石屑在混凝土生产中的应用实践研究

2019-12-21张仲文

广东建材 2019年11期

关键词：石屑河砂集料

张仲文

(惠东县吉泰混凝土搅拌有限公司)

【关键字】石屑；机制砂；河砂；级配；替代率

1 前言

2018年河砂供应紧张，价格暴涨，公司采购惠阳东江河砂2018 年3 月份130 元/m3左右，到2018 年12月份300 元/m3，且质量波动大（细度模数、含泥量等指标不稳定），对混凝土的生产成本及质量控制造成很大影响。

为了寻找适合的河砂替代材料，加强混凝土质量与成本控制，公司有关技术人员通过大量的试验研究工作，成功的将石屑取代部分河砂用于混凝土生产，所生产的混凝土的各项性能指标均符合相关国家标准的要求，有效的降低了公司的生产成本及稳定混凝土质量。

2 试验

2.1 原材料

2.1.1 水泥与掺合料

惠州光大泥，P.O.42.5R，初凝时间136min，终凝时间 201min，比表面积 363m2/kg，3 天抗压强度25.4MPa，3 天抗折强度5.5MPa，标准稠度用水量26.6%，28 天抗压强度：48.5MPa，28 天抗折强度：7.9MPa。

惠东平海电厂F 类Ⅱ级粉煤灰，45μm 筛余21.7%，需水量比97%，活性指数77%。

2.1.2 碎石及砂

惠东稔山石场碎石，表观密：2650Kg/m3，堆积密度1470Kg/m3，空隙率44.6%，压碎值12.7%。

砂有机制砂、河砂、石屑1、石屑2，均取自本地。

2.1.3 外加剂

所用外加剂为深圳三绿科技有限公司萘系高效缓凝减水剂，固含量：31.0%，减水率22.5%，净浆200mm，密度1.162g/ml，PH:9。

2.2 实验方法

2.2.1 砂的性能分析

依据GB／T 14684—2011《建设用砂》的规定，对机制砂、河砂、石屑进行性能检测分析。

2.2.2 混凝土性能分析

混凝土的工作性能依据GB/T50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》检测，混凝土的3d、7d、28d 力学性能按照GB/T 50081—2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》检测。

3 实验结果分析及讨论

3.1 石屑、机制砂、河砂工艺性能对比

石屑是本地采石场在开采加工过程中剩余的废料，表面粗糙有棱角，机制砂是使用专用制砂设备以各种矿石为原料制备的，试验所用河砂来自于惠州本地的东江区域。三种砂的工艺特性有一定差别也有一定相似之处，主要表现在如下几方面：

⑴物理性能基本相似。从表1 可以看出，石屑1、石屑2、机制砂、河砂的堆积密度、表观密度、空隙率三项主要物理性能指标基本相近，差异很小，从混凝土配制的角度而言，这四种砂用于配料不需要进行大的调整。

表1 石屑、机制砂、河砂物理性能对比

表2 石屑、机制砂、河砂颗粒级配对比

⑵颗粒级配差别较大。表2 是石屑1、石屑2、机制砂、河砂的颗粒级配分布，从表2 可以看出，四种砂的颗粒级配差别较大，河砂、机制砂颗粒级配有一定差别但均能满足标准规定的II 类砂2 区级配标准，石屑1、石屑2 的颗粒级配均不能满足建设用砂标准规定的颗粒级配标准，与河砂、机制砂相比较，石屑最为典型的特点是2.36mm 以上的粗颗粒偏多，本次实验中采用的两种石屑2.36mm 以上累积筛余均在40%以上，其整体颗粒级配较差，会对混凝土的性能造成一定的影响，具体影响需要通过混凝土性能实验进一步的分析。

⑶颗粒形貌差别较大。从颗粒形貌来看，这四种砂的颗粒形貌差别较大，其中石屑1、石屑2、机制砂的颗粒形貌具有一定的相似性，多为不规则多边形、棱角及断面清晰，河砂颗粒较为规整，多为接近球形且圆润，这与两类砂的形成过程有关，河砂是自然风化而成，机制砂与石屑是原料经过机械破碎、筛分而成，颗粒形貌的差异一定程度也会影响混凝土的性能。

综合上述分析可知，本试验中所用石屑的基本物理性能与机制砂、河砂相似，但在级配方面有着较大的差别，石屑存在着粗颗粒偏多、级配不合理的问题，另外还考虑到不同石厂生产的石屑工艺性能差别很大，因此在使用过程中要进行大量配比试验，确定石屑对于混凝土性能的影响程度以及较佳的掺入量，以保障生产的混凝土性能能够符合标准要求。

3.2 屑对混凝土性能影响的研究

3.2.1 石屑对于混凝土工作性能的影响

为了更好的分析石屑对于混凝土工作性能的影响，使用了石屑1、石屑2、机制砂、河砂四种细集料配制了C30 混凝土，具体配比如表3 所示。

按照表3 的配比制备混凝土，测试塌落度、扩展度、初凝时间、终凝时间等工作性能指标，结果如表4 所示。

表3 不同细集料混凝土配比（kg·m-3）

从表4 可以看出，使用石屑对于混凝土的工作性能有着不利影响，混凝土浆体的粘性加大、流动性变差，这与石屑的级配不良直接相关，其中又以石屑2 影响最为明显，与使用机制砂和河砂的混凝土相比，初始塌落度、扩展度、1 小时后塌落度、1 小时后扩展度均有较大程度下降，使用石屑1 的混凝土工作性能好于石屑2，因此从工作性能方面来看宜使用石屑1。

3.2.2 石屑对于混凝土力学性能的影响

在表3 配比的基础上，进行了不同细集料混凝土力学性能的试验，结果如表5 所示。

从表5 可以看出，，使用石屑1、石屑2、机制砂三种细集料配制的混凝土3d 抗压强度、7d 抗压强度、28d 抗压强度基本相当，但均低于使用河砂的混凝土，这与不同种类的砂的细度模数及颗粒级配有关，本试验中的河砂为级配较好的中砂，石屑1、石屑2、机制砂为粗砂，导致混凝土的强度性能有所差别，但总体上仍然满足国家标准对于C30 混凝土的性能要求。对比石屑1 与石屑2，使用石屑1 使用的混凝土强度略好于使用石屑2 配制的混凝土，从力学性能的角度宜选用石屑1。

表4 不同细集料种类混凝土的工作性能

表5 不同细集料种类混凝土的力学性能

表6 不同石屑替代比例混凝土配比（kg·m-3）

表7 不同石屑替代比例混凝土的工作性能

表8 不同石屑替代比例混凝土的力学性能

3.3 石屑最佳掺量的研究

从前面分析可知使用石屑1 配制的混凝土具有较好的工作性能及力学性能，因此选用石屑1 作为细集料，进一步的分析其替代砂的较佳比例，为此设计石屑替代砂比例分别为0%、25%、50%、75%、100%的方案，具体配比如表6 所示。

按照6 的配比配制混凝土并测试其工作性能及力学性能，结果如表7 及表8 所示。

从表7、表8 可以看出，石屑替代比例为25%时，与只使用河砂的混凝土相比较，混凝土的工作性能与力学性能均得到了一定程度提高，这可能是由于二者的级配互补使得细集料的整体级配得到了优化，从而提高了混凝土的性能。基于此试验结论，在生产过程中建议采用25%的石屑替代率，在保证混凝土质量稳定的同时，降低生产成本，取得较好的经济效益。