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石屑石粉在水泥混凝土中的应用

发布日期:2019-05-09   浏览次数:

石屑石粉在水泥混凝土中的应用

胡昌元

 

摘要:制造水泥高耗能,粉煤灰质量不易控制,河砂资源日益匮乏,而采石行业石屑尾矿无法处理,不只浪费资源而且污染环境。但将石粉与石屑分离也是需要大量人力物力的。笔者通过一些室内试验,来分析不进行筛分情况下石粉在混凝土中的应用。

0 引言

随着工程建设项目的增多、体量增大,对水泥混凝土的使用越来越大,对混凝土的原材料需求也越来越大。而现在石粉石屑的用途主要用于公路路基的级配碎石、路面的沥青混凝土、水泥空心砖等行业,用量较少。而实际碎石开采过程中的大量石粉都被水泥冲走、掩埋覆盖,若能使普通石屑石粉用于水泥混凝土,则可解决上述问题。本文主要对0.15~4.75mm的机制砂和粒径小于0.075mm的石粉的混合料进行探讨。

1 试验用原材料

①水泥:江门海螺水泥有限公司,P.O42.5;②粉煤灰:神华广东国华粤电台山发电厂有限公司,F 类C50以下级;③细骨料:肇庆西江河砂,细度模数 MX=2.5;④粗骨料:江门大泽白水带采石场,碎石由5~10mm、10~20 mm、16~31.5mm碎石按 20%:50%:30%比例混合而成,为5~31.5mm 连续级配,含泥量0.4%;⑤外加剂:安徽中铁工程材料科技有限公司,RAWY101聚羧酸高性能减水剂;⑥水:广东江门新会,饮用水;⑦石屑石粉:江门大泽白水带,其颗粒级配见表1。

2 试验方案

①研究在相同的标准条件下,过0.9mm 的石屑石粉分别以0%、5%、10%、15%、20%替代等量水泥,考察不同的石粉替代率下水泥胶砂的流动性和力学性能,以找到合适的石粉替代水泥用量。②研究过 2.36mm 的石屑石粉与水泥相比,对高性能减水剂的减水剂影响。石粉掺量按5%、10%、15%递增来等量替代水泥,进行拌合物性能试验,比较减水率和28d抗压强度比的变化。③通过试验,找出合适的石粉石屑掺量进行配合比设计,考察石屑石粉掺入后,混凝土的工作性能和力学性能、耐久性,以评价石屑石粉在混凝土中应用的可行性。

表1 石屑石粉颗粒级配


 

备注:0.080mm、0.045mm 通过率采用筛分的筛底经负压筛析换算得到。

表2 石粉替代水泥胶砂试验配合比


 

备注:石粉为石屑石粉采用0.9mm 筛筛分得到。

3 试验过程及数据处理

①依据 GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检》、GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方所示的水泥胶砂配合比,以此进行水泥胶砂检测、胶砂试件成型、养护及 28d 抗压强度试验。

由表3 可见,在石粉掺入量为5%时,流动度、强度变化较小,当石粉掺入量大于10%时,胶砂流动度及强度衰减快。因此石粉的掺入量不宜超过5%。过多的石粉石屑会增加骨料间的摩擦,降低胶砂流动性。同时水泥的胶结作用也会降低,毕竟石粉的活性较低。

表3 石粉替代水泥对水泥胶砂流动度


 

②石粉替代水泥对混凝土减水剂的影响。石粉的空隙较多,所以其吸附性也较大,必然会吸附减水剂作用分子。当混凝土中掺入一定量的石粉之后,就会造成减水剂的减水率变化。本次试验依据 GB/T8076-2008《混凝土外加剂》,基准混凝土和受检混凝土的坍落度按200±10mm 执行,具体配合比及试验结果如表4。由表4 可见,单纯采用石粉替代水泥,并不会造成减水剂的减水率降低。主要因为水泥颗粒也是经磨碎的,表面粗糙且存在一定的吸附性,相对来说,石粉的吸附性还是要比水泥低。由于石粉的吸附性较低,因此随着石粉掺量的增加,减水剂的减水效果还会有所提高。在抗压强度比分析中,低掺量的石屑石粉对抗压强度影响较小,掺量超过10%时,抗压强度下降明显,同时混凝土保水性会有所降低,泌水增加。

③石屑石粉配合比设计及性能。通过对掺石屑石粉的胶砂和混凝土试验,基本能确定石粉石屑的最佳掺量为5%,利用这一掺量设计C30混凝土配合比,将其与无石屑石粉的混凝土配合比进行对比力学性能、工作性能、耐久性能,以评价石屑石粉用于混凝土的适用性。普通C30混凝土及掺石屑石粉配合比如表5。

表4 石屑石粉替代水泥对减水剂的影响


 

备注:石屑石粉经2.36mm筛过筛得到。

表5 石屑石粉用于水泥混凝土的配合比


 

对以上配合比进行主要拌合物性能、力学性能和耐久性能试验,其检测结果如表6。

表6 掺石屑石粉混凝土的性能


 

由表 6 可见,对掺加石屑石粉的混凝土进行合理的配合比设计,能在保证混凝土施工性能、力学性能、耐久性能的情况下,节约成本,合理利用废弃资源。

4 结论

①进行合理的配合比设计,石屑石粉也能作为一种掺和料,应用于水泥混凝土中。

②碎石中的石屑石粉,其组份和本文所述石屑石粉类似。因此,只要在配合比设计,合理考虑石屑石粉的各种变化,设计不同石屑石粉含量下的配合比,就能在不进行水洗区分的情况下将其应用到水泥混凝土中。但配合比设计是应当将石屑石粉当胶凝材料考虑,进行减水剂的计算。

③在实际施工时应严格检测碎石中的石屑石粉含量,根据检测结果选用不同的配合比施工。这样既能保证施工质量,亦可节约资源,节省成本。

来源:中国知网

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中国砂石协会

2019年05月09日