1、前言
混凝土是现代土木建筑工程中用量最大,用途最广的一种建筑材料,发挥着其它材料无法替代的功能和作用,其中碎石是混凝土中的重要组成部分。随着城市化建没进程步伐的加快,建筑行业的飞速发展,对建筑用石的需求量日益增加,然而由于岩石、卵石地理资源分布不均,导致部分地区碎石、卵石的短缺。由于山石过度开采对环境造成极大的破坏,开山爆破发生安全事故也时常发生。江河中、戈壁滩开采砂和可用于混凝土中的卵石所遗留下不符合要求的大块卵石等废弃料,随地排放于河床水中和戈壁滩地上,形成了一处处水下浅滩暗礁,给江河航道造成了及不安全隐患,甚至阻断航道,同时也浪费了有限而宝贵的自然资源。国家和各地地方政府,每年都花上大量的人力和财力来疏通清理河道。如长江中上游,黄河上游,以及各多山区省份内河等,均有不同程度由于开采河道砂、卵石后的废弃料残留堆积于河床的水下。因此在江河中开采砂、卵石制定必须清理残留废弃物的利用法规很有必要(浙江省丽水地区所属欧江水道己有规定,所有经批准的采砂、卵石均不得排放废弃物于河道中,必须安采集深度、河床宽度规定开采,以保障河道航道安全和防讯安全)。
台州地区的建筑业飞速发展,作为建筑工程主要工程材料混凝土也随之广泛用于工程,我公司于2003年初开始研制将临海河道中大量卵石堆积物采用破碎筛选后作为混凝土粗骨料,这也是台州地区首家采用将卵石破碎后用于商品混凝土中作为粗骨料的企业,不仅清理了河道中的大量堆积物,让河道变得通畅无阻,减少了大量人力和物力防洪投资,为防洪工作作出了不可忽视的贡献,也为该地区环保贡献了一份力量。而且破碎卵石集有卵石和人工碎石双重优点,既提高了混凝土的各项物理指标,改善了泵送混凝土易收缩而出现裂纹特性,提高抗裂性能,同时又取得了良好的技术、经济及社会利益。可称“绿色环保建材”。
本文主要通过试验和工程中实践应用,在相同等级水胶比不变的情况下,对三种不同粗集料各项性能的比较,从而取代传统碎石或卵石的可行性配制,并广泛用于工程。
2、试验用原材料及主要性能
2.1、水泥:海螺52.5级硅酸盐水泥28d强度61.7Mpa,抗折28d强度8.7Mpa。
2.2、掺合料:采用安徽朱家桥S95矿粉和台州发电厂Ⅰ级磨细粉煤灰。
2.3、细集料:福建中砂和台州三门中砂(福建中砂细度模数2.67,宁波淡化砂细度模数2.8)
2.4、减水剂:采用台州鲁班生产的LJ-202高效减水剂。
2.5、粗集料:采用临海反击破人工碎卵石、椒江人工碎石和临海天然卵石。
其各性能指标(见列表一):表一 碎石、卵石各项性能指标
项目 参数 名称 | 表观密度(kg/m3) | 堆积密度(kg/m3) | 紧密密度(kg/m3) | 压碎指标(%) | 针片状含量(%) | 含泥量(%) | 吸水率 (%) |
破碎卵石(5~31.5) | 2620 | 1485 | 1605 | 7.4 | 2.8 | 0.6 | 2.34 |
人工碎石(5~31.5) | 2635 | 1495 | 1624 | 8.9 | 10.3 | 0.46 | 1.56 |
天然卵石(5~40 ) | 2615 | 1467 | 1555 | 8.4 | 3.2 | 0.53 | 2.27 |
3、试配方案及混凝土性能
3.1试配方案
本次试配以二00三年生产用泵送混凝土系列配合比作基准配合比(该配合比以临海3~31.5卵石为粗骨料,含泥量<2%、压碎指标和针片状含量均符合标准。宁波淡化:细度模数Mx=2.4~2.9, 含泥量<2.5%其它指标均符合标准,贝壳含量<4%=,在相同等级水胶比不变的情况下,对三种不同粗集料各项物理性能和力学性能的比较。
3.2.材料用量(见表二)
表二 C10——C55材料用量
等级及项目 | 合比(重量Kg/m3) | 备注 |
水: | 水泥 | 粉煤灰 | 矿粉 | 砂: | 石 | 外加剂 |
C10 | C101 | 190 | 110 | 180 | --- | 670 | 1145 | 3.9 | |
C102 | 190 | 110 | 180 | ---- | 670 | 1145 | 3.9 | |
C103 | 190 | 110 | 180 | --- | 730 | 1080 | 3.9 | |
Cn ┊ | Cn ┊ | ┊ | ┊ | ┊ | ┊ | ┊ | ┊ | ┊ | |
