石屑與天然細砂搭配在商品混凝土中的試驗研究

陳仕文

【關鍵詞】本文根據石屑棱角多、0.315mm以下顆粒少、含粉量較大、配制的混凝土流動性差，不利于泵送的特點，設計和研究了石屑和細砂復合配制泵送混凝土的優化方案，以及復合砂混凝土和易性和抗壓強度的影響。試驗結果表明：在水泥摻量一定且石屑和細砂的比例為1∶1時，混凝土的和易性良好、抗壓強度最高，坍落度經時損失小，適用于商品混凝土生產。

【關鍵詞】天然細砂；石屑；混凝土

0 前言

目前商品混凝土已成為現代建筑工程用量最大的建筑材料，其發揮著其他材料無法替代的功能和作用。天然砂是其中重要的組成部分之一，但由于對環保要求的不斷提高，許多河流已經實行限采或禁采天然砂，天然砂的要求已逐漸不能滿足工程建設的需要，混凝土用砂供需矛盾日益突出。另一方面，生產碎石時所產生的大量石屑（粒徑小于10mm的顆粒），不僅占用土地、塵污染嚴重，而且造成資源的大量浪費。如能將石屑代砂用于配制商品混凝土，不但能避免過度開采天然砂對環境的破壞，而且還能解決石屑堆放和污染的問題，有利于和諧社會的發展。此外，從經濟效益的角度上看，天然砂資源少價格高，石屑作為碎石的副產品價格低廉，但如果單用石屑配制混凝土，由于石屑本身的粗糙性和針片狀性，混凝土比較容易泌水離析，很難滿足其工作性要求，也不符合JGJ/T10《混凝土泵送施工技術規程》的規定；若用石屑與天然細砂按一定比例混合配制成復合砂，既解決了石屑的缺點，又可機動調整復合砂細度模數以滿足泵送混凝土的工作性要求。

以我公司自用石場為例，每噸碎石約產生0.2噸石屑，以此計算，年生產碎石50萬噸約生成石屑10萬噸，如此大量的石屑利用價值甚低，為了避免大量占用土地資源，僅以幾元每噸的低價處理。如果能加以利用，經濟效益相當顯著。因此，開展石屑代砂混凝土的研究與應用勢在必行。

1 試驗研究

1.1 試驗方案

石屑與天然粗砂相比，具有表面粗糙、針片狀多、粘結性能好、成本低的特點。其顆粒級配與天然粗砂顆粒級配對比見表1，其與粗砂的物理性能指標對比見表2。

表1 石屑與天然粗砂顆粒級配對比

表2 石屑和粗砂的物理性能指標對比

由表1、表2對比可知，石屑與天然粗砂級配相似，但是石屑與天然粗砂相比，棱角多、0.315mm以下顆粒少、含粉量較大、如果單獨使用配制的混凝土流動性差，不利于商品混凝土的泵送。但可以考慮用石屑代替天然粗砂，與天然細砂以一定的比例搭配，配制以泵送為目標的商品混凝土。

1.2 試驗原材料情況

1）水泥：江門海螺水泥有限公司生產的海螺牌P.II42.5R水泥，樣品的物理性能指標見表3；

2）粉煤灰：珠海電廠II級粉煤灰，細度20.4%，需水量100%，燒失量3.7%；

3）粗骨料：中山市連通石場5～25mm連續級配機碎石；

4）細骨料：天然細砂，細度模數1.8；石屑：細度模數3.3，小于0.15mm約占14%，小于0.075mm約占9%；

5）外加劑：中山市中天建材廠FDN-2高效緩凝減水劑，減水率15%。

表3 水泥的物理性能

1.3 試驗依據

1）拌和物工作性：按《普通混凝土拌和物性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002）；

2）抗壓強度：按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002），抗壓試模尺寸為150mm×150mm×150mm立方體，每組6塊，分別測7d和28d的抗壓強度。

