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石灰石碎屑配特细砂作细骨料在混凝土中的应用
發布時間:2016-01-29     浏覽次數:2075

石灰石碎屑配特細砂作細骨料在混凝土中的應用

王進軍

(邯鄲金隅太行水泥有限責任公司 邯鄲 056200

 

 要:針對混凝土天然細骨料呈地域性分布不均的特點,本文確定了一種特細砂與石灰石碎屑的搭配比例方法,降低細骨料空隙率並使之滿足混凝土用細骨料的質量要求,以達到使用特細砂、石灰石碎屑替代緊缺的天然砂的目的。本方法經濟可行,能提高混凝土的和易性及強度,並能滿足混凝土耐久性要求。

關鍵詞:特細砂;石灰石碎屑;骨料空隙率;混凝土細骨料

 

前言

細骨料是混凝土的重要組成部分,約占混凝土體積總量的30%~40%,其在混凝土材料體系中起填充粗骨料空隙、與膠凝材料構成砂漿等作用。細骨料品質的好壞直接影響新拌混凝土和硬化後混凝土的性能,如和易性、強度、耐久性等。

天然砂特別是區中砂是優良的細骨料。然而由于優質天然砂形成年代久遠,地理分布不均,大規模開采使用受到限制。特細砂細度模數偏低。單獨作爲細骨料時,總表面積增大,需要更多的水泥漿來包裹,同時在骨料中缺失了粒徑級配檔,因此組成的混凝土密實度較差,只有依靠增加水泥用量來彌補,由此增大了混凝土開裂風險,同時也增加了混凝土的生産成本。石灰石碎屑(0mm~5mm)細度模數偏大,顆粒形狀棱角多,表面粗糙不光滑,粉末含量較大,單獨作爲細骨料會引起混凝土和易性、可泵性變差,同樣也存在混凝土材料體系缺乏級配的問題,從而影響混凝土強度和耐久性。

骨料級配對混凝土的和易性、經濟性有很大影響,並直接影響到混凝土的強度、耐久性。較好的骨料級配應當是:空隙率小,以減少膠凝材料填充空隙用量並保證密實度;總比表面積小,以減少包裹骨料表面的砂漿量,滿足混凝土和易性的要求。

我們根據當地情況特點,對級配、細度模數較差的河道特細砂及當地骨料生産線廢棄的石灰石碎屑(0mm~5mm)進行研究,並進行細骨料最小空隙率搭配試驗,確定最佳搭配比例,發現特細砂搭配石灰石碎屑(0mm~5mm)可作爲細骨料在C50以下標號的混凝土中應用。

搭配比例試驗方案

1.1 原料情況(見表1

細骨料物理特征

 

砂的種類

細度模數

μf

堆積密度

kg/m3

緊密密度

kg/m3

表觀密度

kg/m3

堆積密度空隙率(%

緊密密度空隙率(%

石灰石碎屑

3.4

1450

1610

2700

46

40

特細砂

1.5

1480

1670

2660

44

37

1.2 試驗設計

将石灰石碎屑与特細砂分别按不同比例混合,按质量比2:83:74:65:56:47:3分成6組,分別測定其骨料空隙率,從而找出最小空隙率對應的最佳搭配比例,通過對該比例細骨料進行篩分,使該比例符合區中砂級配要求。

1.3 實驗結果

 


不同細骨料搭配比例空隙率情況

 

比例關系

堆積密度

kg/m3

緊密密度

kg/m3

表觀密度

kg/m3

空隙率(%

石灰石碎屑:特細砂

堆積密度空隙率

緊密密度空隙率

2:8

1660

1760

2660

38%

34%

3:7

1670

1780

2660

37%

33%

4:6

1690

1820

2650

36%

31%

5:5

1680

1810

2660

37%

32%

6:4

1660

1790

2670

38%

33%

7:3

1640

1770

2680

39%

34%

 

選定的搭配比例篩余情況

 

混合比例

(石灰石碎屑:特細砂)

