石屑与天然细砂搭配在商品混凝土中的试验研究

陈仕文

【关键词】本文根据石屑棱角多、0.315mm以下颗粒少、含粉量较大、配制的混凝土流动性差，不利于泵送的特点，设计和研究了石屑和细砂复合配制泵送混凝土的优化方案，以及复合砂混凝土和易性和抗压强度的影响。试验结果表明：在水泥掺量一定且石屑和细砂的比例为1∶1时，混凝土的和易性良好、抗压强度最高，坍落度经时损失小，适用于商品混凝土生产。

【关键词】天然细砂；石屑；混凝土

0 前言

目前商品混凝土已成为现代建筑工程用量最大的建筑材料，其发挥着其他材料无法替代的功能和作用。天然砂是其中重要的组成部分之一，但由于对环保要求的不断提高，许多河流已经实行限采或禁采天然砂，天然砂的要求已逐渐不能满足工程建设的需要，混凝土用砂供需矛盾日益突出。另一方面，生产碎石时所产生的大量石屑（粒径小于10mm的颗粒），不仅占用土地、尘污染严重，而且造成资源的大量浪费。如能将石屑代砂用于配制商品混凝土，不但能避免过度开采天然砂对环境的破坏，而且还能解决石屑堆放和污染的问题，有利于和谐社会的发展。此外，从经济效益的角度上看，天然砂资源少价格高，石屑作为碎石的副产品价格低廉，但如果单用石屑配制混凝土，由于石屑本身的粗糙性和针片状性，混凝土比较容易泌水离析，很难满足其工作性要求，也不符合JGJ/T10《混凝土泵送施工技术规程》的规定；若用石屑与天然细砂按一定比例混合配制成复合砂，既解决了石屑的缺点，又可机动调整复合砂细度模数以满足泵送混凝土的工作性要求。

以我公司自用石场为例，每吨碎石约产生0.2吨石屑，以此计算，年生产碎石50万吨约生成石屑10万吨，如此大量的石屑利用价值甚低，为了避免大量占用土地资源，仅以几元每吨的低价处理。如果能加以利用，经济效益相当显著。因此，开展石屑代砂混凝土的研究与应用势在必行。

1 试验研究

1.1 试验方案

石屑与天然粗砂相比，具有表面粗糙、针片状多、粘结性能好、成本低的特点。其颗粒级配与天然粗砂颗粒级配对比见表1，其与粗砂的物理性能指标对比见表2。

表1 石屑与天然粗砂颗粒级配对比

表2 石屑和粗砂的物理性能指标对比

由表1、表2对比可知，石屑与天然粗砂级配相似，但是石屑与天然粗砂相比，棱角多、0.315mm以下颗粒少、含粉量较大、如果单独使用配制的混凝土流动性差，不利于商品混凝土的泵送。但可以考虑用石屑代替天然粗砂，与天然细砂以一定的比例搭配，配制以泵送为目标的商品混凝土。

1.2 试验原材料情况

1）水泥：江门海螺水泥有限公司生产的海螺牌P.II42.5R水泥，样品的物理性能指标见表3；

2）粉煤灰：珠海电厂II级粉煤灰，细度20.4%，需水量100%，烧失量3.7%；

3）粗骨料：中山市连通石场5～25mm连续级配机碎石；

4）细骨料：天然细砂，细度模数1.8；石屑：细度模数3.3，小于0.15mm约占14%，小于0.075mm约占9%；

5）外加剂：中山市中天建材厂FDN-2高效缓凝减水剂，减水率15%。

表3 水泥的物理性能

1.3 试验依据

1）拌和物工作性：按《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）；

2）抗压强度：按《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002），抗压试模尺寸为150mm×150mm×150mm立方体，每组6块，分别测7d和28d的抗压强度。