1.4 試配原始數據表4

表4 復合砂配合比

表5 復合砂混凝土試驗工作性及試驗結果

1.5 結果分析

石屑和細砂之間存在著一個最佳比例，在這個最佳比例范圍內，混凝土的拌和物不但具有較好的工作性，而且硬化后還具有較高的抗壓強度和抗滲能力。其原因可以解釋為：石屑中的適量石粉在混凝土中起到了一種惰性摻和料的作用，能夠改善混凝土的和易性，增加混凝土拌和物的稠度，有利于泵送；粗糙多棱角的石屑顆粒在砂漿中起著骨架的作用，限制了水泥石的變形及骨料顆粒的滑動；石屑與水泥石有良好的黏結界面，使界面空隙少，減少了應力集中；復合砂空隙率降低，密實度提高。由表5中可以看出，當石屑與細砂的比例為1：1時，混凝土坍落度損失不大，工作性能好，28天抗壓強度最高。

另一方面，石屑中含有的較多的石粉，其吸水率較高，比表面積大，會吸附較多的水泥漿體，主要表現為混凝土需水量偏大和混凝土的坍落度經時損失較大，流動性比普通混凝土差。但是只要通過合適的高效減水劑和配合比優選，以及石屑中石粉含量的控制，石屑混凝土的坍落度經時損失是可以控制在商品混凝土生產允許水平的。

從經濟角度上看，河砂的價格一般為45元/噸，石屑為自用石場副產品不需要費用。因此，每立方復合砂混凝土的價格比河砂混凝土的價格要低15～20元左右。隨著人們對環境保護意識的不斷增強，未來河砂的價格勢必會逐漸上漲，因此采用石屑配制混凝土的經濟優勢將更加顯著。

3 結論

1）根據石屑棱角多、0.315mm以下顆粒少、含粉量較大、配制的混凝土流動性差，不利用于泵送的缺點，設計了石屑和細砂復合配制泵送混凝土的優化方案，解決了石屑混凝土可泵性差，易堵管的技術難題。

2）使用石屑和細砂混合復配砂，最佳比例在1：1左右，在這個最佳比例范圍內，混凝土的拌和物不但具有較好的工作性，而且硬化后還具有較高的抗壓強度。

3）復合砂混凝土中摻入適合的高效減水劑可以很好的解決石屑中石粉導致的坍落度經時損失大的問題。

4）使用石屑與天然細砂搭配配制的混凝土具有顯著的經濟效益。

【參考文獻】

[1]劉娟紅，李政，王俊杰，張衛煒.機制砂與天然細砂混摻配制高性能混凝土耐久性的研究[J].新型建筑材料，2006（7）：5-7.

[2]李建，謝友均，劉寶舉，等.石屑代砂混凝土力學性能研究[J].混凝土，2001，（7）：7-11.

[3]吳明威，付兆崗，李鐵翔.機制砂中石粉含量對混凝土性能影響的試驗研究[J].鐵道建筑技術，2000（4）：46-49.

[責任編輯：薛俊歌]

【關鍵詞】本文根據石屑棱角多、0.315mm以下顆粒少、含粉量較大、配制的混凝土流動性差，不利于泵送的特點，設計和研究了石屑和細砂復合配制泵送混凝土的優化方案，以及復合砂混凝土和易性和抗壓強度的影響。試驗結果表明：在水泥摻量一定且石屑和細砂的比例為1∶1時，混凝土的和易性良好、抗壓強度最高，坍落度經時損失小，適用于商品混凝土生產。

【關鍵詞】天然細砂；石屑；混凝土

0 前言

目前商品混凝土已成為現代建筑工程用量最大的建筑材料，其發揮著其他材料無法替代的功能和作用。天然砂是其中重要的組成部分之一，但由于對環保要求的不斷提高，許多河流已經實行限采或禁采天然砂，天然砂的要求已逐漸不能滿足工程建設的需要，混凝土用砂供需矛盾日益突出。另一方面，生產碎石時所產生的大量石屑（粒徑小于10mm的顆粒），不僅占用土地、塵污染嚴重，而且造成資源的大量浪費。如能將石屑代砂用于配制商品混凝土，不但能避免過度開采天然砂對環境的破壞，而且還能解決石屑堆放和污染的問題，有利于和諧社會的發展。此外，從經濟效益的角度上看，天然砂資源少價格高，石屑作為碎石的副產品價格低廉，但如果單用石屑配制混凝土，由于石屑本身的粗糙性和針片狀性，混凝土比較容易泌水離析，很難滿足其工作性要求，也不符合JGJ/T10《混凝土泵送施工技術規程》的規定；若用石屑與天然細砂按一定比例混合配制成復合砂，既解決了石屑的缺點，又可機動調整復合砂細度模數以滿足泵送混凝土的工作性要求。

