大摻量石屑在預(yù)拌混凝土中的應(yīng)用

摘 要：通過利用廢棄的石屑大摻量代替河砂配制混凝土，對(duì)混凝土的工作性能和力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)和分析。大摻量石屑混凝土具有良好的工作性能和力學(xué)性能，大摻量石屑混凝土能夠滿足泵送混凝土的應(yīng)用技術(shù)，并且成為更為經(jīng)濟(jì)的混凝土。

關(guān)鍵詞：石屑；工作性；強(qiáng)度；商品混凝土

近年來，隨著建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，混凝土用的河砂的需求量也不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致了河砂資源越來越少，河砂的供需矛盾日益突出。為了解決大連本地區(qū)河砂供不應(yīng)求的問題，石屑作為替代河砂被大量的應(yīng)用到混凝土生產(chǎn)中[1]。

石屑主要來源于機(jī)械加工碎石過程中篩余出來的副產(chǎn)品，作為一種廢棄物堆置，既占用場(chǎng)地，又污染環(huán)境。用石屑大量代替河砂，不僅解決了河砂資源的短缺和石屑的環(huán)境污染問題，而且石屑價(jià)格便宜，大摻量石屑替代河砂取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

1 原材料

1.1 水泥

大連小野田P.O42.5R水泥：初凝150min，終凝230min，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量142ml，抗壓強(qiáng)度3d 32.3MPa，28d 52.4MPa，抗折強(qiáng)度3d 6.2MPa，28d 8.7MPa。

1.2 河砂

大連地區(qū)河砂（挑選）：細(xì)度模數(shù)2.2，含泥量2.0%，泥塊含量0.5%，表觀密度2600kg/m3。

1.3 石屑

大連棋盤礦石屑：細(xì)度模數(shù)3.2，含泥量0.5%，石粉含量18%，表觀密度2650 kg/m3。

1.4 碎石

大連棋盤礦碎石：5～25mm連續(xù)級(jí)配，含泥量0.5%，針片狀含量3.5%，壓碎值7.2%，表觀密度2650kg/m3。

1.5 粉煤灰

大連華能電廠粉煤灰：Ⅱ級(jí)，細(xì)度15%，燒矢量1.8%，需水量比92.5%。

1.6 礦渣粉

鞍鋼生產(chǎn)的礦渣粉：S95級(jí)，密度2.9g/m3，燒矢量0.75%，流動(dòng)度比98.5%，活性指數(shù)7d 78.2%，28d 104.5%。

1.7 外加劑

大連金海外加劑生產(chǎn)的聚羧酸JH-9，固含量8%，減水率20%，凈漿流動(dòng)度270mm。

2 配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方法

2.1 配合比的設(shè)計(jì)

為了能體現(xiàn)大摻量石屑替代河砂在商品混凝土中的實(shí)際應(yīng)用，石屑應(yīng)用到混凝土的很普遍的，但是大摻量替代河砂還是很少的。通過大量試驗(yàn)研究，本文主要針對(duì)C20～C50不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土大摻量石屑進(jìn)行的配合比設(shè)計(jì)，水泥用量隨著強(qiáng)度等級(jí)的增加，石屑取代量控制在650kg左右，由于石屑的特殊性，又要滿足泵送施工要求提高混凝土的砂率和采用高摻量減水劑來滿足要求，配合比如表2。

2.2 試驗(yàn)方法

對(duì)大摻量石屑的新拌混凝土分別檢測(cè)混凝土的工作性能，工作性保持，混凝土的坍落度，擴(kuò)展度初始及經(jīng)時(shí)損失情況，混凝土強(qiáng)度發(fā)展情況以及60d強(qiáng)度的變化，依據(jù)商品混凝土的要求進(jìn)行試驗(yàn)研究。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果

依據(jù)試驗(yàn)方法對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土進(jìn)行工作性能以及強(qiáng)度的檢測(cè)，所得數(shù)據(jù)如表3。

3.2 混凝土的工作性能

由表2和表3可以看出，大摻量石屑替代河砂配制的不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土的工作性能完全可以滿足泵送混凝土生產(chǎn)施工要求，初始坍落度在230mm以上，經(jīng)過一小時(shí)靜止損失還能保持在200mm以上，初始擴(kuò)展度在600mm以上，經(jīng)1h靜止損失保持在450mm以上。由于石屑中含有大量的石粉，使得新拌的混凝土漿體量增加，保水性和抗泌水性增強(qiáng)，使得混凝土拌合物具有良好的保水性和粘聚性[2]。雖說石屑本身的表面粗糙，多棱角，顆粒不規(guī)則，并含有石粉顆粒級(jí)配不怎么合理。所以對(duì)砂子的細(xì)度模數(shù)要做出適當(dāng)?shù)倪x擇，要選擇偏細(xì)一點(diǎn)的砂或細(xì)砂含量要相對(duì)高一些，增加混凝土的包裹力。外加大摻量粉煤灰以及礦渣粉的摻入增加混凝土整體的膠凝材料，還要采用高摻高減水率的外加劑，用外加劑來調(diào)整混凝土的流動(dòng)性，這樣才能增加混凝凝土的初始流動(dòng)性及保塑性。大摻量石屑替代河砂配制的混凝土，粘聚性非常好，類似于自密實(shí)混凝土，它對(duì)原材料的選取要求比較高，原材料的波動(dòng)也極易導(dǎo)致混凝土的工作性發(fā)生變化，對(duì)原材料的進(jìn)場(chǎng)要把好質(zhì)量關(guān)。