C55 | C551 | 190 | 330 | 45 | 90 | 590 | 1125 | 8.5 | |
C552 | 190 | 330 | 45 | 90 | 590 | 1125 | 8.5 | |
C553 | 190 | 330 | 45 | 90 | 645 | 1070 | 8.5 | |
3.3.物理性能及力学性能
强度是混凝土的一项重要性能指标,破碎卵石配制的混凝土中强度的高低直接影响破碎卵石在混凝土中的应用,因而我公司从C10~C55系列对三种石子在混凝土中的物理性能和力学性能对比试验,(见列表三)
表三 混凝土物理性能及力学性能
等级及项目(MPa) | 坍落度(mm) | 性能评价 | 各龄期强度(MPa) |
7d | 28d | 90d | 180d |
C10 | C101 | 153 | 差 | 9.8 | 16.0 | 23.2 | 26.4 |
C102 | 168 | 差 | 7.2 | 14.8 | 20.6 | 23.9 |
C103 | 155 | 差 | 10.2 | 16.2 | 24.1 | 26.5 |
C15 | C151 | 150 | 一般 | 12.4 | 18.8 | 26.5 | 30.2 |
C152 | 158 | 一般 | 10.9 | 17.2 | 24.5 | 28.4 |
C153 | 155 | 差 | 12.8 | 18.4 | 28.4 | 30.0 |
C20 | C201 | 175 | 好 | 15.6 | 22.5 | 29.9 | 34.8 |
C202 | 178 | 好 | 15.1 | 21.5 | 27.1 | 31.9 |
C203 | 170 | 一般 | 15.8 | 23.6 | 32.1 | 34.9 |
C25 | C251 | 160 | 优 | 21.7 | 29.8 | 34.4 | 38.7 |
C252 | 155 | 优 | 19.9 | 28.4 | 33.5 | 35.8 |
C253 | 172 | 好 | 22.4 | 29.8 | 35.8 | 37.9 |
C30 | C301 | 177 | 优 | 23.8 | 35.0 | 41.8 | 46.3 |
C302 | 170 | 优 | 22.3 | 34.1 | 39.8 | 44.1 |
C303 | 172 | 好 | 23.9 | 36.4 | 43.6 | 46.9 |
C35 | C351 | 180 | 优 | 30.8 | 42.5 | 48.6 | 53.6 |
C352 | 178 | 优 | 28.4 | 40.0 | 46.3 | 52.4 |
C353 | 178 | 好 | 31.7 | 43.7 | 50.1 | 51.3 |
C40 | C401 | 182 | 优 | 33.3 | 45.2 | 52.4 | 59.2 |
C402 | 185 | 优 | 30.4 | 43.6 | 50.6 | 57.6 |
C403 | 176 | 优 | 34.6 | 46.9 | 54.6 | 56.1 |
C45 | C451 | 168 | 优 | 38.6 | 51.1 | 54.6 | 62.3 |
C452 | 170 | 优 | 37.7 | 50.1 | 51.4 | 60.4 |
C453 | 175 | 优 | 38.9 | 51.7 | 55.9 | 63.1 |
C50 | C501 | 162 | 优 | 42.3 | 56.5 | 62.5 | 66.1 |
C502 | 168 | 优 | 40.5 | 53.7 | 60.8 | 64.2 |
C503 | 157 | 优 | 42.1 | 57.1 | 64.5 | 66.0 |
C55 | C551 | 156 | 优 | 44.6 | 62.0 | 68.5 | 72.8 |
C552 | 150 | 优 | 43.6 | 59.8 | 65.7 | 69.5 |
C553 | 150 | 优 | 44.8 | 63.5 | 70.3 | 72.9 |
注:强度标号后下标1表示采用碎卵石作粗骨料;下标2表示卵石作粗骨料;3表示采用人工碎石作粗骨料;以上掺用碎卵石的所有配方以人工碎石基准均提高石子含量8~10%。其物理性能仍然优于人工碎石拌制的混凝土。