2017-03-13 文/ 朱效榮

中國砼易購訊（4008981058）

提供產(chǎn)品：聚羧酸減水劑 提供技術(shù)：水泥、混凝土、外加劑

征集《混凝土技術(shù)》系列論文 出版叢書歡迎稿同行投稿

辛運來1,，史春和2,，張崇燕3,，張景麗4

（1．沈陽泰豐特種混凝土有限公司，遼寧沈陽110002,；2.瓦房店市廣興混凝土制造有限公司,，遼寧大連116300,；3.遼寧科隆精細化工股份有限公司,，遼寧遼陽111003；4.沈陽新世界混凝土有限公司,，遼寧沈陽 110002）

摘要：大量的試驗結(jié)果表明,，在大體積混凝土中采用石屑替代部分砂和碎石，可以提高混凝土的抗壓強度并改善混凝土的和易性,，降低早期水化熱,，同時還可以節(jié)約粉煤灰、水泥,、石材礦產(chǎn)資源,，減少環(huán)境污染和能源浪費，為綠色混凝土生產(chǎn)開辟了新的路徑,，具有環(huán)保,、節(jié)約、經(jīng)濟等多重效益,。

關(guān)鍵詞：石屑,；石粉,；大體積混凝土,；天然砂

Application of Stone ChipsinMassConcrete

XINYunlai1,SHIChunhe2,ZHANGChongyan3,ZHANGJingli4

（1.Shenyang TaifengSpecial ConcreteCo., Ltd., Liaoning Shenyang 110002; 2.Wafangdian GuangxingConcrete ProducersCo., Ltd., Liaoning Dalian 116300; 3.Liaoning KelongFine ChemicalsCo., Ltd., Liaoning Liaoyang 111003; 4. Shenyang XinshijieConcreteCo., Ltd., Liaoning Shenyang 110002）

Abstract：The experiment result shows that,by using stone chip instead of sand and crushed stonein mass concrete, the concrete strengh and concrete workabilitycanbe increased and improved, the early-age concrete hydration heat decreased, Fly ash, cement, stone resources can be saved,environmentalpollutionand power consumption also reduced.Applicationof stone chip inmass concreteopen up a new channel for green concrete, has multiple benefit, such as environmental protection, saving andeconomic benefit。

Key word：stone chip, stone-powder,mass concrete,natural sand

0引言

天然河砂是混凝土的重要組成部分,，但是隨著天然河砂資源的日益短缺及政府機關(guān)保護河流采取禁止采砂的政策,，現(xiàn)有天然河砂資源已經(jīng)難以滿足建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展的需要。因此,，必須盡快尋找出能夠替代天然河砂的材料,。

作者簡介：辛運來，（1983-）,，男,，助理工程師，主要從事商品混凝土的生產(chǎn)與研究工作,。

通訊地址：沈陽市渾南新區(qū)塔東路9-36號

石屑的來源有很多,，大部分來自于碎石生產(chǎn)過程中得到的副產(chǎn)品，這種過篩后留下的副產(chǎn)品一般為粒徑小于5mm的混合物,，很大程度上類似于人工砂的級配范疇,，所以替代天然河砂比較適宜。石屑質(zhì)地堅硬,，表面粗糙多孔,，有尖銳的棱角，其中含有大量粒徑小于0.16mm的石粉。使用石屑替代天然河砂配制混凝土已有不少單位及技術(shù)人員做過大量的試驗和探索,，但是在大體積泵送混凝土生產(chǎn)中應(yīng)用的很少,。

本研究通過大體積混凝土中使用石屑部分替代天然河砂的方法，既保證混凝土的質(zhì)量又能緩解砂子緊張的局面,，同時還能降低大體積混凝土的膠凝材料總量,，減少早期水化熱，有利于大體積混凝土施工,。

1原材料

1.1水泥

選用恒威水泥制造有限公司生產(chǎn)的恒威32.5級礦渣硅酸鹽水泥,。

1.2細骨料

采用渾河河砂，細度模量2.8,，含泥量1.2％,，表觀密度2640kg/m3，堆積密度1510kg/m3,，空隙率43％,，顆粒級配篩分曲線在Ⅱ區(qū)，屬中砂,。

