如何使用碎石场下脚料-石屑

石屑是碎石场在加工石子的过程中产生的副产品，其粒径在小于5mm，并含有一定量的石粉（粒径小于0.16mm）。石屑的颗粒级配和物理性质与砂接近，在混凝土生产中时常被当做细骨料使用，但石屑与专门生产的机制砂具有很大的区别。JTGE42-2005《公路工程骨料试验规程》中规定：石屑是指采石场加工碎石时通过最小筛孔（通常为4.75mm）的筛下部分。而机制砂是指由碎石及砾石经制砂机反复加工至粒径<4.75mm的细骨料。可以看出，石屑与机制砂区别在于，石屑为碎石生产过程中产生的尾料，是一种废弃物，从细度模数来看，多数石屑为3.0～3.6之间，而机制砂是通过人为加工处理得到的级配、粒形可控的细骨料。由于石料厂生产流程和工艺不同，石屑的物理性能指标变化范围较大，细度模数的变化范围为较大，表观密度为2.60g/cm3～2.80g/cm3，空隙率在42%～47%之间，并且含有大量料径小于0.16mm的细粉颗粒。由于石屑是碎石加工过程中的副产品，其自身存不可避免地存在一些缺点：（1）石屑的级配不稳定，细度模数波动较大；（2）石屑中含有大量的石灰石粉，比表面积较大，在使用过程中造成混凝土用水量增加；（3）石屑在机械破碎过程中造成其表面存在细小裂缝，且表面粗糙、多棱角为不规则体，造成混凝土的流动性降低。但石屑中的石粉可以填充骨料间的空隙，降低空隙率且可以增加混凝土浆体体积。但是，石屑中石粉含量通常较高，有些甚至达到30%，石粉含量越高，混凝土需水量越高，开裂风险也会增大，势必会对混凝土耐久性能产生影响。石屑颗粒存在级配差，通常“两头颗粒含量大，中间颗粒含量少”，表面粗糙、多棱角，针片状含量偏高，石粉含量高。碎石生产过程中不可避免地带入泥粉，使用石屑时，应严格控制泥粉的含量，必要时应对石屑进行清洗。因此，使用碎石场石屑作为细骨料配制混凝土时，应根据当地实际情况，对周边地区石屑的性能进行综合分析，制定出合理的混凝土配合比。（一）拌合物性能石屑是碎石场的下脚料，由机械破碎而得，表面较粗糙，且多尖锐的棱角，拌制混凝土时可聊间摩擦力增加，往往会降低混凝土拌合物的流动性。石屑的细度模数偏大，一般细度模数大于3.0，且级配不合理，常常表现为“两头颗粒含量大，中间颗粒含量少”，配合比使用不合理时，易出现骨料堆积的“草帽状”。石屑的级配不良，一般0.6mm与1.18mm两个筛的含量不足，给混凝土拌合物的流动性带来很大的不足。有些地方复配面砂（细度模数0.4），由于细度模数小，细颗粒过多，依然难以补充0.6mm与1.18mm两个筛上缺失的级配。2.36mm以上颗粒含量大时，砂过粗，混凝土粘聚性变差，发散，如果单纯提高砂率难以获得满意的混凝土拌合物。与碎石母岩相同的石屑虽然含有一定量的石粉，但石粉与泥粉具有本质的区别，其MB值一般小于1.4，且石粉含量变化对MB值影响不大，石粉含量增加5%左右，MB值增加0.1。随着石屑中石粉含量的增加，其细度模数逐步降低，石屑中石粉含量每增加5%，机制砂细度模数降低0.1。如果石屑的级配较好，也含有适量的石粉，这样就会使得混凝土的浆体量增加，就会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、泌水现象少、粘聚性强等特点。有石屑中石粉含量过高或过低对混凝土的性能都会产生不利的影响，一方面如果石粉含量过低，由于石屑的表面特征可能使混凝土拌合物产生离析、泌水以及流动性不佳等现象；另一方面如果石粉含量过高，使得石屑的比表面积增大，增加混凝土的单位用水量，流动性降低等。