以我公司自用石場為例，每噸碎石約產生0.2噸石屑，以此計算，年生產碎石50萬噸約生成石屑10萬噸，如此大量的石屑利用價值甚低，為了避免大量占用土地資源，僅以幾元每噸的低價處理。如果能加以利用，經濟效益相當顯著。因此，開展石屑代砂混凝土的研究與應用勢在必行。

1 試驗研究

1.1 試驗方案

石屑與天然粗砂相比，具有表面粗糙、針片狀多、粘結性能好、成本低的特點。其顆粒級配與天然粗砂顆粒級配對比見表1，其與粗砂的物理性能指標對比見表2。

表1 石屑與天然粗砂顆粒級配對比

表2 石屑和粗砂的物理性能指標對比

由表1、表2對比可知，石屑與天然粗砂級配相似，但是石屑與天然粗砂相比，棱角多、0.315mm以下顆粒少、含粉量較大、如果單獨使用配制的混凝土流動性差，不利于商品混凝土的泵送。但可以考慮用石屑代替天然粗砂，與天然細砂以一定的比例搭配，配制以泵送為目標的商品混凝土。

1.2 試驗原材料情況

1）水泥：江門海螺水泥有限公司生產的海螺牌P.II42.5R水泥，樣品的物理性能指標見表3；

2）粉煤灰：珠海電廠II級粉煤灰，細度20.4%，需水量100%，燒失量3.7%；

3）粗骨料：中山市連通石場5～25mm連續級配機碎石；

4）細骨料：天然細砂，細度模數1.8；石屑：細度模數3.3，小于0.15mm約占14%，小于0.075mm約占9%；

5）外加劑：中山市中天建材廠FDN-2高效緩凝減水劑，減水率15%。

表3 水泥的物理性能

1.3 試驗依據

1）拌和物工作性：按《普通混凝土拌和物性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002）；

2）抗壓強度：按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002），抗壓試模尺寸為150mm×150mm×150mm立方體，每組6塊，分別測7d和28d的抗壓強度。

1.4 試配原始數據表4

表4 復合砂配合比

表5 復合砂混凝土試驗工作性及試驗結果

1.5 結果分析

石屑和細砂之間存在著一個最佳比例，在這個最佳比例范圍內，混凝土的拌和物不但具有較好的工作性，而且硬化后還具有較高的抗壓強度和抗滲能力。其原因可以解釋為：石屑中的適量石粉在混凝土中起到了一種惰性摻和料的作用，能夠改善混凝土的和易性，增加混凝土拌和物的稠度，有利于泵送；粗糙多棱角的石屑顆粒在砂漿中起著骨架的作用，限制了水泥石的變形及骨料顆粒的滑動；石屑與水泥石有良好的黏結界面，使界面空隙少，減少了應力集中；復合砂空隙率降低，密實度提高。由表5中可以看出，當石屑與細砂的比例為1：1時，混凝土坍落度損失不大，工作性能好，28天抗壓強度最高。

另一方面，石屑中含有的較多的石粉，其吸水率較高，比表面積大，會吸附較多的水泥漿體，主要表現為混凝土需水量偏大和混凝土的坍落度經時損失較大，流動性比普通混凝土差。但是只要通過合適的高效減水劑和配合比優選，以及石屑中石粉含量的控制，石屑混凝土的坍落度經時損失是可以控制在商品混凝土生產允許水平的。

從經濟角度上看，河砂的價格一般為45元/噸，石屑為自用石場副產品不需要費用。因此，每立方復合砂混凝土的價格比河砂混凝土的價格要低15～20元左右。隨著人們對環境保護意識的不斷增強，未來河砂的價格勢必會逐漸上漲，因此采用石屑配制混凝土的經濟優勢將更加顯著。

