 混凝土中卵石碎石替代率在 40% 時(shí)無(wú)明顯影響，C45 混凝土中卵石碎石替代率在 20% 時(shí)無(wú)較大影響；C50 混凝土中摻用卵石碎石強(qiáng)度就有所下降，不宜使用卵石碎石。如每月生產(chǎn)中 C35 及以下強(qiáng)度等級(jí)混凝土的產(chǎn)量約占總產(chǎn)量 80% 以上；在合肥市場(chǎng)上卵石碎石價(jià)格較巖石碎石價(jià)格低 15元/噸以上，以合肥市場(chǎng)上中型攪拌站年產(chǎn) 25萬(wàn)方混凝土，僅以 C35 及以下強(qiáng)度等級(jí)摻用50%卵石碎石進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)算，單方節(jié)約成本至少 8.25 元，年節(jié)約成本 165 萬(wàn)元以上。

3　試驗(yàn)結(jié)論

（1）卵石經(jīng)過(guò)破碎雖然出現(xiàn)明顯的棱角，但是其仍然有一定的光滑面，在生產(chǎn)中適當(dāng)摻用卵石碎石可以降低混凝土內(nèi)部摩擦，從而一定程度上改善混凝土的流動(dòng)性。

（2）在低強(qiáng)度等級(jí)混凝土中由于卵石光滑面降低內(nèi)部摩擦，混凝土中骨料在組合時(shí)能夠降低石子中的孔隙率，從而在一定摻量?jī)?nèi)提高強(qiáng)度；對(duì)于高強(qiáng)度等級(jí)由于卵石本身抗壓強(qiáng)度偏低，隨著替代率的增加高強(qiáng)度等級(jí)混凝土有所降低。

（3）在 C35 及以下強(qiáng)度等級(jí)混凝土中適當(dāng)摻用卵石碎石對(duì)混凝土性能影響不大，同時(shí)可以降低混凝土材料成本，一定程度上提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

［通訊地址］安徽省合肥市高新區(qū)銘傳路 合肥天柱混凝土集團(tuán)（230601）

張忠立（1988—），助理工程師，現(xiàn)任合肥天柱混凝土有限公司技術(shù)負(fù)責(zé)人。