石屑再加工成機制砂在商品混凝土中的應用

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

隨著城市建設規模的擴大，天然砂資源日益趨緊，不僅品質下降，且穩定性較差，而單價卻越來越高。

同時，普遍情況下，碎石企業在生產過程中，往往產生了大量的尾礦—石屑。石屑廢棄后，往往直接堆積，既污染環境占用土地，又浪費了大量的人力物力。據寧波本地一企業統計，每生產一噸碎石，即產生0.2～0.25噸石屑。

因此，為實現大量石屑資源的再利用，同時改善商品混凝土公司的細集料供應狀況，降低混凝土材料成本，通過一系列的試驗分析與生產實踐，將石屑進行清洗再加工，作為機制砂替代部分天然砂，并在生產中全面推廣應用，是今后商品混凝土生產的必然趨勢。

2 試驗原材料情況

水泥：浙江寧波海螺P·O42.5，其技術性能見表1。

粉煤灰：北侖電廠Ⅱ級灰，其技術性能見表2。

碎石：浙江寧波本地產5～31.5mm碎石，其技術性能見表3。

外加劑：浙江江山老虎山建材公司生產的T0R708外加劑，其技術性能見表4。

天然砂：福建閩江砂，其技術性能見表5。

機制砂：由本地一碎石企業所產生的尾礦—石屑經過特定工序與設備的篩分與清洗得到。其技術性能及與天然砂的篩分對比見表6。

3 配合比試驗數據與分析

表1 水泥技術性能

表2 粉煤灰技術性能

表3 粗骨料技術性能

表4 外加劑技術性能

表5 天然砂技術性能

表6 機制砂技術性能及與天然砂的篩分對比

表7 配合比數據

表8 試驗結果

為更好的探究機制砂替代天然砂對混凝土拌合物性能、強度及耐久性的影響，我們根據機制砂替代天然砂的摻量變化來設計混凝土配合比，筆者在一段時間內的試驗數據中，擇取有代表性的一個系列配合比數據，見表7。

表7配合比數據經試驗，試驗結果見表8：

以上數據反映，混凝土性能隨著機制砂替代天然砂的摻量變化較大：

a. 隨機制砂替代天然砂的摻量遞增，混凝土坍落度、擴展度遞減。

b. 隨機制砂替代天然砂的摻量遞增，混凝土強度、密實度略微遞增。

c. 隨機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。

針對以上數據，結合機制砂與天然砂的技術性能上的區別，做以下分析探究：

a. 由于材質原因、加工工藝與設備原因，在碎石生產中所產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。針片狀的細骨料在混凝土內部漿體中形成了一種“籬笆”作用，使包裹粗細骨料的水泥漿層減薄，潤滑作用減弱。當針片狀細骨料愈多，它們相互間作用更易產生交叉搭接現象，在新拌混凝土中形成網絡結構，起到支撐骨架的作用，由此混凝土的整體流動性也隨機制砂摻量的增加而明顯降低。

b. 這里所使用的機制砂為石屑經過一定工序與設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，其中兩種物質應區別對待。一定量的石粉，能在混凝土各相界面中起到填充、密實、保水、潤滑、膠凝等效果。它使得水泥漿體密實，孔隙率減小，有效改善混凝土和易性。從而對混凝土強度、抗滲性能以及密實度有很好的提高作用。而泥粉卻剛好相反。泥粉含量不僅對混凝土強度有害無益，而且對混凝土耐久性影響巨大。

c. 機制砂摻量的提高使混凝土和易性變差。不僅是因為機制砂的細度模數較大，更是因為機制砂的顆粒級配差，2.36mm以上顆粒含量過多。一般情況下，通過適當增加砂率，可以解決和易性、可泵性、泌水性等問題。

4 生產工藝過程與使用實踐總結

經過對一段時間內生產工藝調整與生產使用實踐，總結如下事項：

4.1 選取粒徑合理，形狀優良，粘土礦物含量低的石屑

（1）石材。石灰巖質、凝灰巖質等石材破碎形成的石屑針片狀顆粒含量相對更低。

（2）破碎機。寧波普遍使用顎式破碎機、反擊式破碎機、圓錐式破碎機，而相對而言反擊式破碎機、圓錐式破碎機所產生的石屑針片狀顆粒含量更低，因此優先使用這類機械所生產的石屑。

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

4.2 石屑經過預均化堆放后再進行清洗。清洗過程中應注意

（1）清洗過程中應使用循環水系統，防止直接用自然水系清洗而造成二次污染。

（2）循環水系統中應增加沉淀池，清洗后的水應經一定時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中對石粉含量作了3%、5%、7%的上限規定，但是通過實踐生產使用取得的經驗，結合前文對石粉作用的分析，筆者認為：10%左右的石粉含量不僅能有效改善機制砂顆粒級配，改善混凝土保水性、和易性、可泵性，而且能提高混凝土強度、抗滲性能。成品機制砂中粉類含量控制的關鍵是留石粉去泥粉，充分重視亞甲藍MB值數據的試驗，加強清洗工藝的控制。最后，石粉含量不可僅僅局限于標準規范要求，注重各自生產使用企業經驗數據的累積與統計。

4.3 配合比設計與應用中，應充分考慮機制砂的細度模數大、顆粒級配差的特點

（1）在試驗與生產實踐中摸索出適應各自企業的機制砂替代摻量。泵送混凝土以40%以下為宜，長距離、高距離泵送則以30%為宜。

（2）選用細度模數2.3左右的中細砂，則與機制砂混合形成的混合砂顆粒級配更為合理，密實度更好。

（3）考慮隨機制砂替代摻量增加，混凝土坍落度、擴展度遞減的問題，與基準配合比相比，適量增加外加劑摻量來增加混凝土坍落度、擴展度。

（4）當成品機制砂細度模數較大，則可以減少替代摻量或增加砂率來調整混凝土和易性。

5 結束語

石屑再加工成的機制砂作為建筑用砂使用，與天然砂相較有很多優勢。

（1）環保優勢：利用尾礦石屑這類廢棄資源，節約了大量的人力、物力與堆放場地等資源，符合可持續發展的基本國策。

（2）品質優勢：與天然砂的品質不穩定性相較，通過穩定的原料管理與生產工藝管理，這類機制砂顆粒級配等技術指標穩定一致，甚至能改善增強混凝土拌合物的各項性能，更可以按照各類需求來進行調整，以滿足施工要求。

（3）成本優勢：在天然砂供應日益窘迫，價格日益高漲的今天，規?；纳a并使用此類機制砂可以產生相當可觀的經濟效益。

[1]GB/T14684-2001建筑用砂[S]

[2]段雄輝等. 預拌泵送混凝土用機制砂的生產工藝及質量控制 [J].混凝土， 2006 ， 27-31

[3]王躍松等. 機制砂在混凝土中的應用技術研究[J].商品混凝土，2005（5）