石屑石粉在水泥混凝土中的應(yīng)用
2021-07-21
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(fèi)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(nèi)試驗(yàn)，來(lái)分析不進(jìn)行篩分情況下石粉在混凝土中的應(yīng)用。
石屑石粉在水泥混凝土中的應(yīng)用
0 引言
隨著工程建設(shè)項(xiàng)目的增多、體量增大，對(duì)水泥混凝土的使用越來(lái)越大，對(duì)混凝土的原材料需求也越來(lái)越大。而現(xiàn)在石粉石屑的用途主要用于公路路基的級(jí)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(duì)0.15~4.75mm的機(jī)制砂和粒徑小于0.075mm的石粉的混合料進(jìn)行探討。
1 試驗(yàn)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(guó)華粵電臺(tái)山發(fā)電廠有限公司，F(xiàn) 類(lèi)C50以下級(jí)；③細(xì)骨料：肇慶西江河砂，細(xì)度模數(shù) 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(xù)級(jí)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(jí)配見(jiàn)表1。
2 試驗(yàn)方案
①研究在相同的標(biāo)準(zhǔn)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(duì)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(yàn)，比較減水率和28d抗壓強(qiáng)度比的變化。③通過(guò)試驗(yàn)，找出合適的石粉石屑摻量進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，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(píng)價(jià)石屑石粉在混凝土中應(yīng)用的可行性。
表1 石屑石粉顆粒級(jí)配
石屑石粉顆粒級(jí)配
備注：0.080mm、0.045mm 通過(guò)率采用篩分的篩底經(jīng)負(fù)壓篩析換算得到。
表2 石粉替代水泥膠砂試驗(yàn)配合比
石粉替代水泥膠砂試驗(yàn)配合比
備注：石粉為石屑石粉采用0.9mm 篩篩分得到。
3 試驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)處理
①依據(jù) GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢》、GB/T2419-2005《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方所示的水泥膠砂配合比，以此進(jìn)行水泥膠砂檢測(cè)、膠砂試件成型、養(yǎng)護(hù)及 28d 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。
由表3 可見(jiàn)，在石粉摻入量為5%時(shí)，流動(dòng)度、強(qiáng)度變化較小，當(dāng)石粉摻入量大于10%時(shí)，膠砂流動(dòng)度及強(qiáng)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(jié)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(duì)水泥膠砂流動(dòng)度
石粉替代水泥對(duì)水泥膠砂流動(dòng)度
②石粉替代水泥對(duì)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(dāng)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(yàn)依據(jù) GB/T8076-2008《混凝土外加劑》，基準(zhǔn)混凝土和受檢混凝土的坍落度按200±10mm 執(zhí)行，具體配合比及試驗(yàn)結(jié)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?yàn)樗囝w粒也是經(jīng)磨碎的，表面粗糙且存在一定的吸附性，相對(duì)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(qiáng)度比分析中，低摻量的石屑石粉對(duì)抗壓強(qiáng)度影響較小，摻量超過(guò)10%時(shí)，抗壓強(qiáng)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(shè)計(jì)及性能。通過(guò)對(duì)摻石屑石粉的膠砂和混凝土試驗(yàn)，基本能確定石粉石屑的較佳摻量為5%，利用這一摻量設(shè)計(jì)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(duì)比力學(xué)性能、工作性能、耐久性能，以評(píng)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(duì)減水劑的影響
石屑石粉替代水泥對(duì)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(duì)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(yàn)，其檢測(cè)結(jié)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(duì)摻加石屑石粉的混凝土進(jìn)行合理的配合比設(shè)計(jì)，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(jié)約成本，合理利用廢棄資源。
4 結(jié)論
①進(jìn)行合理的配合比設(shè)計(jì)，石屑石粉也能作為一種摻和料，應(yīng)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(shè)計(jì)，合理考慮石屑石粉的各種變化，設(shè)計(jì)不同石屑石粉含量下的配合比，就能在不進(jìn)行水洗區(qū)分的情況下將其應(yīng)用到水泥混凝土中。但配合比設(shè)計(jì)是應(yīng)當(dāng)將石屑石粉當(dāng)膠凝材料考慮，進(jìn)行減水劑的計(jì)算。
③在實(shí)際施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢測(cè)碎石中的石屑石粉含量，根據(jù)檢測(cè)結(jié)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(jié)約資源，節(jié)省成本。
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