石屑石粉在水泥混凝土中的應用

制造水泥高耗能,粉煤灰質量不易控制,河砂資源日益匱乏,而采石行業石屑尾礦無法處理,不只浪費資源而且污染環境。但將石粉與石屑分離也是需要大量人力物力的。筆者通過一些室內試驗,來分析不進行篩分情況下石粉在混凝土中的應用。
 
石屑石粉在水泥混凝土中的應用
0 引言
 
隨著工程建設項目的增多、體量增大,對水泥混凝土的使用越來越大,對混凝土的原材料需求也越來越大。而現在石粉石屑的用途主要用于公路路基的級配碎石、路面的瀝青混凝土、水泥空心磚等行業,用量較少。而實際碎石開采過程中的大量石粉都被水泥沖走、掩埋覆蓋,若能使普通石屑石粉用于水泥混凝土,則可解決上述問題。本文主要對0.15~4.75mm的機制砂和粒徑小于0.075mm的石粉的混合料進行探討。
1 試驗用原材料
 
①水泥:江門海螺水泥有限公司,P.O42.5;②粉煤灰:神華廣東國華粵電臺山發電廠有限公司,F 類C50以下級;③細骨料:肇慶西江河砂,細度模數 MX=2.5;④粗骨料:江門大澤白水帶采石場,碎石由5~10mm、10~20 mm、16~31.5mm碎石按 20%:50%:30%比例混合而成,為5~31.5mm 連續級配,含泥量0.4%;⑤外加劑:安徽中鐵工程材料科技有限公司,RAWY101聚羧酸高性能減水劑;⑥水:廣東江門新會,飲用水;⑦石屑石粉:江門大澤白水帶,其顆粒級配見表1。
2 試驗方案
 
①研究在相同的標準條件下,過0.9mm 的石屑石粉分別以0%、5%、10%、15%、20%替代等量水泥,考察不同的石粉替代率下水泥膠砂的流動性和力學性能,以找到合適的石粉替代水泥用量。②研究過 2.36mm 的石屑石粉與水泥相比,對高性能減水劑的減水劑影響。石粉摻量按5%、10%、15%遞增來等量替代水泥,進行拌合物性能試驗,比較減水率和28d抗壓強度比的變化。③通過試驗,找出合適的石粉石屑摻量進行配合比設計,考察石屑石粉摻入后,混凝土的工作性能和力學性能、耐久性,以評價石屑石粉在混凝土中應用的可行性。
 
表1 石屑石粉顆粒級配
 
石屑石粉顆粒級配
 
備注:0.080mm、0.045mm 通過率采用篩分的篩底經負壓篩析換算得到。
 
表2 石粉替代水泥膠砂試驗配合比
 
石粉替代水泥膠砂試驗配合比
 
備注:石粉為石屑石粉采用0.9mm 篩篩分得到。
3 試驗過程及數據處理
 
①依據 GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢》、GB/T2419-2005《水泥膠砂流動度測定方所示的水泥膠砂配合比,以此進行水泥膠砂檢測、膠砂試件成型、養護及 28d 抗壓強度試驗。
 
由表3 可見,在石粉摻入量為5%時,流動度、強度變化較小,當石粉摻入量大于10%時,膠砂流動度及強度衰減快。因此石粉的摻入量不宜超過5%。過多的石粉石屑會增加骨料間的摩擦,降低膠砂流動性。同時水泥的膠結作用也會降低,畢竟石粉的活性較低。
 
表3 石粉替代水泥對水泥膠砂流動度
 
石粉替代水泥對水泥膠砂流動度
 
②石粉替代水泥對混凝土減水劑的影響。石粉的空隙較多,所以其吸附性也較大,必然會吸附減水劑作用分子。當混凝土中摻入一定量的石粉之后,就會造成減水劑的減水率變化。本次試驗依據 GB/T8076-2008《混凝土外加劑》,基準混凝土和受檢混凝土的坍落度按200±10mm 執行,具體配合比及試驗結果如表4。由表4 可見,單純采用石粉替代水泥,并不會造成減水劑的減水率降低。主要因為水泥顆粒也是經磨碎的,表面粗糙且存在一定的吸附性,相對來說,石粉的吸附性還是要比水泥低。由于石粉的吸附性較低,因此隨著石粉摻量的增加,減水劑的減水效果還會有所提高。在抗壓強度比分析中,低摻量的石屑石粉對抗壓強度影響較小,摻量超過10%時,抗壓強度下降明顯,同時混凝土保水性會有所降低,泌水增加。
 
③石屑石粉配合比設計及性能。通過對摻石屑石粉的膠砂和混凝土試驗,基本能確定石粉石屑的較佳摻量為5%,利用這一摻量設計C30混凝土配合比,將其與無石屑石粉的混凝土配合比進行對比力學性能、工作性能、耐久性能,以評價石屑石粉用于混凝土的適用性。普通C30混凝土及摻石屑石粉配合比如表5。
 
表4 石屑石粉替代水泥對減水劑的影響
 
石屑石粉替代水泥對減水劑的影響
 
備注:石屑石粉經2.36mm篩過篩得到。
 
表5 石屑石粉用于水泥混凝土的配合比
 
石屑石粉用于水泥混凝土的配合比
 
對以上配合比進行主要拌合物性能、力學性能和耐久性能試驗,其檢測結果如表6。
 
表6 摻石屑石粉混凝土的性能
 
摻石屑石粉混凝土的性能
 
由表 6 可見,對摻加石屑石粉的混凝土進行合理的配合比設計,能在保證混凝土施工性能、力學性能、耐久性能的情況下,節約成本,合理利用廢棄資源。
4 結論
 
①進行合理的配合比設計,石屑石粉也能作為一種摻和料,應用于水泥混凝土中。
 
②碎石中的石屑石粉,其組份和本文所述石屑石粉類似。因此,只要在配合比設計,合理考慮石屑石粉的各種變化,設計不同石屑石粉含量下的配合比,就能在不進行水洗區分的情況下將其應用到水泥混凝土中。但配合比設計是應當將石屑石粉當膠凝材料考慮,進行減水劑的計算。
 
③在實際施工時應嚴格檢測碎石中的石屑石粉含量,根據檢測結果選用不同的配合比施工。這樣既能保證施工質量,亦可節約資源,節省成本。

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