当石粉含量偏大时，尽量采用增加外加剂用量的手段来改善混凝土的流动性，一般来说，石粉含量变化5%左右，外加剂用量适当调整0.1%～0.2%（外加剂正常用量为2%）。些碎石场为减少石屑中的含泥量，将石屑进行冲洗，造成细颗粒含量偏少，拌制混凝土时往往造成拌合物的保水性、粘聚性降低，泌水增加。（二）力学性能使用石屑拌制的混凝土依然符合抗压强度与水胶比之间的水胶比定律，但其经验公式宜根据试验确定。石屑对混凝土拌合物强度的影响主要有以下几点：（1）粒径小于0.15mm的石粉颗粒，能够改善混凝土骨料级配，增加混凝土拌合物的浆体量，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土拌合物的保水性，减少泌水，减少了自由水在界面上聚集，改善浆体与骨料界面的强度；（2）石屑中的石粉填充了混凝土内的毛细孔，增强了混凝土的密实性，使得混凝土内的大孔得到细化，即改善了混凝土的孔结构；（3）石屑表面粗糙，带有尖锐棱角，使得集料与浆体的粘结力得到增强，也有利于界面的改善。（4）石屑中大量细小石粉在水泥水化过程中起晶核作用，可加速水泥水化；同时与水泥中矿物成分发生化学反应，生产水化碳铝酸钙，从而提高了混凝土强度。（三）耐久性能屑对混凝土耐久性影响的试验研究，目前进行得较少，部分试验结果也不一致。在混凝土的抗渗性方面，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，易于振捣成型，粘聚性强，改善和易性，提高了混凝土密实性，也就提高了混凝土抗水渗透性能。另外，由于石粉具有填充效应，使硬化后混凝土结构密实，提高混凝土抗水渗透性。但是继续增加石屑中石粉含量时，体系中石粉与水泥比例过大，水泥不足以完全填充砂与石粉所形成的空隙，不足以产生足够的胶凝性，使得混凝土硬化后空隙增加，致使混凝土抗水渗透性降低。其次，由于石粉比表面积非常大，必然导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，混凝土硬化后产生孔隙较多，从而降低混凝土抗渗性。另外，过量石粉的引入，一部分石粉聚集在骨料表面，降低了骨料的粗糙程度影响了水泥石与骨料之间的胶结能力损害了界面的性能，因此降低了混凝土的抗渗性。很多学者认为石屑中石粉含量对混凝土的收缩性能影响较大，因为石粉含量越高，混凝土需水量越大。用水量的增加，需要混凝土加强早期养护，防止收缩开裂的发生。当石屑中石粉（此处指粒径小于0.16mm的颗粒）含量大于20%时，混凝土干燥收缩显著增加，混凝土开裂风险提高。石屑中石粉含量为10%及以下时，石屑混凝土干燥收缩率与普通混凝土基本没有差别。在混凝土的抗冻性方面石屑对混凝土的抗冻性无不良影响。（四）石屑应用于混凝土中应注意的问题（1）石屑的表面棱角较多，表面粗糙，颗粒级配差，在使用时应注意级配的调整，或将河砂与不同石屑混合使用。石屑混凝土的配合比设计基本上可按普通混凝土配合比设计原则及方法进行，石屑混凝土的合理砂率可通过骨料混合料体系空隙率试验来确定。（2）石屑的石粉含量通常比较大，需水量较大且坍落度经时损失也偏大，易造成混凝土和易性变差，拌合物呆滞，流动性差，甚至无法泵送施工，在配合比设计中合理应用外加剂，以改善石屑混凝土的和易性；（3）石屑细度模数偏大，尤其是使用水洗石屑时，配制的混凝土粘聚性和保水性较差。在强度等级较低的混凝土中，胶凝材料用量较少，使用