石屑代砂在工程中的應用

永夏煤田礦區建設每年需從外地運進大量河砂，不僅增加了工程造價，而且供應也非常緊張，影響正常施工。在礦區附近有儲量豐富的石灰巖，為用石屑代替河砂作細骨料試驗研究及工程應用提供了有利條件。

第1章    石屑在工程應用中的技術特性

第1節           石屑的物理性能及其要求

1.石屑按其獲得的方式可分為2種：一是在加工碎石時篩分出的石屑，這種石屑隨碎石粒徑的大小不同而不同。石粉（粒徑小于0.16mm）含量變化幅度較大，一般在8%~20%之間，所含針片狀粒形較多，這種石屑不宜在強度大于C30的混凝土工程及樓地面砂漿中應用；二是由碎石經二級破碎專門加工的石屑，這種石屑粒形多為圓棱體，石粉含量在10%~16%之間，這種石屑成本較高（但遠低于河砂價格），可用于重要的結構、強度等級在C30以上的混凝土及樓地面工程。表3-20-I是幾個石屑試樣的物理指標。

2.一般正常加工得到石屑的細度模數為3.0~3.7，工程中要求石屑的石粉（粒徑小于0.16mm）含量在8%~28%，細粉（粒徑小于0.08mm）含量小于7%。

3.要求石屑的最大粒徑不得超過5mm。

第2節           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設計方法進行設計，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、同坍落度的條件下，石屑混凝土比河砂混凝土早期強度發展快，但28d的強度基本一致。

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的高標號混凝土。

4.在相同配合比的條件下，石屑混凝土與河砂混凝土相比，除抗壓強度以外的其他指標如下：抗拉強度降低6%~11%，抗折強度降低5%~9%，鋼筋粘結力降低2%~4%，凍融試驗100次的強度損失率達2%~3.5%，收縮變形降低30%~50%，抗滲能力提高1倍以上，靜彈模量提高18%~23%。

5.石屑混凝土與河砂混凝土對各種外加劑具有相同的適應性。在石屑混凝土中摻入適量的減水劑，和易性顯著改善，減水率為10%~18%，各項性能指標均有較大幅度的提高，并優于不摻減水劑的河砂混凝土。以摻入1%JK—2高效減水劑為例，混凝土標號提高20%左右，抗拉強度提高50%~70%，鋼筋粘結力提高30%~50%，凍融試驗100次的強度損失率降低到2.5%以下，抗滲性及靜彈模量均有進一步提高，但般縮變形略有增大。

第3節           石屑代砂配制水泥砂漿的特性

1.當石屑水泥砂漿與河砂水泥砂漿的稠度基本相同時，前者較后者用水量減少10%~20%，和易性好，易于操作。這是由于石屑比河砂表面積小，水泥砂漿包裹石屑表面的厚度增大和膠結性能提高，這對配制低標號水泥砂漿更為有利。

2.石屑配制的水泥砂漿比河砂配制的水泥砂漿早期強度和后期強度均有較大幅度提高，3d強度提高50%~120%，28d強度提高40%~110%。這是因為石屑表面粗糙多孔，改善了與水泥石界面的粘結；石屑中細粉具有一定活性，能加速水泥中C3S的水化，并與C3A、C3AF反應生成一些結晶水化物的緣故。

3.用石屑砂漿制作的4cm×4cm×16cm、兩端預埋瓷頭試件，在標準條件下養護28d測其變形，發現無收縮并有微膨脹，這種特性對用作防水混凝土或防水砂漿十分有利，在工程應用中也證實了這一點。

4.石屑石粉含量在8%~25%時，石屑水泥砂漿的強度隨石粉含量的增加而呈增大趨勢；當石屑石粉含量達28%時，石屑水泥砂漿的強度不再增加；當石屑石粉含量為30%時，石屑水泥砂漿的強度開始下降。

第2章    工程應用實例

第1節           在預應力空心板中的應用

某家屬樓為5層，建筑面積3000m2，標準層采用Ⅲ級荷載板，頂層采用Ⅱ級荷載板。石屑為碎石經二級破碎專門加工而成，細度模數為3.2，石粉含量l3.4%，細粉含量2.3%，每立方米混凝土中用525號徐州產淮海牌普通硅酸鹽水泥378kg，配合比為C∶S∶G=1∶l.67∶3.l0，28d混凝土試塊強度達到35MPa，從不同規格、不同荷載等級預應力空心板中，抽出4塊板作結構性能試驗，其結構性能的各項指標全部符合要求，該工程竣工使用后，沒有發現因樓板撓度過大而產生裂縫的現象。

第2節           在結構工程中的應用電

礦區保險公司綜合大樓為7層框架結構，建筑面積4000m2，混凝土設計標號為C25，采用石屑代砂配制混凝土，留置的混凝土試塊全部合格，主體結構優良，現已竣工使用。

礦區居住區200m3鋼筋混凝土倒錐殼水塔，筒身和水柜全部采用石屑代砂配制C25混凝土，現已投入使用2年，測試當時留置的三組石屑混凝土試塊，R720比R28增長了18%。

第3節           在屋面防水工程中的應用

在永夏礦區質量監督站試驗室屋面防水工程中使用石屑砂漿作防水層，防水層是在爐渣保溫層找平后鋪上的，防水層厚度3~4cm，水泥采用淮海牌425號普通硅酸鹽水泥，其配合比（重量比）為C∶S∶W=1∶3.6∶0.46，施工具體作法與通常抹防水砂漿方法相同。防水層是在夏季施工，施工完后，用草簾覆蓋養護半個月。該工程投入使用2年多，未發生滲漏現象。現在礦區內用石屑砂漿作屋面防水層的屋面面積達9000m2，使用效果較好。

第3章    施工注意事項

1.在石屑混凝土施工過程中，應適當延長攪拌時間，用以改善石屑混凝土的和易性，提高保水性和粘聚性。適當縮短振搗時間，以克服石屑混凝土的泌水現象。

2.自然養護時應加強早期潮濕環境下的養護，若養護期間澆水不足或缺水，會引起干縮裂縫，并影響混凝土強度。

3.石屑砂漿用于樓地面工程時，應使用由碎石經二級破碎而成的石屑，石粉含量控制在8%~15%，否則將影響樓地面的耐磨性。

4.防水混凝土、防水砂漿使用的細骨料應優先選用石屑。

石屑是一種人工砂，利用石屑配制混凝土和砂漿，可以解決砂源不足的困難，且在某些性能上優于河砂配制的混凝土和砂漿，其經濟效益也十分可觀。永夏地區生產的石灰巖碎屑價格比外地運進的河砂價格低30~40元/t，永夏礦區建設每年約需細骨料14萬噸，按代用比例為60%計算，可節約資金300萬元。