3.3 混凝土的力學(xué)性能

由表2和表3可以看出，大摻量石屑的不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土抗壓強(qiáng)度完全滿足于配合比設(shè)計(jì)要求，對(duì)于商品混凝土來說一般驗(yàn)收都以28d強(qiáng)度為基準(zhǔn)，而且大摻量石屑混凝土強(qiáng)度28d以后還在增長(zhǎng)，60d在28d的基礎(chǔ)上還會(huì)增長(zhǎng)3MPa左右?？梢姶髶搅渴寂渲苹炷吝€能提高混凝土的強(qiáng)度[3]。這主要是因?yàn)椋?）石屑表面粗糙，顆粒具有尖銳的棱角，骨料于水泥之間，骨料之間的結(jié)合較好。（2）石粉中含有大量的活性化學(xué)成分易形成堅(jiān)硬的鋁硅酸鈣和碳酸氫鈣。（3）石屑中含有大量的石粉，彌補(bǔ)了混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的大孔得到細(xì)化，密實(shí)性得到增強(qiáng)，進(jìn)而使強(qiáng)度增加。（4）石粉微粒的存在，使得新拌混凝土的漿體量增加，保水性增強(qiáng)，增加了漿體與骨料界面的粘聚力，增加密實(shí)度，使強(qiáng)度增加。大摻量石屑替代河砂配制的混凝土，對(duì)于混凝土的強(qiáng)度的增長(zhǎng)，尤其是后期強(qiáng)度有相當(dāng)大的好處。在實(shí)際工程中對(duì)于大體積混凝土、基礎(chǔ)建設(shè)混凝土等完全可以使用大摻量石屑混凝土的配合比，既節(jié)約了資源又能創(chuàng)造很好的經(jīng)濟(jì)效益。大摻量石屑混凝土也適合應(yīng)用到主體結(jié)構(gòu)中使用，但是大摻量石屑混凝土配合比砂率較大，在主體回彈驗(yàn)收時(shí)可能對(duì)回彈值有一定的影響，混凝土的抗壓強(qiáng)度是完全符合的。

3.4 石屑應(yīng)用與混凝土中應(yīng)注意的問題

石屑的性能與河砂還是有一定差別的，導(dǎo)致石屑混凝土的性能與普通混凝土不同，在實(shí)際運(yùn)用中，需要注意一些問題：石屑混凝土棱角較多，表面粗糙，顆粒級(jí)配劣于河砂，在使用時(shí)應(yīng)注意級(jí)配的調(diào)整，適當(dāng)?shù)脑黾悠?xì)的河砂，石屑混凝土需水量偏大，坍落度經(jīng)時(shí)損失大，所以在配合比設(shè)計(jì)中合理的應(yīng)用外加劑，提高外加劑的摻量，以改善石屑混凝土的和易性；石屑混凝土的石粉含量、大砂率對(duì)混凝土的干縮性能影響比較大，尤其早期干縮，應(yīng)加強(qiáng)石屑混凝土的早期濕水養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)論

大摻量石屑替代河砂配制混凝土，并加入粉煤灰和礦渣粉以及高摻高效減水劑，可以配置出技術(shù)性能良好的混凝土并應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中去。

（1）大摻量石屑配制的混凝土具有良好的流動(dòng)性和粘聚性，屬于大流態(tài)混凝土。但在攪拌過程中應(yīng)適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)攪拌時(shí)間，并縮短振搗成型時(shí)間。

（2）大摻量石屑配制的混凝土充分了發(fā)揮了石粉的作用，增加了混凝土的密實(shí)度提高混凝土的強(qiáng)度，后期強(qiáng)度還在持續(xù)增長(zhǎng)。

（3）大摻量石屑替代河砂配制的混凝土，既節(jié)約了資源，大大降低了混凝土的成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]洪錦祥，王嘉琪，蔣林華.石屑代砂在混凝土中的研究與應(yīng)用[J].混凝土，2002，（6）：56-58.

[2]張日恒，蘇敬軍.石屑代替河砂配制混凝土的試驗(yàn)與研究[J].山西建筑，2007，33（9）：174-175.

[3]袁天海，劉志茂，孫克平，等.石屑在預(yù)拌混凝土中研究與應(yīng)用[J].混凝土，2010，（8）：103-105.

（作者單位：1.大連億利混凝土攪拌有限公司；2.大連龍億建筑材料有限公司）