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石屑混凝土水泥制管机制管中的应用
时间:2015-04-15|阅读:次
石屑是采石场在机械加工碎石的过程中,产生20%左右的粒径为0.16~5.00mm细屑石屑。经筛余出来的石料副产品,它作为石料场的废弃堆积物,既占用场地又污染环境,因此研究探索石屑混凝土的应用具有很高的社会价值。同时,因为石屑的价格比砂的价格低,因此我单位用石屑代砂生产钢筋混凝土排水管,为我单位取得了很好的经济效益。
1. 石屑的物理及化学性质
石屑混凝土的细骨料由不同粒径的石屑颗粒组成的:
(1)石屑:粒级0.16~5.00mm
(2)石粉:粒级<0.16mm
石屑试样的物理指标见表1。
石屑与砂相比其质地坚硬、表面粗糙、有尖锐棱角、粘结性能良好等特点,且含有粒径小于0.16mm的石粉, 其物理性能与人工中砂相比见表2。
从表2看出,石屑空隙率小于砂,说明石屑的颗粒级配好于砂,石屑的表观密度大于砂,说明砂骨料疏松多孔,吸水率大,其强度低于石屑。
石屑的化学成分见表3。
从表3可以看出,石屑中主要化学成份为SiO2、CaO、Al2O3和MgO等。
2. 试验结果与分析
以石屑取代中砂量的30%、40%、50%、60%、80%、100%进行试验,在水灰比相同及坍落度相同的情况下,配置C30,以考察石屑混凝土的不同性能,与普通混凝土相对比,试验结果见表4。
表4 表明石屑混凝土强度均高于普通混凝土的强度,而50%掺量的配合比为最佳配合比,提高性能最明显。
3. 工程应用
经过系统试验研究后,将50%掺量的混凝土配合比应用于钢筋混凝土排水管的生产。C30石屑混凝土的配合比及混凝土强度见表5。
用石屑混凝土生产钢筋混凝土排水管的材料选择:
(1)水泥:抚顺水泥股份有限公司生产的普通硅酸盐42.5级水泥。
(2)粗骨料:碎石5~20mm(产地:哈达碎石场)。
(3)细骨料 石屑:粒径小于5mm(石粉含量不超过25%)。
(4)中砂:抚顺市浑河中砂,细度模数2.8。
(5)外加剂:UNF5天津高效减水剂。
(6)水:饮用水。
4. 石屑混凝土对产品性能的改善
4.1 提高和易性和抗渗性
以石屑取代中砂掺量为50%的石屑混凝土生产钢筋混凝土排水管,由于石屑中含有一定量的石粉微粒,使得石屑混凝土具有很好的保水性,易于振捣成型,粘聚性强,和易性好。石粉微粒填实了混凝土中的孔隙,增强了水泥与骨料间的密实性,从而提高了混凝土的抗渗性能达1倍以上。
4.2 提高混凝土的强度
石屑质地坚硬,表面粗糙,有尖锐棱角,与水泥的粘结性能好,石屑的颗粒级配好于砂,表观密度大于砂,石屑混凝土的强度高于普通混凝土。石粉中含有大量的SiO2、CaO、Al2O3等化学成分,在水泥水化的过程中,易形成坚硬的铝硅酸钙和碳酸氢钙,从而提高混凝土的强度。
4.3 收缩性能
由于用石屑取代50%的细骨料,石粉微粒填实了混凝土中的孔隙,增强了水泥与骨料间的密实性,在水泥水化的过程中,形成坚硬的铝硅酸钙和碳酸氢钙,改善了混凝土内部结构,克服了砂子收缩性大的特点,从批量生产的钢筋混凝土的排水管外观质量上看,混凝土硬化后未出现收缩裂纹。
5. 生产中注意的几个问题
(1)应延长石屑混凝土的搅拌时间,并缩短振捣成型的时间。
(2)自然养护时,应加强早期潮湿环境下的养护,特别是采用矿渣水泥的混凝土,蒸汽养护前适当控制静停时间,并严格掌握升温与降温时间。
(3)石粉含量过多,会使混凝土拌合物过于干稠,阻碍水泥与骨料颗粒表面的粘结,使混凝土强度降低,早期收缩增大,因此石粉在石屑中的含量不应超过25%。
6. 结论
石屑代砂在钢筋混凝土排水管的生产中得到广泛应用,现已批量生产,给我单位创造了良好的经济效益,而且还具有一定的环境效益和社会效益。因此,石屑具有很高的推广使用价值。
1. 石屑的物理及化学性质
石屑混凝土的细骨料由不同粒径的石屑颗粒组成的:
(1)石屑:粒级0.16~5.00mm
(2)石粉:粒级<0.16mm
石屑试样的物理指标见表1。
表1 石屑试样的物理指标
编号 | 容重 | 空隙率/% | 累计筛余/% | <0.16mm的细粉/% | 细度模数 | |||||
筛孔尺寸/mm | ||||||||||
5.000 | 2.500 | 1.250 | 0.630 | 0.315 | 0.160 | |||||
1 | 1480 | 45 | 8.50 | 24.0 | 57.8 | 24.2 | 82.2 | 85.7 | 16.2 | 3.02 |
2 | 1468 | 46 | 5.2 | 24.8 | 58.0 | 72.1 | 80.2 | 82.1 | 15.4 | 2.95 |