1.4 试配原始数据表4

表4 复合砂配合比

表5 复合砂混凝土试验工作性及试验结果

1.5 结果分析

石屑和细砂之间存在着一个最佳比例，在这个最佳比例范围内，混凝土的拌和物不但具有较好的工作性，而且硬化后还具有较高的抗压强度和抗渗能力。其原因可以解释为：石屑中的适量石粉在混凝土中起到了一种惰性掺和料的作用，能够改善混凝土的和易性，增加混凝土拌和物的稠度，有利于泵送；粗糙多棱角的石屑颗粒在砂浆中起着骨架的作用，限制了水泥石的变形及骨料颗粒的滑动；石屑与水泥石有良好的黏结界面，使界面空隙少，减少了应力集中；复合砂空隙率降低，密实度提高。由表5中可以看出，当石屑与细砂的比例为1：1时，混凝土坍落度损失不大，工作性能好，28天抗压强度最高。

另一方面，石屑中含有的较多的石粉，其吸水率较高，比表面积大，会吸附较多的水泥浆体，主要表现为混凝土需水量偏大和混凝土的坍落度经时损失较大，流动性比普通混凝土差。但是只要通过合适的高效减水剂和配合比优选，以及石屑中石粉含量的控制，石屑混凝土的坍落度经时损失是可以控制在商品混凝土生产允许水平的。

从经济角度上看，河砂的价格一般为45元/吨，石屑为自用石场副产品不需要费用。因此，每立方复合砂混凝土的价格比河砂混凝土的价格要低15～20元左右。随着人们对环境保护意识的不断增强，未来河砂的价格势必会逐渐上涨，因此采用石屑配制混凝土的经济优势将更加显著。

3 结论

1）根据石屑棱角多、0.315mm以下颗粒少、含粉量较大、配制的混凝土流动性差，不利用于泵送的缺点，设计了石屑和细砂复合配制泵送混凝土的优化方案，解决了石屑混凝土可泵性差，易堵管的技术难题。

2）使用石屑和细砂混合复配砂，最佳比例在1：1左右，在这个最佳比例范围内，混凝土的拌和物不但具有较好的工作性，而且硬化后还具有较高的抗压强度。

3）复合砂混凝土中掺入适合的高效减水剂可以很好的解决石屑中石粉导致的坍落度经时损失大的问题。

4）使用石屑与天然细砂搭配配制的混凝土具有显著的经济效益。

【参考文献】

[1]刘娟红，李政，王俊杰，张卫炜.机制砂与天然细砂混掺配制高性能混凝土耐久性的研究[J].新型建筑材料，2006（7）：5-7.

[2]李建，谢友均，刘宝举，等.石屑代砂混凝土力学性能研究[J].混凝土，2001，（7）：7-11.

[3]吴明威，付兆岗，李铁翔.机制砂中石粉含量对混凝土性能影响的试验研究[J].铁道建筑技术，2000（4）：46-49.

[责任编辑：薛俊歌]

【关键词】本文根据石屑棱角多、0.315mm以下颗粒少、含粉量较大、配制的混凝土流动性差，不利于泵送的特点，设计和研究了石屑和细砂复合配制泵送混凝土的优化方案，以及复合砂混凝土和易性和抗压强度的影响。试验结果表明：在水泥掺量一定且石屑和细砂的比例为1∶1时，混凝土的和易性良好、抗压强度最高，坍落度经时损失小，适用于商品混凝土生产。

【关键词】天然细砂；石屑；混凝土

0 前言

目前商品混凝土已成为现代建筑工程用量最大的建筑材料，其发挥着其他材料无法替代的功能和作用。天然砂是其中重要的组成部分之一，但由于对环保要求的不断提高，许多河流已经实行限采或禁采天然砂，天然砂的要求已逐渐不能满足工程建设的需要，混凝土用砂供需矛盾日益突出。另一方面，生产碎石时所产生的大量石屑（粒径小于10mm的颗粒），不仅占用土地、尘污染严重，而且造成资源的大量浪费。如能将石屑代砂用于配制商品混凝土，不但能避免过度开采天然砂对环境的破坏，而且还能解决石屑堆放和污染的问题，有利于和谐社会的发展。此外，从经济效益的角度上看，天然砂资源少价格高，石屑作为碎石的副产品价格低廉，但如果单用石屑配制混凝土，由于石屑本身的粗糙性和针片状性，混凝土比较容易泌水离析，很难满足其工作性要求，也不符合JGJ/T10《混凝土泵送施工技术规程》的规定；若用石屑与天然细砂按一定比例混合配制成复合砂，既解决了石屑的缺点，又可机动调整复合砂细度模数以满足泵送混凝土的工作性要求。

