以0～5石為主要粗骨料的高強(qiáng)混凝土應(yīng)用研究

馬 歡，陳 陽，蘭文德，楊定順

(建華建材天津有限公司， 天津 300302)

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以0～5石為主要粗骨料的高強(qiáng)混凝土應(yīng)用研究

馬 歡，陳 陽，蘭文德，楊定順

(建華建材天津有限公司， 天津 300302)

摘要：通過開展以顆粒粒徑在0～5 mm的碎石(注：以下均簡稱“0～5石”)為主要粗骨料的高強(qiáng)混凝土應(yīng)用試驗(yàn)來擴(kuò)寬高強(qiáng)混凝土原材料的來源渠道，減少礦山開采后尾料處理難的環(huán)保問題。在原有高強(qiáng)混凝土碎石使用前提下，將0～5石使用量提高至碎石總量的50 %以上，其余以顆粒粒徑主要在10～20 mm范圍的碎石(注：以下均簡稱為“1～2石”)搭配，試驗(yàn)表明：其相應(yīng)檢測(cè)指標(biāo)可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求及現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，可降低單位混凝土成本，且由于其粒徑較小，制作勞動(dòng)強(qiáng)度較之前有明顯降低，也間接提高了生產(chǎn)效率，而且既可滿足強(qiáng)度、和易性、工地施工等要求，減少礦山開采后尾料的排放量，也可以降低單位立方米混凝土成本。

關(guān)鍵詞：0～5石；粗骨料；高強(qiáng)混凝土；尾料處理；環(huán)保

1引言

目前，混凝土與水泥制品行業(yè)作為國家經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，其性能及用量均能滿足現(xiàn)有的社會(huì)需求。但目前碎石開采帶來了諸多環(huán)保問題，如開采后篩余的尾料無法消化長期滯庫造成浪費(fèi)，較多礦山開采后不得不將其當(dāng)作廢棄物進(jìn)行處理，這給開采礦山帶來一定的成本壓力，同時(shí)對(duì)環(huán)境造成一定程度的污染。

結(jié)合天津地區(qū)礦山開采的實(shí)際情況，0～5石價(jià)格相對(duì)經(jīng)濟(jì)，同時(shí)結(jié)合目前天津地區(qū)混凝土與水泥制品的使用情況，開展以0～5石為主要粗骨料的高強(qiáng)混凝土應(yīng)用研究，通過將混凝土中0～5石的用量設(shè)定至50 %以上拌制高強(qiáng)預(yù)制構(gòu)件混凝土，旨在減少礦山尾料排放帶來的環(huán)境污染，同時(shí)優(yōu)化高強(qiáng)混凝土的配合比來降低單位立方米混凝土成本。

2試驗(yàn)計(jì)劃

確定試驗(yàn)中主要粗骨料0～5石的使用量，50 %～100 %，即粗骨料中有50 %～100 %為0～5石，其余為顆粒粒徑主要在10～20 mm范圍的碎石(注：以下均簡稱為“1～2石”)；試驗(yàn)配方的確定，通過試驗(yàn)尋找最優(yōu)方案加以分析并應(yīng)用；通過試驗(yàn)結(jié)果下發(fā)工藝到車間試行，跟進(jìn)試行情況；確定正式工藝并投入生產(chǎn)。

3試驗(yàn)材料

人工砂∶機(jī)制砂∶天然細(xì)砂∶水渣=2∶1∶1 (體積比)； 細(xì)度模數(shù)為2.6～2.9(注：粒化高爐礦渣簡稱“水渣”)；碎石：產(chǎn)地為河北遵化，1～2石，0～5石；水泥：唐山冀東P·O42.5 水泥；外加劑：天津澳德高效減水劑，30 %含固量(水劑)；摻合料：S95級(jí)礦粉(礦粉為天津鋼鐵有限公司產(chǎn)出的粒化高爐礦渣經(jīng)粉磨制成)，比表面積3800～4200 cm2/g；拌和水：自來水。

4試驗(yàn)設(shè)備

60L攪拌機(jī)、砼振動(dòng)臺(tái)、100×100×100三聯(lián)試模、100 kg電子稱等。

5碎石的選用

試驗(yàn)前：碎石為河北遵化產(chǎn)源的石灰石，石質(zhì)強(qiáng)度較高，壓碎指標(biāo)值為5 %～6 %，針片狀顆粒含量為3 %～4 %，是非常良好的粗骨料選用材料，前期使用1～2石作為粗骨料，0～5石摻量較少，試驗(yàn)前進(jìn)廠大小石子及搭配后具體參數(shù)如圖1。