3 結論

1）根據石屑棱角多、0.315mm以下顆粒少、含粉量較大、配制的混凝土流動性差，不利用于泵送的缺點，設計了石屑和細砂復合配制泵送混凝土的優化方案，解決了石屑混凝土可泵性差，易堵管的技術難題。

2）使用石屑和細砂混合復配砂，最佳比例在1：1左右，在這個最佳比例范圍內，混凝土的拌和物不但具有較好的工作性，而且硬化后還具有較高的抗壓強度。

3）復合砂混凝土中摻入適合的高效減水劑可以很好的解決石屑中石粉導致的坍落度經時損失大的問題。

4）使用石屑與天然細砂搭配配制的混凝土具有顯著的經濟效益。

【參考文獻】

[1]劉娟紅，李政，王俊杰，張衛煒.機制砂與天然細砂混摻配制高性能混凝土耐久性的研究[J].新型建筑材料，2006（7）：5-7.

[2]李建，謝友均，劉寶舉，等.石屑代砂混凝土力學性能研究[J].混凝土，2001，（7）：7-11.

[3]吳明威，付兆崗，李鐵翔.機制砂中石粉含量對混凝土性能影響的試驗研究[J].鐵道建筑技術，2000（4）：46-49.

[責任編輯：薛俊歌]

【關鍵詞】本文根據石屑棱角多、0.315mm以下顆粒少、含粉量較大、配制的混凝土流動性差，不利于泵送的特點，設計和研究了石屑和細砂復合配制泵送混凝土的優化方案，以及復合砂混凝土和易性和抗壓強度的影響。試驗結果表明：在水泥摻量一定且石屑和細砂的比例為1∶1時，混凝土的和易性良好、抗壓強度最高，坍落度經時損失小，適用于商品混凝土生產。

【關鍵詞】天然細砂；石屑；混凝土

0 前言

目前商品混凝土已成為現代建筑工程用量最大的建筑材料，其發揮著其他材料無法替代的功能和作用。天然砂是其中重要的組成部分之一，但由于對環保要求的不斷提高，許多河流已經實行限采或禁采天然砂，天然砂的要求已逐漸不能滿足工程建設的需要，混凝土用砂供需矛盾日益突出。另一方面，生產碎石時所產生的大量石屑（粒徑小于10mm的顆粒），不僅占用土地、塵污染嚴重，而且造成資源的大量浪費。如能將石屑代砂用于配制商品混凝土，不但能避免過度開采天然砂對環境的破壞，而且還能解決石屑堆放和污染的問題，有利于和諧社會的發展。此外，從經濟效益的角度上看，天然砂資源少價格高，石屑作為碎石的副產品價格低廉，但如果單用石屑配制混凝土，由于石屑本身的粗糙性和針片狀性，混凝土比較容易泌水離析，很難滿足其工作性要求，也不符合JGJ/T10《混凝土泵送施工技術規程》的規定；若用石屑與天然細砂按一定比例混合配制成復合砂，既解決了石屑的缺點，又可機動調整復合砂細度模數以滿足泵送混凝土的工作性要求。

以我公司自用石場為例，每噸碎石約產生0.2噸石屑，以此計算，年生產碎石50萬噸約生成石屑10萬噸，如此大量的石屑利用價值甚低，為了避免大量占用土地資源，僅以幾元每噸的低價處理。如果能加以利用，經濟效益相當顯著。因此，開展石屑代砂混凝土的研究與應用勢在必行。

1 試驗研究

1.1 試驗方案

石屑與天然粗砂相比，具有表面粗糙、針片狀多、粘結性能好、成本低的特點。其顆粒級配與天然粗砂顆粒級配對比見表1，其與粗砂的物理性能指標對比見表2。

表1 石屑與天然粗砂顆粒級配對比

表2 石屑和粗砂的物理性能指標對比

由表1、表2對比可知，石屑與天然粗砂級配相似，但是石屑與天然粗砂相比，棱角多、0.315mm以下顆粒少、含粉量較大、如果單獨使用配制的混凝土流動性差，不利于商品混凝土的泵送。但可以考慮用石屑代替天然粗砂，與天然細砂以一定的比例搭配，配制以泵送為目標的商品混凝土。