以我公司自用石场为例，每吨碎石约产生0.2吨石屑，以此计算，年生产碎石50万吨约生成石屑10万吨，如此大量的石屑利用价值甚低，为了避免大量占用土地资源，仅以几元每吨的低价处理。如果能加以利用，经济效益相当显著。因此，开展石屑代砂混凝土的研究与应用势在必行。

1 试验研究

1.1 试验方案

石屑与天然粗砂相比，具有表面粗糙、针片状多、粘结性能好、成本低的特点。其颗粒级配与天然粗砂颗粒级配对比见表1，其与粗砂的物理性能指标对比见表2。

表1 石屑与天然粗砂颗粒级配对比

表2 石屑和粗砂的物理性能指标对比

由表1、表2对比可知，石屑与天然粗砂级配相似，但是石屑与天然粗砂相比，棱角多、0.315mm以下颗粒少、含粉量较大、如果单独使用配制的混凝土流动性差，不利于商品混凝土的泵送。但可以考虑用石屑代替天然粗砂，与天然细砂以一定的比例搭配，配制以泵送为目标的商品混凝土。

1.2 试验原材料情况

1）水泥：江门海螺水泥有限公司生产的海螺牌P.II42.5R水泥，样品的物理性能指标见表3；

2）粉煤灰：珠海电厂II级粉煤灰，细度20.4%，需水量100%，烧失量3.7%；

3）粗骨料：中山市连通石场5～25mm连续级配机碎石；

4）细骨料：天然细砂，细度模数1.8；石屑：细度模数3.3，小于0.15mm约占14%，小于0.075mm约占9%；

5）外加剂：中山市中天建材厂FDN-2高效缓凝减水剂，减水率15%。

表3 水泥的物理性能

1.3 试验依据

1）拌和物工作性：按《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）；

2）抗压强度：按《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002），抗压试模尺寸为150mm×150mm×150mm立方体，每组6块，分别测7d和28d的抗压强度。

1.4 试配原始数据表4

表4 复合砂配合比

表5 复合砂混凝土试验工作性及试验结果

1.5 结果分析

石屑和细砂之间存在着一个最佳比例，在这个最佳比例范围内，混凝土的拌和物不但具有较好的工作性，而且硬化后还具有较高的抗压强度和抗渗能力。其原因可以解释为：石屑中的适量石粉在混凝土中起到了一种惰性掺和料的作用，能够改善混凝土的和易性，增加混凝土拌和物的稠度，有利于泵送；粗糙多棱角的石屑颗粒在砂浆中起着骨架的作用，限制了水泥石的变形及骨料颗粒的滑动；石屑与水泥石有良好的黏结界面，使界面空隙少，减少了应力集中；复合砂空隙率降低，密实度提高。由表5中可以看出，当石屑与细砂的比例为1：1时，混凝土坍落度损失不大，工作性能好，28天抗压强度最高。

另一方面，石屑中含有的较多的石粉，其吸水率较高，比表面积大，会吸附较多的水泥浆体，主要表现为混凝土需水量偏大和混凝土的坍落度经时损失较大，流动性比普通混凝土差。但是只要通过合适的高效减水剂和配合比优选，以及石屑中石粉含量的控制，石屑混凝土的坍落度经时损失是可以控制在商品混凝土生产允许水平的。

从经济角度上看，河砂的价格一般为45元/吨，石屑为自用石场副产品不需要费用。因此，每立方复合砂混凝土的价格比河砂混凝土的价格要低15～20元左右。随着人们对环境保护意识的不断增强，未来河砂的价格势必会逐渐上涨，因此采用石屑配制混凝土的经济优势将更加显著。

3 结论

1）根据石屑棱角多、0.315mm以下颗粒少、含粉量较大、配制的混凝土流动性差，不利用于泵送的缺点，设计了石屑和细砂复合配制泵送混凝土的优化方案，解决了石屑混凝土可泵性差，易堵管的技术难题。

2）使用石屑和细砂混合复配砂，最佳比例在1：1左右，在这个最佳比例范围内，混凝土的拌和物不但具有较好的工作性，而且硬化后还具有较高的抗压强度。

3）复合砂混凝土中掺入适合的高效减水剂可以很好的解决石屑中石粉导致的坍落度经时损失大的问题。

4）使用石屑与天然细砂搭配配制的混凝土具有显著的经济效益。

【参考文献】

[1]刘娟红，李政，王俊杰，张卫炜.机制砂与天然细砂混掺配制高性能混凝土耐久性的研究[J].新型建筑材料，2006（7）：5-7.

[2]李建，谢友均，刘宝举，等.石屑代砂混凝土力学性能研究[J].混凝土，2001，（7）：7-11.

[3]吴明威，付兆岗，李铁翔.机制砂中石粉含量对混凝土性能影响的试验研究[J].铁道建筑技术，2000（4）：46-49.

[责任编辑：薛俊歌]

【关键词】本文根据石屑棱角多、0.315mm以下颗粒少、含粉量较大、配制的混凝土流动性差，不利于泵送的特点，设计和研究了石屑和细砂复合配制泵送混凝土的优化方案，以及复合砂混凝土和易性和抗压强度的影响。试验结果表明：在水泥掺量一定且石屑和细砂的比例为1∶1时，混凝土的和易性良好、抗压强度最高，坍落度经时损失小，适用于商品混凝土生产。

【关键词】天然细砂；石屑；混凝土

0 前言

目前商品混凝土已成为现代建筑工程用量最大的建筑材料，其发挥着其他材料无法替代的功能和作用。天然砂是其中重要的组成部分之一，但由于对环保要求的不断提高，许多河流已经实行限采或禁采天然砂，天然砂的要求已逐渐不能满足工程建设的需要，混凝土用砂供需矛盾日益突出。另一方面，生产碎石时所产生的大量石屑（粒径小于10mm的颗粒），不仅占用土地、尘污染严重，而且造成资源的大量浪费。如能将石屑代砂用于配制商品混凝土，不但能避免过度开采天然砂对环境的破坏，而且还能解决石屑堆放和污染的问题，有利于和谐社会的发展。此外，从经济效益的角度上看，天然砂资源少价格高，石屑作为碎石的副产品价格低廉，但如果单用石屑配制混凝土，由于石屑本身的粗糙性和针片状性，混凝土比较容易泌水离析，很难满足其工作性要求，也不符合JGJ/T10《混凝土泵送施工技术规程》的规定；若用石屑与天然细砂按一定比例混合配制成复合砂，既解决了石屑的缺点，又可机动调整复合砂细度模数以满足泵送混凝土的工作性要求。

以我公司自用石场为例，每吨碎石约产生0.2吨石屑，以此计算，年生产碎石50万吨约生成石屑10万吨，如此大量的石屑利用价值甚低，为了避免大量占用土地资源，仅以几元每吨的低价处理。如果能加以利用，经济效益相当显著。因此，开展石屑代砂混凝土的研究与应用势在必行。

1 试验研究

1.1 试验方案

石屑与天然粗砂相比，具有表面粗糙、针片状多、粘结性能好、成本低的特点。其颗粒级配与天然粗砂颗粒级配对比见表1，其与粗砂的物理性能指标对比见表2。

表1 石屑与天然粗砂颗粒级配对比

表2 石屑和粗砂的物理性能指标对比

由表1、表2对比可知，石屑与天然粗砂级配相似，但是石屑与天然粗砂相比，棱角多、0.315mm以下颗粒少、含粉量较大、如果单独使用配制的混凝土流动性差，不利于商品混凝土的泵送。但可以考虑用石屑代替天然粗砂，与天然细砂以一定的比例搭配，配制以泵送为目标的商品混凝土。

