如何使用碎石場下腳料-石屑

石屑是碎石場在加工石子的過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，其粒徑在小于5mm，并含有一定量的石粉（粒徑小于0.16mm）。石屑的顆粒級配和物理性質(zhì)與砂接近，在混凝土生產(chǎn)中時常被當做細骨料使用，但石屑與專門生產(chǎn)的機制砂具有很大的區(qū)別。JTGE42-2005《公路工程骨料試驗規(guī)程》中規(guī)定：石屑是指采石場加工碎石時通過最小篩孔（通常為4.75mm）的篩下部分。而機制砂是指由碎石及礫石經(jīng)制砂機反復加工至粒徑<4.75mm的細骨料?？梢钥闯?，石屑與機制砂區(qū)別在于，石屑為碎石生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾料，是一種廢棄物，從細度模數(shù)來看，多數(shù)石屑為3.0～3.6之間，而機制砂是通過人為加工處理得到的級配、粒形可控的細骨料。由于石料廠生產(chǎn)流程和工藝不同，石屑的物理性能指標變化范圍較大，細度模數(shù)的變化范圍為較大，表觀密度為2.60g/cm3～2.80g/cm3，空隙率在42%～47%之間，并且含有大量料徑小于0.16mm的細粉顆粒。由于石屑是碎石加工過程中的副產(chǎn)品，其自身存不可避免地存在一些缺點：（1）石屑的級配不穩(wěn)定，細度模數(shù)波動較大；（2）石屑中含有大量的石灰石粉，比表面積較大，在使用過程中造成混凝土用水量增加；（3）石屑在機械破碎過程中造成其表面存在細小裂縫，且表面粗糙、多棱角為不規(guī)則體，造成混凝土的流動性降低。但石屑中的石粉可以填充骨料間的空隙，降低空隙率且可以增加混凝土漿體體積。但是，石屑中石粉含量通常較高，有些甚至達到30%，石粉含量越高，混凝土需水量越高，開裂風險也會增大，勢必會對混凝土耐久性能產(chǎn)生影響。石屑顆粒存在級配差，通?！皟深^顆粒含量大，中間顆粒含量少”，表面粗糙、多棱角，針片狀含量偏高，石粉含量高。碎石生產(chǎn)過程中不可避免地帶入泥粉，使用石屑時，應嚴格控制泥粉的含量，必要時應對石屑進行清洗。因此，使用碎石場石屑作為細骨料配制混凝土時，應根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，對周邊地區(qū)石屑的性能進行綜合分析，制定出合理的混凝土配合比。（一）拌合物性能石屑是碎石場的下腳料，由機械破碎而得，表面較粗糙，且多尖銳的棱角，拌制混凝土時可聊間摩擦力增加，往往會降低混凝土拌合物的流動性。石屑的細度模數(shù)偏大，一般細度模數(shù)大于3.0，且級配不合理，常常表現(xiàn)為“兩頭顆粒含量大，中間顆粒含量少”，配合比使用不合理時，易出現(xiàn)骨料堆積的“草帽狀”。石屑的級配不良，一般0.6mm與1.18mm兩個篩的含量不足，給混凝土拌合物的流動性帶來很大的不足。有些地方復配面砂（細度模數(shù)0.4），由于細度模數(shù)小，細顆粒過多，依然難以補充0.6mm與1.18mm兩個篩上缺失的級配。2.36mm以上顆粒含量大時，砂過粗，混凝土粘聚性變差，發(fā)散，如果單純提高砂率難以獲得滿意的混凝土拌合物。與碎石母巖相同的石屑雖然含有一定量的石粉，但石粉與泥粉具有本質(zhì)的區(qū)別，其MB值一般小于1.4，且石粉含量變化對MB值影響不大，石粉含量增加5%左右，MB值增加0.1。隨著石屑中石粉含量的增加，其細度模數(shù)逐步降低，石屑中石粉含量每增加5%，機制砂細度模數(shù)降低0.1。如果石屑的級配較好，也含有適量的石粉，這樣就會使得混凝土的漿體量增加，就會使混凝土拌和物的和易性得到很大的改善，使其具有保水性好、泌水現(xiàn)象少、粘聚性強等特點。