1.3粗骨料

采用遼陽碎石,，粒徑5～25mm。

1.4減水泵送劑

采用沈陽聚誠科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的JC-2混凝土減水泵送劑,。

1.5粉煤灰

撫順產(chǎn)一級原狀灰,。

1.6石屑

采用遼陽金佳采石場生產(chǎn)的石屑，表觀密度2250 kg/m3,，含泥量1.8%,，石粉含量為18%，細度模數(shù)3.7,。

2混凝土配合比設(shè)計

2.1配合比試驗

為尋找出石屑的合理摻量,，我們采用一個基準配合比，通過調(diào)整石屑替代天然河砂的摻量及砂率來觀察混凝土抗壓強度及其工作性能的變化,。

通過表1,、表2可以看出，隨著石屑摻量的不斷增加,，混凝土的坍落度逐漸減小,，且坍落度經(jīng)時損失較大。這是因為隨著石屑的增加,，石屑中石粉的含量也隨之增加,，導(dǎo)致混凝土需水量大，減小了混凝土的坍落度,。

表1混凝土試驗配合比 kg/m3

表2混凝土拌合物性能試驗

石屑中的石粉屬于晶態(tài)礦物質(zhì)材料，其顆粒較細,，所以在混凝土中不僅可以發(fā)揮微粒填充效應(yīng),，同時還有形態(tài)效應(yīng)，補充混凝土中缺少的小顆粒,，增大固體表面積的比例,，從而減少泌水和離析，保持良好的粘聚性和保水性[1],。

為觀察石屑中石粉含量對混凝土和易性的影響,，我們?nèi)藶榈赝ㄟ^篩分，配制出不同石粉含量的石屑,，采用相同的配合比,，進行比較，得出：當石粉含量為12%時,，混凝土拌合物和易性較差,，微泌水；當石粉含量為18%時,，混凝土拌合物和易性明顯改善,，且易于振搗密實；當石粉含量超過25%時,，由于石粉含量太多,，減弱了骨架作用,，在膠凝材料總量不變的情況下,，過多的石粉使水泥漿強度降低，混凝土強度減小,。

經(jīng)過試配得出石屑摻量控制在40%左右為佳,，石屑中石粉含量不宜超過20%。最終確定生產(chǎn)配合比選用3#配比,。

2.2混凝土水化熱計算

為更好的探究石粉在大體積混凝土中的強度增長規(guī)律,，簡單的采用標準養(yǎng)護方法顯然是不夠的。根據(jù)大體積混凝土水化放熱規(guī)律,，我們決定采用模擬大體積混凝土內(nèi)部溫度環(huán)境進行混凝土試件的養(yǎng)護[2],。選一鐵箱置于鼓風干燥箱中，將箱中注一定量的水,，將試塊沉沒于水中,。根據(jù)混凝土水化放熱規(guī)律來調(diào)整鼓風干燥箱的溫度,。

