CN105859169A - 石屑在混凝土管桩预制中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石屑在混凝土管桩预制中的应用，其特征是：石屑在管桩预制组分中作为混凝土填充细骨料的应用，所述石屑掺如入量占混凝土填充细骨料总量的20％‑‑30％。有益效果：与现有技术相比，本发明用石屑代替部分河砂在混凝土管桩中的组分。不仅可以缓解河砂资源短缺的问题,避免过度开采对环境的破坏,还能解决石屑带来的污染问题；同时石屑代替部分河砂，优化填充细骨料的颗粒级配，改善混凝土的工作性能，提高管桩性能和抗压强度；又能降低了管桩的制造成本，减少对环境的污染。

Description

石屑在混凝土管桩预制中的应用

技术领域

本发明属于管桩，尤其涉及一种利用碎石开采中产生的石屑在混凝土管桩预制中的应用。

背景技术

随着我国基础设施建设的快速发展,对于混凝土管桩的需求量越来越大。预制管桩包括钢筋笼、端头板、水泥、碎石、砂子及河沙作为混凝土管桩主要填充料。我国河砂资源分布极不均匀,并且由于长期的过度开采使天然河砂的质量和数量越来越难以满足工程建设的需要,不少地区甚至出现天然砂的资源短缺情况。碎石作为混凝土粗骨料，其在开采时,会伴随产生约20％的石屑,不仅占用场地且污染环境。预制管桩企业直接从采石场采购碎石作为管桩生产主要原材料，每吨碎石会夹带5％左右的石屑，含泥量一般都是在1.2％左右。建设用卵石、碎石标准GB/T14685-2011规定碎石的含泥量≥0.5％。管桩企业通常的处理方法是将碎石通过洗石机进行清洗，保留粒径4.75mm～25mm碎石，在清洗的同时会把1.18mm～4.75mm以下的石屑洗掉，再用铲车把石粉、石屑运至垃圾场堆放。因此伴随产生三个方面的问题：(1)资源未充分利用，人力、财力浪费大；(2)污染环境、直接填埋对土壤和水会产生污染；(3)随着管桩生产量的不断增加，产生的石屑也不断增多，找不到足够的场地来堆放。管桩生产企业亟待解决石屑的处理问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种石屑在混凝土管桩预制中的应用，在混凝土管桩配制中用石屑代替部分河砂，可以提高管桩性能和抗压强度，并减少石屑对环境的污染。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种石屑在混凝土管桩预制中的应用，其特征是：石屑在管桩预制组分中作为混凝土填充细骨料的应用，所述石屑掺如入量占混凝土填充细骨料总量的20％--30％。

所述石屑含粉量≤0.5％，粒径为2.00mm～4.75mm。

有益效果：与现有技术相比，本发明用石屑代替部分河砂在混凝土管桩中的组分。不仅可以缓解河砂资源短缺的问题,避免过度开采对环境的破坏,还能解决石屑带来的污染问题；同时石屑代替部分河砂，又能改善混凝土的工作性能，提高管桩性能和抗压强度；也降低了管桩的制造成本，减少对环境的污染。

具体实施方式

下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1

一种石屑在混凝土管桩预制中的应用，石屑在管桩预制组分中作为混凝土填充细骨料的应用，所述石屑掺如入量占混凝土填充细骨料总量的20％。

实施例2

一种石屑在混凝土管桩预制中的应用，石屑在管桩预制组分中作为混凝土填充细骨料的应用，所述石屑掺如入量占混凝土填充细骨料总量的30％。

实施例3

一种石屑在混凝土管桩预制中的应用，石屑在管桩预制组分中作为混凝土填充细骨料的应用，所述石屑掺如入量占混凝土填充细骨料总量的25％。

所述石屑含粉量≤0.5％，粒径为2.00mm～4.75mm。

混凝土填充细骨料一般包括河沙、湖砂、山砂和淡化海砂、机制砂、石屑。

实验数据

1、掺入石屑混凝土配合比试验

石屑作为复合增强优化填充细骨料，其中可利用的比例相对于原材料来说已经相当的低了，石屑的细度模数4.4mm以下，清洗后的含泥量约为0.4％，较适合填补石子中的空隙，有利于提高混凝土的强度及其他性能。本文旨在保证混凝土强度前提下，节约资源，进行混凝土配合比优化，具体配比见表1。

表1掺石屑混凝土的配合比kg/m³

2、石屑掺量对混凝土强度的影响

表2为不同石屑掺量下混凝土的强度。由表2可知，随着石屑掺量的提高，混凝土的蒸压强度在下降。当石屑掺量达到35％时，混凝土强度下降到78.92MPa，已经不能满足管桩厂对管桩强度的要求，在掺入石屑的各组试验中可以发现石屑的掺量在30％时强度最佳，而且强度产生峰值达到了86.15MPa。此外，随着用石屑的增加，用水量有所降低，说明石屑掺入混凝土中能降低水灰比。表中混凝土水灰比＝水及减水剂总和/胶凝材料总和。胶凝材料包括水泥、矿粉及微硅粉。

