科技创新
科技成果
产品展示
您当前所在位置:GPK炸鱼来了 > 科技创新 > 科技成果
石灰石碎屑配特细砂作细骨料在混凝土中的应用
发布时间:2016-01-29     浏览次数:2945

石灰石碎屑配特细砂作细骨料在混凝土中的应用

王进军

(邯郸金隅太行水泥有限责任公司 邯郸 056200

 

 要:针对混凝土天然细骨料呈地域性分布不均的特点,本文确定了一种特细砂与石灰石碎屑的搭配比例方法,降低细骨料空隙率并使之满足混凝土用细骨料的质量要求,以达到使用特细砂、石灰石碎屑替代紧缺的天然砂的目的。本方法经济可行,能提高混凝土的和易性及强度,并能满足混凝土耐久性要求。

关键词:特细砂;石灰石碎屑;骨料空隙率;混凝土细骨料

 

前言

细骨料是混凝土的重要组成部分,约占混凝土体积总量的30%~40%,其在混凝土材料体系中起填充粗骨料空隙、与胶凝材料构成砂浆等作用。细骨料品质的好坏直接影响新拌混凝土和硬化后混凝土的性能,如和易性、强度、耐久性等。

天然砂特别是区中砂是优良的细骨料。然而由于优质天然砂形成年代久远,地理分布不均,大规模开采使用受到限制。特细砂细度模数偏低。单独作为细骨料时,总表面积增大,需要更多的水泥浆来包裹,同时在骨料中缺失了粒径级配档,因此组成的混凝土密实度较差,只有依靠增加水泥用量来弥补,由此增大了混凝土开裂风险,同时也增加了混凝土的生产成本。石灰石碎屑(0mm~5mm)细度模数偏大,颗粒形状棱角多,表面粗糙不光滑,粉末含量较大,单独作为细骨料会引起混凝土和易性、可泵性变差,同样也存在混凝土材料体系缺乏级配的问题,从而影响混凝土强度和耐久性。

骨料级配对混凝土的和易性、经济性有很大影响,并直接影响到混凝土的强度、耐久性。较好的骨料级配应当是:空隙率小,以减少胶凝材料填充空隙用量并保证密实度;总比表面积小,以减少包裹骨料表面的砂浆量,满足混凝土和易性的要求。

我们根据当地情况特点,对级配、细度模数较差的河道特细砂及当地骨料生产线废弃的石灰石碎屑(0mm~5mm)进行研究,并进行细骨料最小空隙率搭配试验,确定最佳搭配比例,发现特细砂搭配石灰石碎屑(0mm~5mm)可作为细骨料在C50以下标号的混凝土中应用。

搭配比例试验方案

1.1 原料情况(见表1

细骨料物理特征

 

砂的种类

细度模数

μf

堆积密度

kg/m3

紧密密度

kg/m3

表观密度

kg/m3

堆积密度空隙率(%

紧密密度空隙率(%

石灰石碎屑

3.4

1450

1610

2700

46

40

特细砂

1.5

1480

1670

2660

44

37

1.2 试验设计

将石灰石碎屑与特细砂分别按不同比例混合,按质量比2:83:74:65:56:47:3分成6组,分别测定其骨料空隙率,从而找出最小空隙率对应的最佳搭配比例,通过对该比例细骨料进行筛分,使该比例符合区中砂级配要求。

1.3 实验结果

 


不同细骨料搭配比例空隙率情况

 

比例关系

堆积密度

kg/m3

紧密密度

kg/m3

表观密度

kg/m3

空隙率(%

石灰石碎屑:特细砂

堆积密度空隙率

紧密密度空隙率

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%

 

选定的搭配比例筛余情况

 

混合比例

(石灰石碎屑:特细砂)

方孔筛筛孔边长mm

5mm

2.5mm

1.25mm

0.63mm

0.315mm

0.160mm

细度模数

0.1

4:6

质量(1g

6

55

85

116

71

110

57

2. 4

分计筛余(0.1%

1.2

11

17

23.2

14.2

22

11.4

累计筛余(0.1%

1.2

12.2

29.2

52.4

66.6

88.6

100

由图1、图2和表2可以看出,石灰石碎屑与特细砂按4:6搭配堆积空隙率与紧密密度空隙率最低,选定此为较好级配。按4:6搭配比例筛余结果见表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:特细砂=4:6),可满足区中砂级配要求。

混凝土拌和物验证

不同细骨料搭配比例的新拌混凝土,其和易性见表4

不同细骨料搭配比例的新拌混凝土和易性

 

试验编号

混合砂比例

(石灰石/特细砂)

坍落度(mm

扩展度(mm

工作性

YF-047

2:8

230

530/540

偏粘

YF-048

3:7

225

630/610

轻微泌浆,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,显石子

YF-051

6:4

205

435/440

包裹性差,显石子

YF-052

7:3

145

350/350

包裹性差,显石子,流动性差

 

通过搭配比例试验和混凝土拌和物验证发现: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)对细骨料区中砂的级配要求,且和易性最好。由此可以得出,石灰石碎屑与特细砂在细骨料空隙率达到最小时,混凝土性能会较好。

混凝土试配

现以C30为例进行配合比设计。

3.1 原材料情况(见表5

试配原材料

 

水泥

厂家

品种

比表面积(m2/kg

水泥3d强度(MPa

水泥28d强度(MPa

375

26.4

52.0

CA

P.O42.5

初凝时间(min

终凝时间(min

安定性

185

265

合格

矿粉

厂家

品种

比表面积(m2/kg

7d活性指数(%

28d活性指数(%

HS

S95

432

78

96

粉煤灰

厂家

品种

细度(45μm

需水量比(%

烧失量(%

HY

8.9

97

6.8

特细砂

厂家

品种

细度模数

含泥量(%

泥块含量(%

SH

细砂

1.5

2.8

0.8

石灰石碎屑

厂家

品种

细度模数

含泥/石粉量(%

MB

TH

石灰石碎屑

3.4

5.5

0.75

碎石(5~10mm

厂家

含泥量

泥块含量(%

针片状含量(%

 

TH

0.4

0.1

3

 

碎石(10~20mm

厂家

含泥量

泥块含量(%

针片状含量(%

压碎值指标(%

TH

0.4

0.1

5

9.4

外加剂

厂家

品种

减水率(%

密度(kg/m3

固含量(%

JY

聚羧酸系减水剂

23

1.072

17

 

3.2 配合比情况(见表6

试配配合比(kg/m3

 

水胶比

水泥

粉煤灰

矿粉

石灰石碎屑

特细砂

5~10mm

10~20mm

外加剂

砂率(%

0.48

172

198

82

80

312

468

270

808

5.76

42

 

 

总胶凝材料为360kg/m3时,C30混凝土28d混凝土抗压强度为41.4Pa,达到设计强度的138%,拌和物和易性良好,混凝土耐久性满足要求。

通过使用该方法,能够节约单方混凝土水泥用量20kg,按每吨水泥400元计算,可节约8元。石灰石碎屑、特细砂替换天然砂,每方混凝土约使用780kg,石屑按40元(到厂价)、特细砂按50元(到厂价)、中砂按60元(到厂价)计算,单方混凝土约可节约10.92元,单方混凝土共计节约18.92元;同时每年可消纳大量矿山废弃石灰石碎屑,具有较好的社会效益。

结语

在一定浆骨比条件下,按骨料最小空隙率方式确定比例,石灰石碎屑与特细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。

转:中国砂石协会

责编: