花岗岩代替石灰岩用于混凝土中的试验研究

文摘 2024-11-13 07:04 河南

砂石骨料是基础设施建设工程用量最大的材料，我国每年产销量约200亿吨，占世界总量的一半。砂石骨料广泛用于建筑、道路、桥梁、水利、水电等基础设施建设，其品质直接影响建设工程质量。2011年，国家标准委发布《建设用卵石、碎石》（GB/T14685-2011），自2012年开始实施，对引导和规范我国砂石行业发展、促进企业技术水平提升和保障工程建设安全性能发挥了积极作用。

骨料在混凝土中起到骨架作用，是混凝土的重要组成部分，骨料母岩的品质与种类会影响骨料的性能，且骨料的特性会对混凝土的各项性能产生重要影响。我国的花岗岩资源储量巨大，使用花岗岩替代石灰岩优质集料，可以提高花岗岩的利用率，降低工程建设成本，缓解集料资源短缺的压力。花岗岩是一种压碎值低，抗压强度高的岩石，可作为骨料生产混凝土，但其制备的混凝土的耐久性能与石灰岩骨料混凝土有所差异。

本文对比了花岗岩和石灰岩骨料在混凝土的工作性能、耐久性能、物理性能、经济性能等的影响差异，分析花岗岩骨料混凝土的使用场景和可行性，有助于花岗岩骨料混凝土的推广，满足实际工程项目的需要，并结合工程案例，为实际工程项目中选择合适的混凝土骨料碎石类别提供参考。

1试验材料

本次试验使用原材料及其物理性能见表1。

2配合比设计

为研究石灰岩碎石和花岗岩碎石对混凝土质量的影响，现对其两种碎石进行配合比试验验证，根据以上原材料检测数据，按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011的设计要求，以混凝土C45、C50、C55为例，设计混凝土配合比见表2。

3试验结果分析

3.1不同粗骨料对塌落度/扩展度的影响

由图1可看出，花岗岩碎石骨料混凝土的塌落度和扩展度都要高于石灰岩，以及从初始的出机状态到2小时后的静态塌落度、扩展度损失均比石灰岩要小。

这是由于石灰岩的破碎机械及破碎工艺及石场所生产的骨料品质较差，如棱角性、球度、针片状颗粒偏高等，针片状粗骨料较多时，球形骨料减少，骨料间易形成搭接，不易流动，会影响新拌混凝土的流动性，而花岗岩粒形良好、级配合理，可实现骨料的紧密堆积，骨料空隙率越小，混凝土的密实度越高，在达到同样工作性要求时，可以减少单方混凝土总胶材用量。

3.2不同粗骨料对混凝土凝结时间的影响

混凝土凝结时间在施工中有重要意义，初凝时间不宜过短，终凝时间不宜过长，由图2可看出，两种碎石骨料混凝土试块初、终凝结时间相差不大；而花岗岩碎石骨料混凝土终凝时间短2小时，可有效节省工程部位的拆模时间，适合对施工进度有要求的工程项目。

3.3不同粗骨料对混凝土抗压的影响

由图3可看出，花岗岩碎石骨料混凝7天、28天试块抗压强度值均要高于石灰岩碎石。石灰岩针片状粗骨料含量较多时，骨料自身的压碎值降低，并且在试件成型振捣密实过程中，针片状粗骨料易发生水平定向排列，当受到垂直于骨料方向作用的压应力时，一方面单颗骨料自身承压能力较球形颗粒有所下降，另一方面还会造成骨料下方局部水灰比增大，气泡排出过程中受阻使得骨料下表面孔隙率提高、孔结构粗大，甚至形成孔洞和裂缝；当针片状粗骨料含量较高时，其比表面积增大，浆体不能够充分包裹骨料，二者之间界面区的缺陷也较多。因此，针片状粗骨料含量的增加，无论是骨料自身还是界面区，混凝土体系的薄弱环节整体增多，使得混凝土强度进一步降低。

4经济性能分析

以C45、C50、C55等级的混凝土为例，对其材料经济成本进行分析，见表3。

由表3可以看出，C45等级的混凝土使用花岗岩代替石灰岩生产成本能降低12元/m³，生产C50等级的混凝土使用花岗岩代替石灰岩生产成本能降低16.21元/m³，生产C55等级的混凝土使用花岗岩代替石灰岩生产成本能降低16.68元/m³。在保障质量前提下，花岗岩碎石用于混凝土骨料中更具有经济效益，能有效降低混凝土的生产成本。

5结论

本文分析了使用花岗岩和石灰岩作为骨料对混凝土性能的影响，得出以下结论：

⑴花岗岩碎石对比石灰岩碎石用于混凝土骨料中的试验结果为：花岗岩碎石工作性能、施工性能、经济性能更佳，更适用一些高要求施工的工程项目。

⑵在保障强度质量的前提下，花岗岩碎石骨料混凝土更能节省生产材料成本，可节约材料成本12～16.68元/m³。（来源：《广东建材》2024.09）

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIzNjU1MTYwNw==&mid=2247520866&idx=6&sn=cd2392b976d06a593c9ecd0f79b266c5

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