有石屑中石粉含量過高或過低對混凝土的性能都會產(chǎn)生不利的影響，一方面如果石粉含量過低，由于石屑的表面特征可能使混凝土拌合物產(chǎn)生離析、泌水以及流動性不佳等現(xiàn)象；另一方面如果石粉含量過高，使得石屑的比表面積增大，增加混凝土的單位用水量，流動性降低等。當石粉含量偏大時，盡量采用增加外加劑用量的手段來改善混凝土的流動性，一般來說，石粉含量變化5%左右，外加劑用量適當調(diào)整0.1%～0.2%（外加劑正常用量為2%）。些碎石場為減少石屑中的含泥量，將石屑進行沖洗，造成細顆粒含量偏少，拌制混凝土時往往造成拌合物的保水性、粘聚性降低，泌水增加。（二）力學性能使用石屑拌制的混凝土依然符合抗壓強度與水膠比之間的水膠比定律，但其經(jīng)驗公式宜根據(jù)試驗確定。石屑對混凝土拌合物強度的影響主要有以下幾點：（1）粒徑小于0.15mm的石粉顆粒，能夠改善混凝土骨料級配，增加混凝土拌合物的漿體量，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土拌合物的保水性，減少泌水，減少了自由水在界面上聚集，改善漿體與骨料界面的強度；（2）石屑中的石粉填充了混凝土內(nèi)的毛細孔，增強了混凝土的密實性，使得混凝土內(nèi)的大孔得到細化，即改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)；（3）石屑表面粗糙，帶有尖銳棱角，使得集料與漿體的粘結(jié)力得到增強，也有利于界面的改善。（4）石屑中大量細小石粉在水泥水化過程中起晶核作用，可加速水泥水化；同時與水泥中礦物成分發(fā)生化學反應，生產(chǎn)水化碳鋁酸鈣，從而提高了混凝土強度。（三）耐久性能屑對混凝土耐久性影響的試驗研究，目前進行得較少，部分試驗結(jié)果也不一致。在混凝土的抗?jié)B性方面，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，易于振搗成型，粘聚性強，改善和易性，提高了混凝土密實性，也就提高了混凝土抗水滲透性能。另外，由于石粉具有填充效應，使硬化后混凝土結(jié)構(gòu)密實，提高混凝土抗水滲透性。但是繼續(xù)增加石屑中石粉含量時，體系中石粉與水泥比例過大，水泥不足以完全填充砂與石粉所形成的空隙，不足以產(chǎn)生足夠的膠凝性，使得混凝土硬化后空隙增加，致使混凝土抗水滲透性降低。其次，由于石粉比表面積非常大，必然導致包裹石粉所需用水量增加，使得可供水泥水化的水份降低，水泥水化不完全，混凝土硬化后產(chǎn)生孔隙較多，從而降低混凝土抗?jié)B性。另外，過量石粉的引入，一部分石粉聚集在骨料表面，降低了骨料的粗糙程度影響了水泥石與骨料之間的膠結(jié)能力損害了界面的性能，因此降低了混凝土的抗?jié)B性。很多學者認為石屑中石粉含量對混凝土的收縮性能影響較大，因為石粉含量越高，混凝土需水量越大。用水量的增加，需要混凝土加強早期養(yǎng)護，防止收縮開裂的發(fā)生。當石屑中石粉（此處指粒徑小于0.16mm的顆粒）含量大于20%時，混凝土干燥收縮顯著增加，混凝土開裂風險提高。石屑中石粉含量為10%及以下時，石屑混凝土干燥收縮率與普通混凝土基本沒有差別。在混凝土的抗凍性方面石屑對混凝土的抗凍性無不良影響。（四）石屑應用于混凝土中應注意的問題（1）石屑的表面棱角較多，表面粗糙，顆粒級配差，在使用時應注意級配的調(diào)整，或?qū)⒑由芭c不同石屑混合使用。石屑混凝土的配合比設(shè)計基本上可按普通混凝土配合比設(shè)計原則及方法進行，石屑混凝土的合理砂率可通過骨料混合料體系空隙率試驗來確定。（2）石屑的石粉含量通常比較大，需水量較大且坍落度經(jīng)時損失也偏大，易造成混凝土和易性變差，拌合物呆滯，流動性差，甚至無法泵送施工，在配合比設(shè)計中合理應用外加劑，以改善石屑混凝土的和易性；（3）石屑細度模數(shù)偏大，尤其是使用水洗石屑時，配制的混凝土粘聚性和保水性較差。在強度等級較低的混凝土中，膠凝材料用量較少，使用