石屑在水泥混凝土中的應用分析

許 煒 （安徽建工建筑材料有限公司，安徽 合肥 230001）

1 前言

在當前環保的高壓政策形勢下，許多地方相繼出臺限采或禁采河砂措施，使得混凝土用砂的供需矛盾日益突出，天然砂品質不斷降低且供應量不滿足需求，價格持續走高，甚至出現無砂可用的現象。天然河砂的市場供應量不足使得機制砂的推廣和使用迫在眉睫，然而市場機制砂質量極不滿足要求。目前市場大量的水洗機制砂，供應給混凝土生產企業。由于其對水資源和用地污染，水洗砂廠被依法關停，且水洗砂源頭繁多，質量、數量難以控制。針對目前建筑用砂難的市場現狀，通過地材質量調研，發現某廠石屑生產量大且源頭穩定。石屑是生產碎石過程中產生的，由于技術水平、經濟成本等因素的制約，石屑通常無法得到充分的利用，然而由于石屑的物理性能與機制砂相似，是比較適宜的代替天然砂的材料。如何合理利用石屑與特細砂復配替代天然河砂配制混凝土成為新的研究應用方向。

2 原材料

①水泥：本試驗選用樅陽海螺P·O42.5，物理性能見表1。

水泥物理性能指標 表1

②礦物摻合料

選用安徽馬鋼嘉華新型建材有限公司S95礦粉，其物理性能見表2。選用淮南常華電力實業總公司Ⅱ級粉煤灰，其物理性能見表3。

礦粉基本性能 表2

粉煤灰基本性能 表3

③粗骨料

選用銅陵生產的5mm～25mm連續級配碎石，其基本性能見表4。

碎石基本性能 表4

④細骨料

細骨料分為兩種，一種是特細砂，篩分數據見表5，細度模數1.1，特細砂分計篩余主要集中在0.16mm級，特細砂具有平均粒徑小、顆粒級配差、細度模數小、比表面積大的特點。一種是某石料廠生產石子的石屑，篩分數據見表6，5mm以上占50%以上，細度模數3.4，亞甲藍MB值為3.5，水洗0.08mm以下占16%。

特細砂篩分數據 表5

石屑篩分數據 表6

⑤減水劑：選用合肥市廬江縣明達外加劑廠生產的聚羧酸減水劑，含固量14%，減水率25%。

3 混凝土配合比及結果分析

3.1 石屑與特細砂復配制備混合砂

為更合理地利用石屑，石屑超遜粒徑計算為粗骨料量，剩余量以砂計量。石屑與特細砂不同比例復配形成混合砂，混合砂細度模數在1.8～2.4之間，級配曲線保持在Ⅱ區附近。

3.2 試驗

石屑與特細砂不同比例復配形成混合砂，5mm以上的計算為粗骨料用量，以C25、C30、C35、C40和C45混凝土為試拌強度等級進行試驗，其配合比見表7，混凝土拌合物性能和力學性能見表8。

石屑混凝土配合比（kg/m3） 表7

石屑混凝土性能 表8

通過表8可知：石屑混凝土拌合物初始狀態和1h后狀態較好，可判定此石屑混凝土可滿足混凝土泵送要求。各強度等級標養試塊強度也遠高于設計強度，A1～A5各組標準養護齡期強度分別達到設計強度的135.6%、131.7%、129.1%、123.8%和126.4%。由于石屑包裹了大量0.08um石粉，增加了單方混凝土粉體量，需提高了外加劑組分，使混凝土和易性達到較好效果，增加了外加劑成本，可探索復配相應功能性外加劑和適當降低粉煤灰用量來降低外加劑成本。

4 生產應用

公司于2019年10月已將石屑與特細砂復配形成混合砂應用生產后，通過配合比的不斷優化與調整，加強對預拌混凝土全過程的質量控制，石屑混凝土生產穩定，拌合物工作性能較好，工地現場澆筑穩定。澆筑拆模后混凝土表面無裂紋，碳化深度較小，60天后回彈強度值明顯高于設計強度，完全滿足工程應用。單方成本節約成本6.5元，每年可節約成本140萬左右。通過實踐證明合理使用石屑不僅能夠緩解砂石供應緊張局面，而且具有較高的經濟和社會價值，應用前景較為廣闊。

5 結論

①充分利用現有穩定的石屑與特細砂復配形成混合砂，石屑中超遜粒徑替代部分粗骨料，在一定漿骨比條件下，確定石屑與特細砂合理比例，生產的石屑混凝土可行、可控，經濟、實用。

②用石屑生產混凝土應嚴格把控石屑源頭質量和通過大量混凝土試驗驗證，確保混凝土質量情況下方可投入生產。

③可從機制砂調節劑和石粉應用等方面進行相關研究，探索降低外加劑用量和石粉替代部分粉煤灰等技術途徑，進一步降低混凝土單方成本。