大摻量石屑在預拌混凝土中的應用

摘 要：通過利用廢棄的石屑大摻量代替河砂配制混凝土，對混凝土的工作性能和力學性能進行了試驗和分析。大摻量石屑混凝土具有良好的工作性能和力學性能，大摻量石屑混凝土能夠滿足泵送混凝土的應用技術，并且成為更為經濟的混凝土。

關鍵詞：石屑；工作性；強度；商品混凝土

近年來，隨著建設規模的不斷擴大，混凝土用的河砂的需求量也不斷擴大，導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河砂供不應求的問題，石屑作為替代河砂被大量的應用到混凝土生產中[1]。

石屑主要來源于機械加工碎石過程中篩余出來的副產品，作為一種廢棄物堆置，既占用場地，又污染環境。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境污染問題，而且石屑價格便宜，大摻量石屑替代河砂取得了顯著的技術經濟效益。

1 原材料

1.1 水泥

大連小野田P.O42.5R水泥：初凝150min，終凝230min，標準稠度用水量142ml，抗壓強度3d 32.3MPa，28d 52.4MPa，抗折強度3d 6.2MPa，28d 8.7MPa。

1.2 河砂

大連地區河砂（挑選）：細度模數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：細度模數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連續級配，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，細度15%，燒矢量1.8%，需水量比92.5%。

1.6 礦渣粉

鞍鋼生產的礦渣粉：S95級，密度2.9g/m3，燒矢量0.75%，流動度比98.5%，活性指數7d 78.2%，28d 104.5%。

1.7 外加劑

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

2 配合比設計及試驗方法

2.1 配合比的設計

為了能體現大摻量石屑替代河砂在商品混凝土中的實際應用，石屑應用到混凝土的很普遍的，但是大摻量替代河砂還是很少的。通過大量試驗研究，本文主要針對C20～C50不同強度等級混凝土大摻量石屑進行的配合比設計，水泥用量隨著強度等級的增加，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 試驗方法

對大摻量石屑的新拌混凝土分別檢測混凝土的工作性能，工作性保持，混凝土的坍落度，擴展度初始及經時損失情況，混凝土強度發展情況以及60d強度的變化，依據商品混凝土的要求進行試驗研究。

3 試驗結果與分析

3.1 試驗檢測數據結果

依據試驗方法對不同強度等級的混凝土進行工作性能以及強度的檢測，所得數據如表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度等級的混凝土的工作性能完全可以滿足泵送混凝土生產施工要求，初始坍落度在230mm以上，經過一小時靜止損失還能保持在200mm以上，初始擴展度在600mm以上，經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，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，顆粒不規則，并含有石粉顆粒級配不怎么合理。所以對砂子的細度模數要做出適當的選擇，要選擇偏細一點的砂或細砂含量要相對高一些，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，用外加劑來調整混凝土的流動性，這樣才能增加混凝凝土的初始流動性及保塑性。大摻量石屑替代河砂配制的混凝土，粘聚性非常好，類似于自密實混凝土，它對原材料的選取要求比較高，原材料的波動也極易導致混凝土的工作性發生變化，對原材料的進場要把好質量關。

3.3 混凝土的力學性能

由表2和表3可以看出，大摻量石屑的不同強度等級的混凝土抗壓強度完全滿足于配合比設計要求，對于商品混凝土來說一般驗收都以28d強度為基準，而且大摻量石屑混凝土強度28d以后還在增長，60d在28d的基礎上還會增長3MPa左右。可見大摻量石屑配制混凝土還能提高混凝土的強度[3]。這主要是因為（1）石屑表面粗糙，顆粒具有尖銳的棱角，骨料于水泥之間，骨料之間的結合較好。（2）石粉中含有大量的活性化學成分易形成堅硬的鋁硅酸鈣和碳酸氫鈣。（3）石屑中含有大量的石粉，彌補了混凝土內部孔結構，使混凝土結構內的大孔得到細化，密實性得到增強，進而使強度增加。（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，增加了漿體與骨料界面的粘聚力，增加密實度，使強度增加。大摻量石屑替代河砂配制的混凝土，對于混凝土的強度的增長，尤其是后期強度有相當大的好處。在實際工程中對于大體積混凝土、基礎建設混凝土等完全可以使用大摻量石屑混凝土的配合比，既節約了資源又能創造很好的經濟效益。大摻量石屑混凝土也適合應用到主體結構中使用，但是大摻量石屑混凝土配合比砂率較大，在主體回彈驗收時可能對回彈值有一定的影響，混凝土的抗壓強度是完全符合的。

3.4 石屑應用與混凝土中應注意的問題

石屑的性能與河砂還是有一定差別的，導致石屑混凝土的性能與普通混凝土不同，在實際運用中，需要注意一些問題：石屑混凝土棱角較多，表面粗糙，顆粒級配劣于河砂，在使用時應注意級配的調整，適當的增加偏細的河砂，石屑混凝土需水量偏大，坍落度經時損失大，所以在配合比設計中合理的應用外加劑，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、大砂率對混凝土的干縮性能影響比較大，尤其早期干縮，應加強石屑混凝土的早期濕水養護。

4 結論

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，可以配置出技術性能良好的混凝土并應用到實際生產中去。

（1）大摻量石屑配制的混凝土具有良好的流動性和粘聚性，屬于大流態混凝土。但在攪拌過程中應適當的延長攪拌時間，并縮短振搗成型時間。

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

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

參考文獻

[1]洪錦祥，王嘉琪，蔣林華.石屑代砂在混凝土中的研究與應用[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.石屑在預拌混凝土中研究與應用[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）