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石屑与特细砂复配在水泥混凝土中的应用

来源:原创论文网 添加时间:2021-09-02

  摘    要: 碎石生产过程中产生大量废弃的石屑,由于相关因素未得到充分的利用。文章通过试验探讨了石屑与特细砂复配形成混合砂在水泥混凝土中应用的可行性及其对混凝土工作性能和力学性能的影响。

  关键词 :     石屑;可行性;工作性能;力学性能;

  1、 前言

  在当前环保的高压政策形势下,许多地方相继出台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,天然砂品质不断降低且供应量不满足需求,价格持续走高,甚至出现无砂可用的现象。天然河砂的市场供应量不足使得机制砂的推广和使用迫在眉睫,然而市场机制砂质量极不满足要求[1]。目前市场大量的水洗机制砂,供应给混凝土生产企业。由于其对水资源和用地污染,水洗砂厂被依法关停,且水洗砂源头繁多,质量、数量难以控制。针对目前建筑用砂难的市场现状,通过地材质量调研,发现某厂石屑生产量大且源头稳定。石屑是生产碎石过程中产生的,由于技术水平、经济成本等因素的制约,石屑通常无法得到充分的利用[2,3],然而由于石屑的物理性能与机制砂相似,是比较适宜的代替天然砂的材料[4]。如何合理利用石屑与特细砂复配替代天然河砂配制混凝土成为新的研究应用方向。

  2 、原材料

  (1)水泥:本试验选用枞阳海螺P·O42.5,物理性能见表1。

  (2)矿物掺合料
 

石屑与特细砂复配在水泥混凝土中的应用
 

  选用安徽马钢嘉华新型建材有限公司S95矿粉,其物理性能见表2。选用淮南常华电力实业总公司Ⅱ级粉煤灰,其物理性能见表3。

  (3)粗骨料

  表1 水泥物理性能指标
表1 水泥物理性能指标

  表2 矿粉基本性能
表2 矿粉基本性能

  表3 粉煤灰基本性能
表3 粉煤灰基本性能

  表4 碎石基本性能
表4 碎石基本性能

  表5 特细砂筛分数据
表5 特细砂筛分数据

  表6 石屑筛分数据
表6 石屑筛分数据

  选用铜陵生产的5mm~25mm连续级配碎石,其基本性能见表4。

  (4)细骨料

  细骨料分为两种,一种是特细砂,筛分数据见表5,细度模数1.1,特细砂分计筛余主要集中在0.16mm级,特细砂具有平均粒径小、颗粒级配差、细度模数小、比表面积大的特点。一种是某石料厂生产石子的石屑,筛分数据见表6,5mm以上占50%以上,细度模数3.4,亚甲蓝MB值为3.5,水洗0.08mm以下占16%。

  (5)减水剂:选用合肥市庐江县明达外加剂厂生产的聚羧酸减水剂,含固量14%,减水率25%。

  3 、混凝土配合比及结果分析

  3.1、 石屑与特细砂复配制备混合砂

  为更合理地利用石屑,石屑超逊粒径计算为粗骨料量,剩余量以砂计量。石屑与特细砂不同比例复配形成混合砂,混合砂细度模数在1.8~2.4之间,级配曲线保持在Ⅱ区附近。

  表7 石屑混凝土配合比(kg/m3)
表7 石屑混凝土配合比(kg/m3)

  表8 石屑混凝土性能
表8 石屑混凝土性能

  3.2、 试验

  石屑与特细砂不同比例复配形成混合砂,5mm以上的计算为粗骨料用量,以C25、C30、C35、C40和C45混凝土为试拌强度等级进行试验,其配合比见表7,混凝土拌合物性能和力学性能见表8。

  通过表8可知:石屑混凝土拌合物初始状态和1h后状态较好,可判定此石屑混凝土可满足混凝土泵送要求。各强度等级标养试块强度也远高于设计强度,A1~A5各组标准养护龄期强度分别达到设计强度的135.6%、131.7%、129.1%、123.8%和126.4%。由于石屑包裹了大量0.08um石粉,增加了单方混凝土粉体量,需提高了外加剂组分,使混凝土和易性达到较好效果,增加了外加剂成本,可探索复配相应功能性外加剂和适当降低粉煤灰用量来降低外加剂成本。

  4 、生产应用

  公司于2019年10月已将石屑与特细砂复配形成混合砂应用生产后,通过配合比的不断优化与调整,加强对预拌混凝土全过程的质量控制,石屑混凝土生产稳定,拌合物工作性能较好,工地现场浇筑稳定。浇筑拆模后混凝土表面无裂纹,碳化深度较小,60天后回弹强度值明显高于设计强度,完全满足工程应用。单方成本节约成本6.5元,每年可节约成本140万左右。通过实践证明合理使用石屑不仅能够缓解砂石供应紧张局面,而且具有较高的经济和社会价值,应用前景较为广阔。

  5 、结论

  (1)充分利用现有稳定的石屑与特细砂复配形成混合砂,石屑中超逊粒径替代部分粗骨料,在一定浆骨比条件下,确定石屑与特细砂合理比例,生产的石屑混凝土可行、可控,经济、实用。
  (2)用石屑生产混凝土应严格把控石屑源头质量和通过大量混凝土试验验证,确保混凝土质量情况下方可投入生产。
  (3)可从机制砂调节剂和石粉应用等方面进行相关研究,探索降低外加剂用量和石粉替代部分粉煤灰等技术途径,进一步降低混凝土单方成本。

  参考文献

  [1]宋笑劣质机制砂的来源、危害及案例分析[J]商品混凝土,2020(09):23-34.
  [2]吴树敏,杨医博彭怡欣等石屑混凝土研究进展[J]建筑技术,2010(1):67-70.
  [3]石盘,唐永鹏,姚宇飞,等.石屑在混凝土中的应用研究[J].商品混凝土,2020(10):36-38.
  [4]洪锦祥,蒋林华肖玉明,等.石屑代砂混凝土试验研究[J]水利水电科技进展,2003,23(1):38-40.

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