石屑混凝土的研究與應(yīng)用
摘 要：本文闡述了石屑的物理及化學(xué)性能，對石屑混凝土進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并在生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：石屑；石粉；石屑混凝土；最佳配合比
石屑是采石場在機(jī)械加工碎石的過程中，產(chǎn)生20 %左右的粒徑為0. 16～5. 00 mm 細(xì)屑石屑。經(jīng)篩余出來的石料副產(chǎn)品，它作為石料場的廢棄堆積物，既占用場地又污染環(huán)境， 因此研究探索石屑混凝土的應(yīng)用具有很高的社會價值。同時，因?yàn)槭嫉膬r格比砂的價格低，因此我單位用石屑代砂生產(chǎn)鋼筋混凝土排水管，為我單位取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
1 石屑的物理及化學(xué)性質(zhì)
石屑混凝土的細(xì)骨料由不同粒徑的石屑顆粒組成的：
(1) 石屑：粒級 0. 16～5. 00 mm
(2) 石粉：粒級 < 0. 16 mm
石屑試樣的物理指標(biāo)見表1。
石屑與砂相比其質(zhì)地堅(jiān)硬、表面粗糙、有尖銳棱角、粘結(jié)性能良好等特點(diǎn)，且含有粒徑小于0. 16 mm 的石粉，其物理性能與人工中砂相比見表2。
從表2 看出，石屑空隙率小于砂，說明石屑的顆粒級配好于砂，石屑的表觀密度大于砂，說明砂骨料疏松多孔，吸水率大，其強(qiáng)度低于石屑。石屑的化學(xué)成分見表3。
表3 石屑的化學(xué)成分 P%
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成份 |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
Cl- |
S 化物 |
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含量 |
8. 24 |
1. 01 |
0. 53 |
36. 54 |
11. 48 |
0. 01 |
0. 42 |
從表3 可以看出，石屑中主要化學(xué)成份為SiO2 、CaO、Al2O3 和MgO 等。
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
以石屑取代中砂量的30 %、40 %、50 %、60 %、80 %、100 % 進(jìn)行試驗(yàn)，在水灰比相同及坍落度相同的情況下，配置C30 ， 以考察石屑混凝土的不同性能，與普通混凝土相對比，試驗(yàn)
結(jié)果見表4。
表4 表明石屑混凝土強(qiáng)度均高于普通混凝土的強(qiáng)度，而50%摻量的配合比為最佳配合比，提高性能最明顯。
3 工程應(yīng)用
經(jīng)過系統(tǒng)試驗(yàn)研究后，將50 %摻量的混凝土配合比應(yīng)用于鋼筋混凝土排水管的生產(chǎn)。C30 石屑混凝土的配合比及混凝土強(qiáng)度見表5。
用石屑混凝土生產(chǎn)鋼筋混凝土排水管的材料選擇:
(1) 水泥：撫順?biāo)?/a>股份有限公司生產(chǎn)的普通硅酸鹽42. 5 級水泥。
(2) 粗骨料：碎石5～20 mm(產(chǎn)地:哈達(dá)碎石場) 。
(3) 細(xì)骨料石屑： 粒徑小于5 mm ( 石粉含量不超過25 %) 。
(4) 中砂：撫順市渾河中砂，細(xì)度模數(shù)2. 8。
(5) 外加劑：UNF5 天津高效減水劑。
(6) 水：飲用水。
4 石屑混凝土對產(chǎn)品性能的改善
4. 1 提高和易性和抗?jié)B性
以石屑取代中砂摻量為50 %的石屑混凝土生產(chǎn)鋼筋混凝土排水管，由于石屑中含有一定量的石粉微粒，使得石屑混凝土具有很好的保水性，易于振搗成型，粘聚性強(qiáng)，和易性好。石粉微粒填實(shí)了混凝土中的孔隙，增強(qiáng)了水泥與骨料間的密實(shí)性，從而提高了混凝土的抗?jié)B性能達(dá)1 倍以上。
4. 2 提高混凝土的強(qiáng)度
石屑質(zhì)地堅(jiān)硬，表面粗糙，有尖銳棱角，與水泥的粘結(jié)性能好，石屑的顆粒級配好于砂，表觀密度大于砂，石屑混凝土的強(qiáng)度高于普通混凝土。石粉中含有大量的SiO2 、CaO、Al2O3 等化學(xué)成分，在水泥水化的過程中，易形成堅(jiān)硬的鋁硅酸鈣和碳酸氫鈣，從而提高混凝土的強(qiáng)度。
4. 3 收縮性能
由于用石屑取代50 %的細(xì)骨料，石粉微粒填實(shí)了混凝土中的孔隙，增強(qiáng)了水泥與骨料間的密實(shí)性，在水泥水化的過程中，形成堅(jiān)硬的鋁硅酸鈣和碳酸氫鈣，改善了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，克服了砂子收縮性大的特點(diǎn)，從批量生產(chǎn)的鋼筋混凝土的排水管外觀質(zhì)量上看，混凝土硬化后未出現(xiàn)收縮裂紋。
5 生產(chǎn)中注意的幾個問題
(1) 應(yīng)延長石屑混凝土的攪拌時間，并縮短振搗成型的時間。
(2) 自然養(yǎng)護(hù)時，應(yīng)加強(qiáng)早期潮濕環(huán)境下的養(yǎng)護(hù)，特別是采用礦渣水泥的混凝土，蒸汽養(yǎng)護(hù)前適當(dāng)控制靜停時間，并嚴(yán)格掌握升溫與降溫時間。
(3) 石粉含量過多，會使混凝土拌合物過于干稠，阻礙水泥與骨料顆粒表面的粘結(jié)，使混凝土強(qiáng)度降低，早期收縮增大，因此石粉在石屑中的含量不應(yīng)超過25 %。
6 結(jié)論
石屑代砂在鋼筋混凝土排水管的生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用， 現(xiàn)已批量生產(chǎn)，給我單位創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且還具有一定的環(huán)境效益和社會效益。因此，石屑具有很高的推廣使用價值。
〔作者簡介〕郭偉(1968 - ) ，男，工程師，土建結(jié)構(gòu)專業(yè)
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