水洗石屑在混凝土中的应用

邬海涛，朱燕妮，曹洁华

（镇江市和顺混凝土有限公司，江苏 镇江 212000）

水洗石屑在混凝土中的应用

邬海涛，朱燕妮，曹洁华

（镇江市和顺混凝土有限公司，江苏 镇江 212000）

本文通过采取增加粉煤灰用量、提高含气量及引入 HPMC 等措施提升混凝土的工作性能，增加水洗石屑在混凝土中的应用比例。当三种措施同时使用时，水洗石屑完全取代天然河砂后，混凝土依然可以保持良好的工作性能，从对比数据可以看出，使用水洗石屑完全取代天然河砂后，混凝土的工作性能与基准相当，各龄期的硬化混凝土力学性能都有所提高。

水洗石屑；混凝土；工作性

0　前言

近年来由于市场的巨大需求，天然河砂的无序开采日趋猖獗，无序采砂给环境和生态造成了严重的影响，近期各地对天然河流、湖泊的采砂都进行了严格的限制，局部地区甚至做出了永久禁采的决定。天然河砂的市场供应量不足使得机制砂的推广和使用迫在眉睫，然而，生产优质机制砂对矿点、设备及生产管理都有着较高的要求，目前，各地供应的机制砂大多是生产碎石的副产物，产品的性能指标与国家及行业标准的要求相去甚远，严格的讲，此类机制砂只能被称为石屑。镇江地区市场的石屑 MB 值偏高，导致其对外加剂的适应性不好，为了改善其对外加剂的适应性，许多砂石供应商对石屑进行了清洗，以水洗石屑的形式供应给混凝土生产企业[1-3]。

此类水洗石屑虽然消除了因为泥含量导致的对外加剂适应性不良现象，但由于颗粒级配不良、颗粒形貌较差、细颗粒缺乏等原因，单独使用时配制的混凝土和易性较差，因此常与天然河砂搭配使用。本文通过增加粉煤灰用量、提高含气量及引入 HPMC（羟丙基甲基纤维素）等措施改善其和易性，提高水洗石屑在混凝土中的应用比例，收到了良好的效果。

1　原材料

（1）水泥：鹤林 P·O42.5水泥，28d 水泥强度为49.3MPa；

（2）矿粉：镇江金鑫矿粉，需水量 97%，比表面积405m2/kg，28d 活性指数 99%；

（3）粉煤灰：镇江谏壁 Ⅱ 级灰，45μm 方孔筛筛余13%，烧失量 1.3%，需水量比 99%；

（4）天然河砂：Ⅱ 区中砂，细度模数 2.6，含泥量1.4%；

（5）水洗石屑：细度模数 3.4，MB 值 0.5；

（6）碎石：公称粒径 5～31.5mm，含泥量 0.5%；

（7）水：市政自来水；

（8）减水剂：苏博特 PCA，减水率18%；

（9）引气剂：苏博特 GYQ-Ⅲ；

（10） HPMC：河北兴泰，粘度值 10 万。

2　试验方法

试验方法参照 GB/T 50080－2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》和 GB/T 50081－2002《普通混凝土力学试验方法》的有关规定进行，测试的项目包括混凝土的坍落度和3d、7d、28d 抗压强度。混凝土试验配比参照 C30 商品混凝土配比，如表 1 所示。

表1　C30 商品混凝土配合比 kg/m3

3　试验结果及分析

3.1粉煤灰对水洗石屑用量的影响

由于水洗石屑和天然河砂在颗粒形貌和颗粒级配上存在的巨大差异，使用水洗石屑取代河砂后，混凝土拌合物的包裹性变差，当取代率超出某一数值后，混凝土泌浆、露骨等现象较为严重，提高砂率亦不能使拌合物性能明显改观。在此，以混凝土不出现明显泌浆、露骨现象为分界点，考察提高粉煤灰用量后，水洗石屑的取代率的变化。粉煤灰对水洗石屑用量的影响见表 2。