3 | 1457 | 47 | 8.30 | 23.2 | 58.0 | 25.1 | 82.3 | 86.2 | 14.5 | 2.9 |
石屑与砂相比其质地坚硬、表面粗糙、有尖锐棱角、粘结性能良好等特点,且含有粒径小于0.16mm的石粉, 其物理性能与人工中砂相比见表2。
表2 石屑与人工砂的物理性能
细骨料 | 表面密度 | 容重 | 空隙率 | 含泥量 | 石粉含量 | 细度模数 |
石屑 | 2.73 | 1480 | 46.0 | 14.1~17.4 | 2.3~3.0 | |
人工中砂 | 2.58 | 1330 | 48.5 | 1.0~2.5 | 2.2~3.0 |
从表2看出,石屑空隙率小于砂,说明石屑的颗粒级配好于砂,石屑的表观密度大于砂,说明砂骨料疏松多孔,吸水率大,其强度低于石屑。
石屑的化学成分见表3。
表3 石屑的化学成分%
成份 | SIO2 | AL2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | CL | S化物 |
含量 | 8.24 | 1.01 | 0.53 | 36.54 | 11.48 | 0.01 | 0.42 |
从表3可以看出,石屑中主要化学成份为SiO2、CaO、Al2O3和MgO等。
2. 试验结果与分析
以石屑取代中砂量的30%、40%、50%、60%、80%、100%进行试验,在水灰比相同及坍落度相同的情况下,配置C30,以考察石屑混凝土的不同性能,与普通混凝土相对比,试验结果见表4。
表4 C30混凝土试验结果
实验编号 | 石屑代砂量 | 抗压强度 | 抗渗性 |
7-1 | 0 | 35.2 | >P6 |
7-2 | 30 | 37.5 | P10 |
7-3 | 40 | 38.1 | P10 |
7-4 | 50 | 39.4 | P12 |
7-5 | 60 | 38.9 | P10 |
7-6 | 70 | 36.7 | P10 |
7-7 | 100 | 35.7 | P8 |
表4 表明石屑混凝土强度均高于普通混凝土的强度,而50%掺量的配合比为最佳配合比,提高性能最明显。
3. 工程应用
经过系统试验研究后,将50%掺量的混凝土配合比应用于钢筋混凝土排水管的生产。C30石屑混凝土的配合比及混凝土强度见表5。
用石屑混凝土生产钢筋混凝土排水管的材料选择:
(1)水泥:抚顺水泥股份有限公司生产的普通硅酸盐42.5级水泥。
(2)粗骨料:碎石5~20mm(产地:哈达碎石场)。
(3)细骨料 石屑:粒径小于5mm(石粉含量不超过25%)。
(4)中砂:抚顺市浑河中砂,细度模数2.8。
(5)外加剂:UNF5天津高效减水剂。
(6)水:饮用水。
表5 C30石屑混凝土的配合比及混凝土强度
水灰比 | 坍落度/cm | 砂率/% | 混凝土材料用量 | 抗压强度/MPa | ||||||
水泥 | 中砂 | 石屑 | 外加剂 | 水 | 3d | 7d | 28d | |||
0.539 | 0 | 31 | 390.0 | 340.0 | 340.0 | 1.8 | 167.0 | 20.1 | 29.8 | 39.4 |
4. 石屑混凝土对产品性能的改善
4.1 提高和易性和抗渗性
以石屑取代中砂掺量为50%的石屑混凝土生产钢筋混凝土排水管,由于石屑中含有一定量的石粉微粒,使得石屑混凝土具有很好的保水性,易于振捣成型,粘聚性强,和易性好。石粉微粒填实了混凝土中的孔隙,增强了水泥与骨料间的密实性,从而提高了混凝土的抗渗性能达1倍以上。
4.2 提高混凝土的强度
石屑质地坚硬,表面粗糙,有尖锐棱角,与水泥的粘结性能好,石屑的颗粒级配好于砂,表观密度大于砂,石屑混凝土的强度高于普通混凝土。石粉中含有大量的SiO2、CaO、Al2O3等化学成分,在水泥水化的过程中,易形成坚硬的铝硅酸钙和碳酸氢钙,从而提高混凝土的强度。
4.3 收缩性能
由于用石屑取代50%的细骨料,石粉微粒填实了混凝土中的孔隙,增强了水泥与骨料间的密实性,在水泥水化的过程中,形成坚硬的铝硅酸钙和碳酸氢钙,改善了混凝土内部结构,克服了砂子收缩性大的特点,从批量生产的钢筋混凝土的排水管外观质量上看,混凝土硬化后未出现收缩裂纹。
5. 生产中注意的几个问题
(1)应延长石屑混凝土的搅拌时间,并缩短振捣成型的时间。
(2)自然养护时,应加强早期潮湿环境下的养护,特别是采用矿渣水泥的混凝土,蒸汽养护前适当控制静停时间,并严格掌握升温与降温时间。
(3)石粉含量过多,会使混凝土拌合物过于干稠,阻碍水泥与骨料颗粒表面的粘结,使混凝土强度降低,早期收缩增大,因此石粉在石屑中的含量不应超过25%。
6. 结论
石屑代砂在钢筋混凝土排水管的生产中得到广泛应用,现已批量生产,给我单位创造了良好的经济效益,而且还具有一定的环境效益和社会效益。因此,石屑具有很高的推广使用价值。