圖1　1～2石顆粒級(jí)配圖

從圖1中可以看出，目前使用的1～2碎石顆粒級(jí)配略大，顆粒大多集中在9.5～26.5 mm之間。

從圖2中可以看出，0～5碎石顆粒級(jí)配偏小，顆粒大多集中在4.75～9.5 mm之間。

試驗(yàn)前碎石中搭配的0～5碎石較少，搭配后顆粒級(jí)配如圖3所示。

圖2　0～5石顆粒級(jí)配

圖3　搭配碎石級(jí)配

試驗(yàn)前情況：從圖3可以看出1～2碎石中9.5～26.5 mm顆粒含量占多數(shù)，整體粒徑偏大；0～5碎石中4.75～9.5 mm顆粒含量占多數(shù)，整體粒徑偏小；前期采用的是搭配少量0～5石來達(dá)到連續(xù)級(jí)配的效果，搭配后顆粒級(jí)配良好，但9.5 mm粒徑顆粒略少且1～2碎石單價(jià)比0～5碎石高出5～6元/t，故考慮到環(huán)境污染及進(jìn)行混凝土配合比的優(yōu)化，開展將0～5石作為主要粗骨料制作高強(qiáng)混凝土的試配試驗(yàn)。

試驗(yàn)中：首先確定試驗(yàn)參數(shù)，即將進(jìn)廠1～2碎石與0～5碎石搭配比例進(jìn)行調(diào)整，0～5石占50 %以上，搭配后具體參數(shù)見圖4。

圖41～2碎石與0～5碎石1∶1搭配后級(jí)配

通過圖4可以看出，搭配比例調(diào)整后，碎石整體顆粒偏小，主要顆粒分布在4.75～9.5 mm之間，由于0～5石比例的增加，粗骨料整體比表面積增大，需要包裹在表面的砂漿需要增加，故在試驗(yàn)前結(jié)合實(shí)際對(duì)配方中砂率進(jìn)行上調(diào)，確保砼料和易性及混凝土的密實(shí)度。鑒于以上思路，開展了對(duì)比性試配試驗(yàn)(表1)。

表1　對(duì)比性試配試驗(yàn)

下面是試驗(yàn)高強(qiáng)混凝土檢測(cè)結(jié)果見表2。

通過以上試驗(yàn)可以從理論上分析，隨著0～5石用量的增加，骨料外表面積增大，砂率需要隨著提高方可保證砼料和易性，同時(shí)又因0～5石顆粒偏小，混凝土的細(xì)小孔隙部分可以由其填充，混凝土密實(shí)度相應(yīng)增加，進(jìn)而強(qiáng)度逐步提高，相比現(xiàn)行配方混凝土強(qiáng)度要高。同時(shí)從試塊內(nèi)部對(duì)比可以看出，0～5石搭配比例的增加，通過配方的合理微調(diào)，完全可以滿足生產(chǎn)的需要和易性要求，同時(shí)混凝土試塊強(qiáng)度有所提高，試塊內(nèi)部密實(shí)度較好。

表2　高強(qiáng)凝土檢測(cè)結(jié)果

6綜合價(jià)值

6.1環(huán)境保護(hù)價(jià)值

試驗(yàn)所在公司0～5石的平均年使用量約13萬t，每年為礦山回收利用尾料約13萬t，如混凝土與水泥制品行業(yè)采用此研究生產(chǎn)各自需求的混凝土并廣泛利用，其環(huán)保價(jià)值較為可觀。

6.2經(jīng)濟(jì)效益核算

綜合以上試驗(yàn)結(jié)果，具體差異詳見表3。

表3　材料單價(jià)

7結(jié)論

若建筑單位1～2石年使用量為10萬t，且筆者提出的項(xiàng)目符合此單位產(chǎn)品制作要求，采用0～5石代替1～2石作為主要粗骨料生產(chǎn)高強(qiáng)混凝土，則該單位1年可產(chǎn)生約55萬元經(jīng)濟(jì)效益，如混凝土與水泥制品行業(yè)廣泛應(yīng)用此項(xiàng)目生產(chǎn)產(chǎn)品，則經(jīng)濟(jì)效益較為明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家質(zhì)監(jiān)局，國家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì).先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁：GB13476-2009[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[2]國家質(zhì)監(jiān)局，國家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì).建設(shè)用卵石、碎石：GB/T14685-2011[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

收稿日期：2016-05-04

作者簡介：馬歡(1989—)，男，主要從事混凝土預(yù)制構(gòu)件工作。

中圖分類號(hào)：TU37

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944(2016)12-0203-03