表2　粉煤灰对水洗石屑用量的影响

提高粉煤灰的用量后，混凝土的工作性能有所提升，当粉煤灰的用量提高至 140kg 时，水洗石屑的取代率可以达到60%，混凝土依然可以保持良好的工作性能。原因在于粉煤灰用量的提高可以弥补石屑水洗时被冲走的细颗粒，使水洗石屑的颗粒级配得以改善，粉煤灰的滚珠效应使得混凝土的工作性能得以改善，可以弥补水洗石屑的颗粒形貌较差带来的负面影响。

3.2含气量对水洗石屑用量的影响

使用苏博特 GYQ-Ⅲ 型聚羧酸类引气剂提升混凝土的含气量时，考虑到含气量过高会影响硬化混凝土的力学性能，因此，设定含气量不超过 6%。含气量对水洗石屑用量的影响，见表 3。

表3　含气量对水洗石屑用量的影响

提高引气剂的用量后，混凝土的含气量提高，提供了粒径分布较宽、颗粒圆润、流动性好的气泡，可同时弥补水洗石屑颗粒级配和颗粒形貌不良的缺陷，当含气量达到 5.4%时，可使水洗石屑的取代率提升 20%。

3.3HPMC 对水洗石屑用量的影响

HPMC 是一种高分子增稠保水材料，将其应用于混凝土的配制中可提高混凝土的粘聚性，但其对混凝土有较强的缓凝作用，且用量过高时会导致混凝土的强度下降，综合各方面因素考虑设定 HPMC 的用量为胶凝材料总量的万分之四。粉煤灰对水洗石屑用量的影响见表 4。

表4　粉煤灰对水洗石屑用量的影响

HPMC 适度的增稠和较强的保水作用使得混凝土的包裹性改善明显，水洗石屑的取代率亦有明显提高。将增加粉煤灰用量、提高含气量及引入 HPMC（羟丙基甲基纤维素）等措施同时使用时，水洗石屑可以完全取代天然河砂，完全取代后混凝土依然可以保持良好的工作性能，同时保证硬化混凝土的力学性能。完全取代后的混凝土配合比如表 5 所示。全水洗石屑混凝土的性能测试结果见表 6。

表5　C30 商品混凝土配合比 kg/m3

表6　全水洗石屑混凝土的性能测试结果

从表 6 对比数据可以看出，使用水洗石屑完全取代天然河砂后，同时使用增加粉煤灰用量、提高含气量及引入HPMC 等措施，混凝土的工作性能与基准相当，各龄期的硬化混凝土力学性能都有所提高，这与石屑的机械啮合力较高有关。

4　结论

（1）采取增加粉煤灰用量、提高含气量及引入 HPMC等措施均可以提升混凝土的工作性能，从而增加水洗石屑在混凝土中的应用比例。粉煤灰的滚珠效应、颗粒填充效应，气泡的润滑作用以及 HPMC 适度的增稠和较强的保水作用弥补了水洗石屑颗粒形貌和颗粒级配不良的缺陷。

（2）将增加粉煤灰用量、提高含气量及引入 HPMC（羟丙基甲基纤维素）等措施同时使用时，水洗石屑可以完全取代天然河砂，完全取代后混凝土依然可以保持良好的工作性能，从对比数据可以看出，使用水洗石屑完全取代天然河砂后，混凝土的工作性能与基准相当，各龄期的硬化混凝土力学性能都有所提高。

[1]赵长军，董斌，于敬海．石粉对机制砂混凝土性能影响试验研究[J]．低温建筑技术，2009(04)：15-16.

[2]周健业．机制山砂在泵送混凝土中的应用技术[J]．西部探矿工程，2007(07)：157-158.

[3]赵顺波，夏铭，刘春杰．人工砂粉煤灰混凝土基本力学性能试验研究[J]．铁道科学与工程学报，2006,3(2)：15-20.

［通讯地址］江苏省镇江市京口区象山镇双拥路镇江市和顺混凝土有限公司（212000）

邬海涛（1988－）男，助理工程师，从事水泥基建筑材料的生产与研究。