浅析采石场废弃石屑在混凝土中的应用

浅析采石场废弃石屑在混凝土中的应用

摘要

本文总结石屑应用于混凝土的优点以及不足之处，细致全面的说明了石屑用于混凝土的可操作性，实用性以及性能优越的原因。同时分析了是学混凝土大规模应用带来的经济影响和社会影响。

关键字石屑，混凝土，力学性能，耐久性能

1.绪论

石屑是采石场在机械加工碎石的过程中产生的，开采石料用做混凝土粗集料的同时，常伴随着石屑（粒径小于10mm的颗粒）的产生。将石屑代砂使用，既可解决污染问题，又可以避免过度开采河砂对环境的破坏，经济效益也相当可观。作为采石场的固体废弃物，石屑的应用处理同粉煤灰一样，具有极其重要的意义。

石屑人工砂配置的普通混凝土在我国已经有了一定范围的使用，在普通混凝土向高强高性能混凝土发展的必然趋势下，石屑高强高性能混凝土无论从单项性能还是综合性能都将远高于普通石屑混

凝土，也更符合国家关于建筑和建筑技术“节能、绿色”的要求。本文就为后续的高强高性能混凝土研究提供了一部分的依据。

2. 石屑混凝土性能分析

2.1石屑混凝土力学性能分析

1、采用矿渣32.5水泥配制不同设计强度的混凝土，石屑混凝土7d和28d龄期的抗压强度普遍高于豆罗砂混凝土。基本上龄期在

7d的时候石屑混凝土的抗压强度就已经达到甚至超过设计强度。龄期7d时石屑混凝土的抗压强度比最多可超过豆罗砂混凝土37%，龄期28d时石屑混凝土的抗压强度比超过豆罗砂混凝土33%。

2、采用普通42.5水泥配制不同设计强度的混凝土，石屑石屑混凝土7d和28d龄期的抗压强度普遍高于豆罗砂混凝土。同样，龄期在7d的时候石屑混凝土的抗压强度就已经达到至超过设计强度。龄期7d时石屑混凝土的抗压强度比最多可超过豆罗砂混凝土61%，龄期28d时石屑混凝土的抗压强度比超过豆罗砂混凝土39%。

3、当水灰比相同时，石屑混凝土的泌水性和粘聚性都好于豆罗砂混凝土。这个现象对于设计强度较低的混凝土尤为明显，豆罗砂混凝土泌水性严重，粘聚性较差，反之，石屑混凝土的这来那个方面就好得多。但同时石屑混凝土的流动性较豆罗砂混凝土就比较差一些。

4、当石屑混凝土和豆罗砂混凝土的配合比相同时。其拌合物的差异性九明显体现出来。就泌水性和粘聚性来讲，石屑混凝土要优于豆罗砂混凝土。豆罗砂混凝土的泌水性和粘聚性不但差于石屑混凝土。塌落度的情况就正好相反。石屑混凝土粘聚性好，所以塌落度就明显比较低。

5、无论是水灰比相同，或者是配比完全相同，石屑混凝土在强度方面的优势都是无法忽视的。所有的力学实验结果表明，不论换水泥也好，换配合比也好，水灰比也好，石屑混凝土在力学性能方

面的优势不是由设计强度，配合比，水灰比等这些外因根本决定的。只要在同样的情况下，石屑混凝土的力学性能就必然会由于天然砂混凝土。

2.2耐久性分析

抗冲击试验中，石屑混凝土的试验次数几乎成为豆罗砂混凝土的两倍，提高了80%。弹性模量提高42mpa。抗渗等级提高了一个等级，这一个等级就以为着抗渗性能得到了很大的提高，换而言之，就是相同的水压下，石屑混凝土的渗水试验比豆罗砂混凝土的整整多出一个周期。

