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(zhì)量不易控制,河砂資源日益匱乏,而采石行業(yè)石屑尾礦無(wú)法處理,不只浪費資源而且污染環(huán)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(guò)一些室內試驗,來(lái)分析不進(jìn)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(zhù)工程建設項目的增多、體量增大,對水泥混凝土的使用越來(lái)越大,對混凝土的原材料需求也越來(lái)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(yè),用量較少。而實(shí)際碎石開(kāi)采過(guò)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(wèn)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(jìn)行探討。
1 試驗用原材料
①水泥:江門(mén)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(fā)電廠(chǎng)有限公司,F 類(lèi)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(mén)大澤白水帶采石場(chǎng),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(mén)新會(huì ),飲用水;⑦石屑石粉:江門(mén)大澤白水帶,其顆粒級配見(jiàn)表1。
2 試驗方案
①研究在相同的標準條件下,過(guò)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(dòng)性和力學(xué)性能,以找到合適的石粉替代水泥用量。②研究過(guò) 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(lái)等量替代水泥,進(jìn)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(guò)試驗,找出合適的石粉石屑摻量進(jìn)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(xué)性能、耐久性,以評價(jià)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(guò)率采用篩分的篩底經(jīng)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(guò)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(dòng)度測定方所示的水泥膠砂配合比,以此進(jìn)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(jiàn),在石粉摻入量為5%時(shí),流動(dòng)度、強度變化較小,當石粉摻入量大于10%時(shí),膠砂流動(dòng)度及強度衰減快。因此石粉的摻入量不宜超過(guò)5%。過(guò)多的石粉石屑會(huì )增加骨料間的摩擦,降低膠砂流動(dòng)性。同時(shí)水泥的膠結作用也會(huì )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(dòng)度
石粉替代水泥對水泥膠砂流動(dòng)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(huì )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(huì )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(jiàn),單純采用石粉替代水泥,并不會(huì )造成減水劑的減水率降低。主要因為水泥顆粒也是經(jīng)磨碎的,表面粗糙且存在一定的吸附性,相對來(lái)說(shuō),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(zhù)石粉摻量的增加,減水劑的減水效果還會(huì )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(guò)10%時(shí),抗壓強度下降明顯,同時(shí)混凝土保水性會(huì )有所降低,泌水增加。
③石屑石粉配合比設計及性能。通過(guò)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(wú)石屑石粉的混凝土配合比進(jìn)行對比力學(xué)性能、工作性能、耐久性能,以評價(jià)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(jīng)2.36mm篩過(guò)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(jìn)行主要拌合物性能、力學(xué)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(jiàn),對摻加石屑石粉的混凝土進(jìn)行合理的配合比設計,能在保證混凝土施工性能、力學(xué)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(jìn)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(lèi)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(jìn)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(jìn)行減水劑的計算。
③在實(shí)際施工時(shí)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(zhì)量,亦可節約資源,節省成本。