1.2 试验原材料情况

1）水泥：江门海螺水泥有限公司生产的海螺牌P.II42.5R水泥，样品的物理性能指标见表3；

2）粉煤灰：珠海电厂II级粉煤灰，细度20.4%，需水量100%，烧失量3.7%；

3）粗骨料：中山市连通石场5～25mm连续级配机碎石；

4）细骨料：天然细砂，细度模数1.8；石屑：细度模数3.3，小于0.15mm约占14%，小于0.075mm约占9%；

5）外加剂：中山市中天建材厂FDN-2高效缓凝减水剂，减水率15%。

表3 水泥的物理性能

1.3 试验依据

1）拌和物工作性：按《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）；

2）抗压强度：按《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002），抗压试模尺寸为150mm×150mm×150mm立方体，每组6块，分别测7d和28d的抗压强度。

1.4 试配原始数据表4

表4 复合砂配合比

表5 复合砂混凝土试验工作性及试验结果

1.5 结果分析

石屑和细砂之间存在着一个最佳比例，在这个最佳比例范围内，混凝土的拌和物不但具有较好的工作性，而且硬化后还具有较高的抗压强度和抗渗能力。其原因可以解释为：石屑中的适量石粉在混凝土中起到了一种惰性掺和料的作用，能够改善混凝土的和易性，增加混凝土拌和物的稠度，有利于泵送；粗糙多棱角的石屑颗粒在砂浆中起着骨架的作用，限制了水泥石的变形及骨料颗粒的滑动；石屑与水泥石有良好的黏结界面，使界面空隙少，减少了应力集中；复合砂空隙率降低，密实度提高。由表5中可以看出，当石屑与细砂的比例为1：1时，混凝土坍落度损失不大，工作性能好，28天抗压强度最高。

另一方面，石屑中含有的较多的石粉，其吸水率较高，比表面积大，会吸附较多的水泥浆体，主要表现为混凝土需水量偏大和混凝土的坍落度经时损失较大，流动性比普通混凝土差。但是只要通过合适的高效减水剂和配合比优选，以及石屑中石粉含量的控制，石屑混凝土的坍落度经时损失是可以控制在商品混凝土生产允许水平的。

从经济角度上看，河砂的价格一般为45元/吨，石屑为自用石场副产品不需要费用。因此，每立方复合砂混凝土的价格比河砂混凝土的价格要低15～20元左右。随着人们对环境保护意识的不断增强，未来河砂的价格势必会逐渐上涨，因此采用石屑配制混凝土的经济优势将更加显著。

3 结论

1）根据石屑棱角多、0.315mm以下颗粒少、含粉量较大、配制的混凝土流动性差，不利用于泵送的缺点，设计了石屑和细砂复合配制泵送混凝土的优化方案，解决了石屑混凝土可泵性差，易堵管的技术难题。

2）使用石屑和细砂混合复配砂，最佳比例在1：1左右，在这个最佳比例范围内，混凝土的拌和物不但具有较好的工作性，而且硬化后还具有较高的抗压强度。

3）复合砂混凝土中掺入适合的高效减水剂可以很好的解决石屑中石粉导致的坍落度经时损失大的问题。

4）使用石屑与天然细砂搭配配制的混凝土具有显著的经济效益。

【参考文献】

[1]刘娟红，李政，王俊杰，张卫炜.机制砂与天然细砂混掺配制高性能混凝土耐久性的研究[J].新型建筑材料，2006（7）：5-7.

[2]李建，谢友均，刘宝举，等.石屑代砂混凝土力学性能研究[J].混凝土，2001，（7）：7-11.

[3]吴明威，付兆岗，李铁翔.机制砂中石粉含量对混凝土性能影响的试验研究[J].铁道建筑技术，2000（4）：46-49.

[责任编辑：薛俊歌]