石屑代砂在工程中的应用

石屑代砂在工程中的应用永夏煤田矿区建设每年需从外地运进大量河砂，不仅增加了工程造价，而且供应也非常紧张，影响正常施工。在矿区附近有储量丰富的石灰岩，为用石屑代替河砂作细骨料试验研究及工程应用提供了有利条件。第1章石屑在工程应用中的技术特性第1节石屑的物理性能及其要求1.石屑按其获得的方式可分为2种：一是在加工碎石时筛分出的石屑，这种石屑随碎石粒径的大小不同而不同。石粉（粒径小于0.16mm）含量变化幅度较大，一般在8%~20%之间，所含针片状粒形较多，这种石屑不宜在强度大于C30的混凝土工程及楼地面砂浆中应用；二是由碎石经二级破碎专门加工的石屑，这种石屑粒形多为圆棱体，石粉含量在10%~16%之间，这种石屑成本较高（但远低于河砂价格），可用于重要的结构、强度等级在C30以上的混凝土及楼地面工程。表3-20-I是几个石屑试样的物理指标。2.一般正常加工得到石屑的细度模数为3.0~3.7，工程中要求石屑的石粉（粒径小于0.16mm）含量在8%~28%，细粉（粒径小于0.08mm）含量小于7%。3.要求石屑的最大粒径不得超过5mm。第2节石屑代配制混凝土的特性1.石屑代砂混凝土的配合比可按河砂混凝土配合比的设计方法进行设计，但配制同坍落度的混凝土用水量需增加3%~5%。2.在同配合比、同坍落度的条件下，石屑混凝土比河砂混凝土早期强度发展快，但28d的强度基本一致。3.石屑代砂不但可以配制C15~C30的普通混凝土，且可配制出C30~C50的高标号混凝土。4.在相同配合比的条件下，石屑混凝土与河砂混凝土相比，除抗压强度以外的其他指标如下：抗拉强度降低6%~11%，抗折强度降低5%~9%，钢筋粘结力降低2%~4%，冻融试验100次的强度损失率达2%~3.5%，收缩变形降低30%~50%，抗渗能力提高1倍以上，静弹模量提高18%~23%。5.石屑混凝土与河砂混凝土对各种外加剂具有相同的适应性。在石屑混凝土中掺入适量的减水剂，和易性显著改善，减水率为10%~18%，各项性能指标均有较大幅度的提高，并优于不掺减水剂的河砂混凝土。以掺入1%JK—2高效减水剂为例，混凝土标号提高20%左右，抗拉强度提高50%~70%，钢筋粘结力提高30%~50%，冻融试验100次的强度损失率降低到2.5%以下，抗渗性及静弹模量均有进一步提高，但般缩变形略有增大。第3节石屑代砂配制水泥砂浆的特性1.当石屑水泥砂浆与河砂水泥砂浆的稠度基本相同时，前者较后者用水量减少10%~20%，和易性好，易于操作。这是由于石屑比河砂表面积小，水泥砂浆包裹石屑表面的厚度增大和胶结性能提高，这对配制低标号水泥砂浆更为有利。2.石屑配制的水泥砂浆比河砂配制的水泥砂浆早期强度和后期强度均有较大幅度提高，3d强度提高50%~120%，28d强度提高40%~110%。这是因为石屑表面粗糙多孔，改善了与水泥石界面的粘结；石屑中细粉具有一定活性，能加速水泥中C3S的水化，并与C3A、C3AF反应生成一些结晶水化物的缘故。3.用石屑砂浆制作的4cm×4cm×16cm、两端预埋瓷头试件，在标准条件下养护28d测其变形，发现无收缩并有微膨胀，这种特性对用作防水混凝土或防水砂浆十分有利，在工程应用中也证实了这一点。4.石屑石粉含量在8%~25%时，石屑水泥砂浆的强度随石粉含量的增加而呈增大趋势；当石屑石粉含量达28%时，石屑水泥砂浆的强度不再增加；当石屑石粉含量为30%时，石屑水泥砂浆的强度开始下降。第2章工程应用实例第1节在预应力空心板中的应用某家属楼为5层，建筑面积3000m2，标准层采用Ⅲ级荷载板，顶层采用Ⅱ级荷载板。石屑为碎石经二级破碎专门加工而成，细度模数为3.2，石粉含量l3.4%，细粉含量2.3%，每立方米混凝土中用525号徐州产淮海牌普通硅酸盐水泥378kg，配合比为C∶S∶G=1∶l.67∶3.l0，28d混凝土试块强度达到35MPa，从不同规格、不同荷载等级预应力空心板中，抽出4块板作结构性能试验，其结构性能的各项指标全部符合要求，该工程竣工使用后，没有发现因楼板挠度过大而产生裂缝的现象。第2节在结构工程中的应用电矿区保险公司综合大楼为7层框架结构，建筑面积4000m2，混凝土设计标号为C25，采用石屑代砂配制混凝土，留置的混凝土试块全部合格，主体结构优良，现已竣工使用。矿区居住区200m3钢筋混凝土倒锥壳水塔，筒身和水柜全部采用石屑代砂配制C25混凝土，现已投入使用2年，测试当时留置的三组石屑混凝土试块，R720比R28增长了18%。第3节在屋面防水工程中的应用在永夏矿区质量监督站试验室屋面防水工程中使用石屑砂浆作防水层，防水层是在炉渣保温层找平后铺上的，防水层厚度3~4cm，水泥采用淮海牌425号普通硅酸盐水泥，其配合比（重量比）为C∶S∶W=1∶3.6∶0.46，施工具体作法与通常抹防水砂浆方法相同。防水层是在夏季施工，施工完后，用草帘覆盖养护半个月。该工程投入使用2年多，未发生渗漏现象。现在矿区内用石屑砂浆作屋面防水层的屋面面积达9000m2，使用效果较好。第3章施工注意事项1.在石屑混凝土施工过程中，应适当延长搅拌时间，用以改善石屑混凝土的和易性，提高保水性和粘聚性。适当缩短振捣时间，以克服石屑混凝土的泌水现象。2.自然养护时应加强早期潮湿环境下的养护，若养护期间浇水不足或缺水，会引起干缩裂缝，并影响混凝土强度。3.石屑砂浆用于楼地面工程时，应使用由碎石经二级破碎而成的石屑，石粉含量控制在8%~15%，否则将影响楼地面的耐磨性。4.防水混凝土、防水砂浆使用的细骨料应优先选用石屑。石屑是一种人工砂，利用石屑配制混凝土和砂浆，可以解决砂源不足的困难，且在某些性能上优于河砂配制的混凝土和砂浆，其经济效益也十分可观。永夏地区生产的石灰岩碎屑价格比外地运进的河砂价格低30~40元/t，永夏矿区建设每年约需细骨料14万吨，按代用比例为60%计算，可节约资金300万元。