破碎方式对石屑混凝土力学性能的影响.pdf

王宝义： 破碎方式对石屑混凝土力学性能的影响 1 7 破碎方式对石屑混凝土力学性能的影响 王宝义 ( 黑龙江省纺织工业设计院． 哈尔滨1 5 0 0 0 1 ) 【 摘要】 本文主要研究了颚式和反击式两种破碎方式所得的石屑对混凝土工作性和力学性能的影响。试 验研究结果表明： 随着石屑取代率的增大， 新拌混凝土的流动性降低； 混凝土2 8 d 抗压强度和抗折强度均高于普通 砂混凝土， 且采用鄂式破碎石屑配制的混凝土力学性能优于反击式破碎石屑所配制的混凝土。 【 关键词】 石屑； 破碎方式； 混凝土； 力学性能 【 中图分类号】 T U 5 2 8 ． 0 4 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) l l 一 0 0 1 7 — 0 2 砂是混凝土的主要组分之一， 其品质对新拌混凝 土的工作性及硬化混凝土 的耐久性均有着重要 的影 响。随着基础设施建设的大规模发展以及对农田、 河 道等保护措施的加强 ， 在很多地区， 天然砂资源减少、 市场价格大幅上涨的情况不断出现， 进而导致混凝土 用砂供需矛盾突出。 石屑是人工砂的一种， 一类是采用碎石专 门加工 而成， 一类是在矿石开采过程中所产生的下脚料 ， 通常 含有一定数量的石粉。与天然砂相比， 石屑具有质地 坚硬、 表面粗糙多孔、 有尖锐棱角、 粘结性能 良好等特 点 。目前 ， 已有多个省市在多个工程中采用石屑 代替天然砂配制混凝土， 积累了一定的实际经验 ， 但还 存在一些需要解决的问题 ， 特别是不同破碎方式产生 的石屑各项物理性能指标变化范围较大， 颗粒分布与 石粉含量有着很大的区别， 对混凝土拌合物的和易性 及硬化混凝土的力学性能具有较大影响， 还需进一步 研究 。 1 原材料及混凝土配合比 试验采用 P 0 4 2 ． 5普通硅酸盐水泥； 碎石， 5 — 2 0 m m连续级配； 河砂， 细度模数 2 ． 8 ， Ⅱ区中砂， 密度 为 2 6 0 0 k g ／ m ； 石屑， 颚式破碎和反击式破碎两种方式 所得其性能指标见表 1 ； 萘系高效减水剂， 减水率大于 2 0 ％。石屑采用等体积代砂的方式掺人， 取代率分别 为 0 、 2 0 ％、 4 0 ％、 6 0 ％、 8 0 ％、 1 0 0 ％， 基准混凝土配合 比见表 2 ， 力学性能试验 中， 调整减水剂掺量， 以控制 新拌混凝土坍落度在 7 0— 9 0 m m范围。 表 1 细集料基本性能 表 2 基准混凝土配合比 ⋯ 水泥 水 砂 石 减水剂 ／ k g ． m- 3／ k g ． m- 3／ k g ． m- 3／ k g ． m- 3 ／ 6 7 4 1 l 9 8 O ． 6 2 试 验结果与分析 2 ． 1 不同破碎方式石屑对混凝土工作性的影响 表 3 新拌混凝土坍落度 坍落度试验是最传统且应用最为广泛的测量混 凝土流动性的试验方法之一， 因此， 采用坍落度试验结 果来评价不同破碎方式石屑对新拌混凝土流动性的 影响， 试验结果见表 3 。 试验结果表明， 无论采用何种破碎方式产生的石 屑， 随着石屑取代率的增大 ， 新拌混凝土的流动性均降 低， 坍落度呈现出迅速减少的趋势。这与细集料的颗 粒形状、 石粉含量等有着密切的关系。天然河砂颗粒 多呈圆形或近圆形， 颚式破碎的石屑多为针片状， 石粉 含量较大， 因此， 集料的总比表面积增大， 使得混凝土 拌合物需水量增大， 坍落度降低， 随着石屑取代率的进 一 步加大， 若不加大减水剂掺量， 混凝土难 以拌合成 型， 但混凝土的粘聚性和保水性均很好， 没有离析泌水 低温建筑技术 2 0 1 1 年第 1 l 期( 总第 1 6 1 期) 等现象的发生。而反击式破碎 的石屑颗粒级配较差， 大颗粒多 、 细颗粒较少 ， 这必然会影 响到混凝 土的流动 性， 同时， 试验过程中还发现， 采用反击式破碎方式所 得 的石屑配制混凝 土时 ， 在拌合过程中 ， 混凝土的黏聚 性和保水性较差 ， 离析泌水现象时有发生。 2 ． 2 不 同破碎方式石 屑对混凝土力学性能的影响 集料的级配对混凝土的力学性能有非常明显的 影响， 固体颗粒按粒度大小有规则的组合搭配 ， 可以得 到密度最大、 空隙最小的混合料 ， 用其配制的混凝土结 构致密， 对提高混凝土强度十分有利。两种石屑对混 凝土抗压强度的影响见图 1 、 图2 ； 2 8 d 龄期时， 不同掺 量石屑混凝土抗折强度试验结果见图 3 。 龄期『 d 图1颚式破碎石屑对混凝土抗压强度的影响 龄 期 ／ d 图2反击式破碎石屑对混凝土抗压强度的影响 由图 1 、 图 2可见 ， 两种石屑对混凝 土强 度发展规 律的影响程度不同， 但后期强度均高于普通砂混凝土。 采用鄂式破碎石屑时， 混凝土 3 d强度较普通砂混 凝土略有降低， 但后期强度发展迅速， 2 8 d时， 石屑含 量越高的混凝土强度越高。这是因为， 石屑吸水率与 石粉的比表面积大， 使混凝土的保水性能增加， 无离析 泌水现象发生， 避免了自由水在界面上的聚集 ， 使浆体 一 集料界面结构得以改善 ； 石屑的表面粗糙而且多棱 角， 使其与水泥石界面粘结能力增强 ； 微细的石粉还能 起到填充作用， 改善孔结构， 并且其均匀分散于混凝土 中， 为晶体的生长提供了大量的晶核， 可 以加速 C 3 S 水化， 且水化过程中界面区不易生长成粗大晶体， 使混 凝土强度进一步提高。 采用反 击式破 碎 石屑 混凝 土 的后期 强度 高 于普 通砂混凝土， 但低于同条件下采用鄂式破碎石屑混凝 土的强度。这是由于石屑表面粗糙且多棱角， 与水泥 石界面的结合紧密 ， 后期强度增长较快， 但是， 反击式 破碎 石屑 中的粗 大颗粒 较 多 ， 细 小颗粒 少 ， 且级 配较 差， 但当取代过多的河砂时， 其孔隙率大幅度提高， 混 凝土强度反而降低。因此， 当取代率在4 0 ％ ～ 6 0 ％范 围时， 混凝土强度最高。 6．0 5．6 奎 5 ． 2 娶 -8 据 4 ．4 4 ． 0 0 2 0 4 0 6 0 8 O 1 0 0 石屑取代量／ ％ 图3石屑对混凝土抗折强度的影响 由图3可见， 无论掺加哪种石屑， 2 8 d 龄期时， 混 凝土的抗折强度均较普通砂混凝土有所提高 ， 随着石 屑掺量的增加， 混凝土抗折强度也增加， 并且采用鄂式 破碎石屑的混凝土抗折强度高于反击式破碎石屑混 凝土 。 4结语 ( 1 ) 随着石屑取代率的增大， 新拌混凝土的流 动性降低， 鄂式破碎石屑混凝土的粘聚性和保水性优 于反击式破碎石屑混凝土。 ( 2 ) 石屑混凝土早期强度低于普通砂混凝土， 但后期强度增长较快， 高于普通砂混凝土， 采用鄂式破 碎石屑配制的混凝土力学性能优于反击式破碎石屑 混凝土。 参考 文献 [ 1 ] 陈延兵 ．石屑混凝土配合比设计初探[ J ] ．工程与建设， 2 0 0 6， 2 0 ( 6 ) ： 7 7 9—7 8 3 ． [ 2 ] 罗永会， 高振国， 金树新 ．石屑用于普通混凝土的可行性研 究[ J ] ． 建筑技术， 2 0 0 4 ， ( 1 ) ： 1 2～ 1 3 ． [ 3 ] 欧伟豪， 杨医博， 郑炜望， 李剑帅， 郭文瑛．高强石屑混凝士 的试验研究[ J ] ．混凝土， 2 0 1 0 ， ( 3 ) ： 2 7 — 2 9 ． [ 收稿日期] 2 0 1 1 — 0 8 — 2 4 [ 作者简介] 王宝义( 1 9 6 3 一) ， 男， 黑龙江省桦南人， 高级工程 师， 主要 从 事 建 筑 结构 设 计 与建 筑科 学 研 究 工作 。 B d 善 瞪出 芝 嗵出搭