混凝土的絕熱溫升值由下式計算：

Tmax＝

式中：Tmax混凝土絕熱最高溫升（℃）；

W膠凝材料用量,；

QO水泥水化熱,， QO＝270kJ/kg℃

C混凝土的比熱，取0.96kJ/kg℃

γ混凝土的容量,，取2400kg/m3

代入上式后： Tmax＝44.5℃

由于水泥水化熱引起的內(nèi)部實際最高溫升要比絕熱溫升低,，實際最高溫度由下式計算：

Tm＝ξTmax

式中：Tm混凝土實際溫升（℃）

ξ不同澆筑塊的降溫系數(shù)，由《混凝土工程病害與修補加固》[3]一書表1-1-17中可知,，當澆筑塊厚度為4.0m時的ξ值,，如表3所示：

表3不同齡期ξ值

將Tmax及ξ值代入上式后得出不同齡期的水化熱溫升。

從上述計算已知不同齡期混凝土中的溫升,，根據(jù)混凝土澆筑時現(xiàn)場測得入模溫度,，混凝土底板內(nèi)部溫度估算值整理為表4：

表4內(nèi)部溫度估算表 ℃

將成型后的混凝土試塊分成兩批，一批放入標養(yǎng)室進行標準養(yǎng)護,，另一批置于烘箱中的鐵箱中,，試塊要沒于水中。根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度估算值,，對混凝土試塊進行模擬實體溫度養(yǎng)護,，根據(jù)混凝土溫度估算值，每天調(diào)節(jié)烘箱溫度,，待混凝土到達60天養(yǎng)護齡期后取出測試強度并與標準養(yǎng)護試件強度對比,。最終混凝土60天抗壓強度為54.6MPa，遠遠高于標準養(yǎng)護條件下的49.7MPa,。

混凝土澆筑60天后,，觀察大體積混凝土表面無任何肉眼可見裂縫，取芯測得實體強度為52.5MPa,，取芯深度為50mm,，測得碳化值明顯小于普通混凝土的通齡期碳化值，可見石屑的摻入提高了混凝土的密實度,，減小了碳化深度,。

3混凝土施工質(zhì)量控制

3.1攪拌

石屑中含有一定量的石粉，如攪拌時間過短坍落度反映不真實,，混凝土到達現(xiàn)場后變化較大,，所以要適當延長混凝土攪拌時間，大約延長30s,，且要控制好混凝土坍落度,，如果坍落度過大，會降低混凝土骨料界面能,，增大水膠比,，影響混凝土質(zhì)量,。

3.2振搗

在確保振搗密實的情況下應(yīng)盡量縮短振搗時間，因石粉顆粒較輕,，如果過振會上浮于混凝土表面,，影響表面強度，造成局部石粉堆積造成表面“起粉”,。

3.3養(yǎng)護

由于大體積混凝土施工內(nèi)外溫差較大,，且摻合料摻入量較大，加之石粉的吸水作用很強,，雖能減少泌水現(xiàn)像,，但應(yīng)防止早期由于水分不足而形成收縮裂縫，所以應(yīng)加強早期濕養(yǎng)護,。

4石屑在混凝土應(yīng)用中的問題

石屑的產(chǎn)地及生產(chǎn)工藝都不盡相同,，所以質(zhì)量及各組分含量都有很大差異，在使用前一定要經(jīng)過大量試驗方能得出適宜的代砂率,。關(guān)于石屑對混凝土其他耐久性的一些具體影響正在進一步的研究中,。

5結(jié)論

（1）摻入適量石屑的混凝土抗壓強度比普通混凝土強度略高。由于各地石屑質(zhì)量差別較大,，使用前應(yīng)當大量試驗,，以確定最佳摻量。

（2）石粉具有吸水性,，能夠減少混凝土泌水,。

（3）調(diào)節(jié)骨料級配，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實,，節(jié)約碎石用量,，節(jié)約砂的用量，具有良好的經(jīng)濟效益,。

（4）模擬同條件養(yǎng)護的混凝土強度比標準養(yǎng)護的混凝土試件強度高出很多,，證明石粉在混凝土中具有一定的水化效應(yīng)，用石屑替代部分摻合料,，在保證混凝土強度的同時降低混凝土膠凝材料的用量,，可以降低混凝土早期水化熱,，為大體積混凝土的溫度控制提供了很好的條件,。

（5）摻入適量石屑的混凝土碳化深度較同強度等級同齡期的混凝土碳化值要小很多，證明石屑能夠提高混凝土的密實度,，降低碳化深度,。

參考文獻：

[1] 黃春文，石屑混凝土試驗研究[J].福建建材,，2007（4）:3-4.

[2] 唐明,宋東升,李連君;大體積粉煤灰混凝土實際強度的評價研究[J];混凝土;2001年12期.

[3] 韓素芳,，蔣元駒,。《混凝土工程病害與修補加固》海洋出版社,，1996年 7月.

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中國砼易購4008981058

2017-02-19

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2017-03-05

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2017-02-27