水泥混凝土掺入石屑石粉的性能实验研究

　　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。
　　
　　关键词：石屑石粉； 混凝土； 水泥； 性能对比；
　　
　　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.O 42.5; （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、16~31.5 mm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。
　　
　　3 试验过程及数据处理
　　
　　（1） 依据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法 （ISO法） 》、GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》， 按照表2所示的水泥胶砂配合比， 以此进行水泥胶砂的拌制、流动性检测、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[1].同时水泥的胶结作用也会降低， 毕竟石粉的活性较低。
　　 　　 　　
　　（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[2].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].
　　 　　 　　
　　（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.
　　 　　 　　 　　 　　 　　
　　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。
　　
　　参考文献
　　
　　[1]王岩， 史春亮， 王薇。石屑在商品混凝土中的应用。
　　[2]马保国， 杨虎， 谭洪波， 严敏。黏土和石粉含量对聚羧酸减水剂的影响研究。
　　[3]陈卓利。石粉对混凝土性能影响的试验研究。