表2石屑料对混凝土强度的影响

3、石屑掺量对混凝土坍落度的影响

表3为不同石屑掺量下管桩混凝土的坍落度。从表3可知，随着石屑掺量比例的提高，混凝土的坍落度也在不断增加，表明掺如石屑后可适当减少水的用量。

石屑掺量(％)	0	5	10	15	20	25	30	35	40
										坍落度(mm)	28	30	32	33	35	37	39	40	42

表3不同石屑掺量混凝土的坍落度

4石屑掺量对混凝土耐久性的影响

4.1碳化

碳化试验参照GBJ 82—85《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》中的相关规定进行，按照规范要求分别对掺石屑混凝土在二氧化碳浓度为20％、湿度为70％、温度为20℃的环境下进行了为期一个月的碳化试验。由于所研究的是高强混凝土，具有高密实性，所以分别测定了7d、14d、28d混凝土的碳化深度，结果如表4所示。

表4掺石屑混凝土碳化深度情况

由表4可以看出，掺入石屑对混凝土的碳化没有影响，在28d后试件依然未发生碳化现象。混凝土的水灰比越低，强度和密实度就越高，碳化速度越慢，抗冻性越高，混凝土表面无缺陷；水灰比越大，强度下降，混凝土的孔隙率和裂纹增加，密实度降低，渗透性增大，抗冻性下降，混凝土单位体积内的Ca(OH)2含量也就越少，碳化速度越快。在混凝土拌和过程中，水占据一定的空间，即使振捣比较密实，随着混凝土的凝固，水占据的空间也会变成微孔或毛细管等。因此，水灰比对混凝土的孔隙结构和耐久性能有影响。

详见表5所示，水灰比对混凝土性能影响结果

表5水灰比对混凝土影响结果试验情况

4.2混凝土抗渗试验

GB/T 50164—2011《混凝土质量控制标准》根据混凝土试件在抗渗试验时所能承受的最大水压力，混凝土的抗渗等级划分为P4、P6、P8、P10、P12、>P12。试配要求的抗渗水压值应比设计提高0.2MPa，试配时宜采用水灰比最大的配合比做抗渗试验，试验结果如表6所示。

表6掺石屑混凝土的抗渗试验结果

从表6可知，掺入石屑对管桩混凝土抗渗能力有所提高，石屑掺量在10％～40％时，混凝土的抗渗等级均能达到P12。

4.3混凝土抗冻融试验

掺石屑混凝土抗冻融试验结果如表6所示。由表7可知，掺石屑后，混凝土的抗冻融性能有所提高。

表7掺石屑混凝土抗冻融试验

4.4混凝土早期开裂试验

本次试验选择了4个配比进行了混凝土早期开裂试验，其中，石屑掺量为0％、20％、25％、30％混凝土进行了混凝土早期开裂试验，具体结果如表8所示。

表8不同石屑掺量混凝土开裂情况及评价结果

数据处理与评价方法如下：

(1)平均开裂面积：

(2)单位面积开裂裂缝数目(尺寸单位：mm)：

(3)单位面积的总开裂面积：c＝a×b(mm²/m²)

式中

W_i—第i根裂缝的最大宽度，mm；

I_i—第i根裂缝的长度，mm；

N—总裂缝数目，根；

A—试验板面积，0.36m2。

表9为混凝土试件早期抗裂性等级评价标准。

表9试件早期抗裂性等级的评价标准

通过表8和表9可以看出，不同的石屑掺量对早期开裂有着一定的影响，试件开裂情况并不显著，各个配合比的混凝土都有较好的抗开裂性能，抗裂等级均为Ⅰ级。

2、高强高性能石屑混凝土管桩的试生产

基于上述试验，进行高强高性能石屑混凝土管桩试生产。生产结果表明，石屑作为填充细骨料，掺量为30％时，管桩产品离心效果好，强度等其他性能也能满足工程需要。由于各项指标数据均符合要求，目前，该产品已投入生产。

3、实际应用效果及推广情况

生产生态节能型高强高性能石屑混凝土管桩30万M，产品使用效果很好，各项测试均符合要求，经济效益显著。该技术不但提高了管桩混凝土的强度和耐久性，还拓宽了混凝土与水泥制品行业的原料应用范围。

结语

1、当掺量占细骨料总量的20％时，管桩混凝土和易性、强度、耐久性以及早期抗裂性能、收缩性良好；当掺量占细骨料总量的30％时，强度能提高5～7MPa，对混凝土和易性、氯离子扩散系数影响不大，抗冻融检验能达到F350，抗渗检验能达到P12，可作为混凝土填充料使用；

2、石屑替代部份细骨料来充当填充料主要技术特点。1、填充细骨料颗粒级配,提高混凝土的密实度和强度，可作为混凝土填充料使用；选用石屑含粉量≤0.5％，粒径为2.00mm～4.75mm；石屑可以作为一种新型的细骨料填充料，可以优化细骨料颗粒级配。

上述参照实施例对该一种石屑在混凝土管桩预制中的应用进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种石屑在混凝土管桩预制中的应用，其特征是：石屑在管桩预制组分中作为混凝土填充细骨料的应用，所述石屑掺如入量占混凝土填充细骨料总量的20％--30％。

2.根据权利要求1所述的石屑在混凝土管桩预制中的应用，其特征是：所述石屑含粉量≤0.5％，粒径为2.00mm～4.75mm。