石屑混凝土的碳化深度仅为豆罗砂混凝土的93.3%，其收缩值仅为豆罗砂混凝土的80.3%，而其钢筋锈蚀的失重率也要比豆罗砂混凝土中的低1.9%。综上，石屑混凝土的耐久性较豆罗砂混凝土而言也是非常更突出的。

3.泵送石屑混凝土分析

3.1泵送混凝土

泵送混凝土即为可用混凝土泵通过管道输送拌和物的混凝土。所以要求其流动性好，骨料粒径一般不大于管径的四分之一，需加入防止混凝土拌合物在泵送管道中离析和堵塞的泵送剂，以及使混凝土拌和物能在泵压下顺利通行的外加剂，减水剂、塑化剂、加气剂以及增稠剂等均可用作泵送剂。

3.2泵送混凝土的配合比设计

根据泵送混凝土的工艺特点，确定泵送混凝土配合比设计的基本原则如下：①要保证压送后的混凝土能满足所规定的和易性、匀质性、强度及耐久性等质量要求；②根据所用材料的质量、泵的种类、输送管的直径、压送距离、气候条件、浇筑部位及浇筑方法等，经过试验确定配合比，试验包括混凝土的试配和试送；③在混凝土配合成分中，应尽量采用减水型塑化剂等化学附加剂，以降低水灰比，改善混凝土的可泵性。

1、水灰比的选择

未凝固的混凝土在输送管中流动时，必须克服管壁的摩阻力，而摩阻力的大小与混凝土的水灰比有关。随着水灰比的减小，摩阻力逐渐增大。当水灰比小于0.40后，摩阻力急剧增大。所以，确定泵送混凝土的配合比时，其水灰比不宜低于0.40。但是，水灰比过大，对摩阻力的减小并没有明显效果，反而会引起硬化后的混凝土收缩量增加，有产生裂缝的危险。因此，泵送混凝土的水灰比一般也不宜超过0.70。选择泵送混凝土的水灰比时，除考虑可泵性要求外，还必须考虑结构物对混凝土的耐久性要求。

2、砂率的选择

泵送混凝土的砂率应比一般施工方法所用混凝土的砂率高2％～5％。这主要是因为输送泵送混凝土的输送管，除直管外，尚有锥形管、弯管、软管等，当混凝土拌和物经过上述锥形管或弯管时，混凝土颗粒间的相对位置会发生变化，此时如砂浆量不足，便会产

生堵塞。而适宜地提高混凝土的砂率，对改善混凝土的可泵性是必要的，但过高的砂率不仅会引起水泥用量和用水量的增加，而且会使混凝土质量变差。因此，确定泵送混凝土配合比时，在能满足可泵性要求的前提下，应尽量以减少单位用水量为原则来选择砂率，而不能随意增加砂率。

3、混凝土的黏聚性要求按确定的配合比所拌制的混凝土应具有良好的黏聚性。如果黏聚性不良，易产生离析现象，压送过程中易发生输送管的堵塞。在施工过程中，有离析现象的混凝土不能进入混凝土输送泵受料斗，应调整其配合比，改善其黏聚性。

4.经济及其他效益分析

4.1采用石屑代替天然砂的经济效益

使用石屑和石屑粉节约水泥5%-15%，与豆罗砂相比每方可节约45元。以c30混凝土计算，每方仅石屑一项就节约了11-15元，加上节约的5%-15%的水泥，每方c30普通混凝土可净节约资金15%。目前太原市每年至少生产700多万立方米的混凝土，就以c30普通混凝土计，年节约资金至少在1.4亿人民币以上。如果考虑到使用泵送混凝土时用料量更高，则节约的资金数目更为可观。

可以看出无论是采用石屑代替天然砂，还是采用高强高性能混凝土，其各自本身的经济效益就已经十分可观。而石屑制高强高性能混凝土并不是两者简单的相加，而是经过多次试验后的优化配置。因此，该种混凝土的经济效益必然大于石屑代替天然砂制混凝土和