方孔篩篩孔邊長mm

5mm

2.5mm

1.25mm

0.63mm

0.315mm

0.160mm

細度模數

0.1

4:6

質量(1g

6

55

85

116

71

110

57

2. 4

分計篩余(0.1%

1.2

11

17

23.2

14.2

22

11.4

累計篩余(0.1%

1.2

12.2

29.2

52.4

66.6

88.6

100

由圖1、圖2和表2可以看出,石灰石碎屑与特細砂按4:6搭配堆积空隙率与緊密密度空隙率最低,选定此为较好級配。按4:6搭配比例篩余結果見表3

由表3可以看出,按细骨料最佳密实度方法确定的细骨料搭配比例(石灰石碎屑:特細砂=4:6),可滿足區中砂級配要求。

混凝土拌和物驗證

不同細骨料搭配比例的新拌混凝土,其和易性見表4

不同細骨料搭配比例的新拌混凝土和易性

 

試驗編號

混合砂比例

(石灰石/特細砂)

坍落度(mm

擴展度(mm

工作性

YF-047

2:8

230

530/540

偏粘

YF-048

3:7

225

630/610

輕微泌漿,包裹性稍差

YF-049

4:6

225

580/590

黏聚性、包裹性良好

YF-050

5:5

210

540/580

包裹性稍差,顯石子

YF-051

6:4

205

435/440

包裹性差,顯石子

YF-052

7:3

145

350/350

包裹性差,顯石子,流动性差

 

通过搭配比例试验和混凝土拌和物驗證发现:骨料空隙率最小时的细骨料搭配比例,可满足《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》(JGJ52-2006)對細骨料区中砂的級配要求,且和易性最好。由此可以得出,石灰石碎屑与特細砂在细骨料空隙率达到最小時,混凝土性能会较好。

混凝土試配

現以C30爲例進行配合比設計。

3.1 原材料情況(見表5

試配原材料

 

水泥

廠家

品種

比表面積(m2/kg

水泥3d強度(MPa

水泥28d強度(MPa

375

26.4

52.0

CA

P.O42.5

初凝時間(min

終凝時間(min

安定性

185

265

合格

礦粉

廠家

品種

比表面積(m2/kg

7d活性指數(%

28d活性指數(%

HS

S95

432

78

96

粉煤灰

廠家

品種

細度(45μm

需水量比(%

燒失量(%

HY

8.9

97

6.8

特細砂

廠家

品種

細度模數

含泥量(%

泥塊含量(%

SH

細砂

1.5

2.8

0.8

石灰石碎屑

廠家

品種

細度模數

含泥/石粉量(%

MB

TH

石灰石碎屑

3.4

5.5

0.75

碎石(5~10mm

廠家

含泥量

泥塊含量(%

針片狀含量(%

 

TH

0.4

0.1

3

 

碎石(10~20mm

廠家

含泥量

泥塊含量(%

針片狀含量(%

壓碎值指標(%

TH

0.4

0.1

5

9.4

外加劑

廠家

品種

減水率(%

密度(kg/m3

固含量(%

JY

聚羧酸系減水劑

23

1.072

17

 

3.2 配合比情況(見表6

試配配合比(kg/m3

 

水膠比

水泥

粉煤灰

礦粉

石灰石碎屑

特細砂

5~10mm

10~20mm

外加劑

砂率(%

0.48

172

198

82

80

312

468

270

808

5.76

42

 

 

總膠凝材料爲360kg/m3時,C30混凝土28d混凝土抗壓強度爲41.4Pa,達到設計強度的138%,拌和物和易性良好,混凝土耐久性滿足要求。

通過使用該方法,能夠節約單方混凝土水泥用量20kg,按每噸水泥400元計算,可節約8元。石灰石碎屑、特細砂替换天然砂,每方混凝土约使用780kg,石屑按40元(到厂价)、特細砂按50元(到廠價)、中砂按60元(到廠價)計算,單方混凝土約可節約10.92元,單方混凝土共計節約18.92元;同時每年可消納大量礦山廢棄石灰石碎屑,具有較好的社會效益。

結語

在一定浆骨比条件下,按骨料最小空隙率方式确定比例,石灰石碎屑与特細砂搭配使用作为混凝土细骨料,能够得到满意的混凝土设计方案。

轉:中國砂石協會

責編: