卵石碎石替代巖石碎石在混凝土中的應用研究

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）

隨著合肥大建設的不斷深入，商品混凝土市場不斷擴張，作為原材料之一的用石子的需求量也日益增加，導致周邊各石材產地過度開采，不僅造成材料的品質一定程度的下降，對環境也造成了極大的破壞。本文研究發現卵石碎石在混凝土中的應用不僅能夠疏浚河道節約資源保護環境，同時也可以挖掘其蘊藏著的經濟效益，為解決石材過度開采問題提供思路。

卵石碎石；碎石；混凝土

0　前言

隨著城市化進程的加快，作為省會的合肥建筑行業近年飛速發展，導致周邊石材資源過度開采，不僅對環境造成了極大的破壞，同時也加劇了材料質量的劣化；隨著政府對環境的重拳整治，致使周邊石材供應緊張、價格高漲、混凝土利潤下降，再加上政府對混凝土價格的宏觀控制，加劇了混凝土行業競爭；如何在目前這種狀況下立于不敗之地就必須尋求突破點，不僅要解決原材料劣化問題，還要尋求降低混凝土生產成本的方法。筆者作為技術人員對舒城卵石碎石的大規模使用應用進行了相應的分析。

1　試驗用材料及試驗用配比

1.1原材料

水泥：P?O 42.5 級水泥；粉煤灰：F 類 Ⅱ 級灰；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 區中砂；石子：5～25mm 連續級配巖石碎石和 5～25mm 連續級配卵石碎石。水泥基本性能見表1，粉煤灰礦粉性能見表 2，黃砂基本指標見表 3，石子性能見表 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

表4　卵石碎石、碎石指標

1.2配合比設計

試驗配比設計，按照 JGJ 55－2011《普通混凝土配合比設計規程》進行設計，詳細配比如下：

表5　對比試驗詳細配合比　　kg/m3

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

1.3試驗方法標準

GB/T 50080－2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》

GB/T 50081－2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》

2　試驗結果與分析

2.1對混凝土流動性的影響

通過混凝土坍落度的檢測，修正后數據如表 6 所示，從中發現相同強度等級混凝土中卵石碎石替代率越高則其坍落度相應變大。其原因為：卵石碎石的顆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可以有效的降低集料之間的摩擦阻力，同時隨著替代率的增加，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，流動性得到改善。

2.2對混凝土強度的影響

如表 6、7 和圖 1 所示，C20～C45 混凝土中隨替代率的增加強度先增長后降低，且替代率為 20% 時 C20～C45 強度增加量先增加后降低，在 C30 處強度增長量最大；眾所周知：卵石碎石的外表面的光滑程度比巖石碎石要高，故而強度隨著替代率的增加理論上應呈下降趨勢，而實際上卵石碎石的某些優點是巖石碎石沒有辦法做到的：卵石碎石在破碎后經過沖洗，含泥量幾乎為零，針片狀含量及石屑含量要遠低于巖石碎石，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度。在低摻時這些性能的變化對混凝土強度的影響要大于卵石碎石表面光滑對強度的影響，從而強度有所提高。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逐漸體現，從而在摻量達到一定限度后強度也會有所降低。

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

表6　混凝土拌合物性能對比

表7　混凝土 28d 強度對比

圖1　不同等級混凝土抗壓強度與卵石碎石替代率的關系

2.3成本分析

低等級 C35 及以下混凝土中卵石碎石替代率在到 60% 時強度幾乎沒有變化，C40 混凝土中卵石碎石替代率在 40% 時無明顯影響，C45 混凝土中卵石碎石替代率在 20% 時無較大影響；C50 混凝土中摻用卵石碎石強度就有所下降，不宜使用卵石碎石。如每月生產中 C35 及以下強度等級混凝土的產量約占總產量 80% 以上；在合肥市場上卵石碎石價格較巖石碎石價格低 15元/噸以上，以合肥市場上中型攪拌站年產 25萬方混凝土，僅以 C35 及以下強度等級摻用50%卵石碎石進行生產計算，單方節約成本至少 8.25 元，年節約成本 165 萬元以上。

3　試驗結論

（1）卵石經過破碎雖然出現明顯的棱角，但是其仍然有一定的光滑面，在生產中適當摻用卵石碎石可以降低混凝土內部摩擦，從而一定程度上改善混凝土的流動性。

（2）在低強度等級混凝土中由于卵石光滑面降低內部摩擦，混凝土中骨料在組合時能夠降低石子中的孔隙率，從而在一定摻量內提高強度；對于高強度等級由于卵石本身抗壓強度偏低，隨著替代率的增加高強度等級混凝土有所降低。

（3）在 C35 及以下強度等級混凝土中適當摻用卵石碎石對混凝土性能影響不大，同時可以降低混凝土材料成本，一定程度上提高企業的競爭優勢。

［通訊地址］安徽省合肥市高新區銘傳路 合肥天柱混凝土集團（230601）

張忠立（1988—），助理工程師，現任合肥天柱混凝土有限公司技術負責人。