1.2 試驗原材料情況

1）水泥：江門海螺水泥有限公司生產的海螺牌P.II42.5R水泥，樣品的物理性能指標見表3；

2）粉煤灰：珠海電廠II級粉煤灰，細度20.4%，需水量100%，燒失量3.7%；

3）粗骨料：中山市連通石場5～25mm連續級配機碎石；

4）細骨料：天然細砂，細度模數1.8；石屑：細度模數3.3，小于0.15mm約占14%，小于0.075mm約占9%；

5）外加劑：中山市中天建材廠FDN-2高效緩凝減水劑，減水率15%。

表3 水泥的物理性能

1.3 試驗依據

1）拌和物工作性：按《普通混凝土拌和物性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002）；

2）抗壓強度：按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002），抗壓試模尺寸為150mm×150mm×150mm立方體，每組6塊，分別測7d和28d的抗壓強度。

1.4 試配原始數據表4

表4 復合砂配合比

表5 復合砂混凝土試驗工作性及試驗結果

1.5 結果分析

石屑和細砂之間存在著一個最佳比例，在這個最佳比例范圍內，混凝土的拌和物不但具有較好的工作性，而且硬化后還具有較高的抗壓強度和抗滲能力。其原因可以解釋為：石屑中的適量石粉在混凝土中起到了一種惰性摻和料的作用，能夠改善混凝土的和易性，增加混凝土拌和物的稠度，有利于泵送；粗糙多棱角的石屑顆粒在砂漿中起著骨架的作用，限制了水泥石的變形及骨料顆粒的滑動；石屑與水泥石有良好的黏結界面，使界面空隙少，減少了應力集中；復合砂空隙率降低，密實度提高。由表5中可以看出，當石屑與細砂的比例為1：1時，混凝土坍落度損失不大，工作性能好，28天抗壓強度最高。

另一方面，石屑中含有的較多的石粉，其吸水率較高，比表面積大，會吸附較多的水泥漿體，主要表現為混凝土需水量偏大和混凝土的坍落度經時損失較大，流動性比普通混凝土差。但是只要通過合適的高效減水劑和配合比優選，以及石屑中石粉含量的控制，石屑混凝土的坍落度經時損失是可以控制在商品混凝土生產允許水平的。

從經濟角度上看，河砂的價格一般為45元/噸，石屑為自用石場副產品不需要費用。因此，每立方復合砂混凝土的價格比河砂混凝土的價格要低15～20元左右。隨著人們對環境保護意識的不斷增強，未來河砂的價格勢必會逐漸上漲，因此采用石屑配制混凝土的經濟優勢將更加顯著。

3 結論

1）根據石屑棱角多、0.315mm以下顆粒少、含粉量較大、配制的混凝土流動性差，不利用于泵送的缺點，設計了石屑和細砂復合配制泵送混凝土的優化方案，解決了石屑混凝土可泵性差，易堵管的技術難題。

2）使用石屑和細砂混合復配砂，最佳比例在1：1左右，在這個最佳比例范圍內，混凝土的拌和物不但具有較好的工作性，而且硬化后還具有較高的抗壓強度。

3）復合砂混凝土中摻入適合的高效減水劑可以很好的解決石屑中石粉導致的坍落度經時損失大的問題。

4）使用石屑與天然細砂搭配配制的混凝土具有顯著的經濟效益。

【參考文獻】

[1]劉娟紅，李政，王俊杰，張衛煒.機制砂與天然細砂混摻配制高性能混凝土耐久性的研究[J].新型建筑材料，2006（7）：5-7.

[2]李建，謝友均，劉寶舉，等.石屑代砂混凝土力學性能研究[J].混凝土，2001，（7）：7-11.

[3]吳明威，付兆崗，李鐵翔.機制砂中石粉含量對混凝土性能影響的試驗研究[J].鐵道建筑技術，2000（4）：46-49.

[責任編輯：薛俊歌]