頓苗苗

（徐州醫(yī)科大學基本建設管理處，江蘇 徐州 221000）

0 前言

隨著國民經濟的發(fā)展，我國的社會主要矛盾已發(fā)生變化，人民對生活品質的要求不斷提升，“綠水青山”已成為當前社會發(fā)展的主要目標。礦山限采和道路管控等舉措紛紛出臺，導致混凝土企業(yè)骨料供應異常緊張。尾礦及再生骨料等已成為混凝土企業(yè)的常規(guī)原材料[1]。

魯南地區(qū)存在板巖礦脈，主礦物為綠泥石、伊利石，為黏土質礦物經輕微變質而成，其結構致密、板理發(fā)育良好、色澤純正，是優(yōu)良的石雕原材，養(yǎng)育了當地諸多石雕企業(yè)。在板巖的開采和原石雕刻過程中，產生了大量的石質碎屑。此類碎屑以前都當作建筑垃圾處理，近期在骨料供應緊張的局面下，這種板巖碎石部分流向了商品混凝土企業(yè)，被用作混凝土粗、細骨料，導致了一些工程事故的發(fā)生。經研究，國內諸多礦脈板巖具有堿骨料活性，且?guī)r石強度偏低，應謹慎用于商品混凝土中[2-4]?；谏鲜鲈?，本試驗將板巖碎石應用于不同強度等級混凝土中，研究對其性能的影響。

1 原材料

（1）水泥：徐州中聯 P.O42.5水泥，標準稠度用水量27.5%，28d 抗壓強度50.8MPa，堿含量0.75%。

（2）粉煤灰：華潤Ⅰ級灰，45μm 方孔篩篩余7.2%，28d 活性指數75%。

（3）礦粉：東南鋼鐵 S95，比表面積415m2/kg，28d 活性指數99%。

（4）鐵尾礦砂：細度模數0.7，亞甲藍值1.0，含粉量5%。

（5）機制砂：細度模數3.2，亞甲藍值3.0，含粉量10%。

（6）石灰質碎石：公稱粒徑5～25mm，含泥量0.3%，泥塊含量0.1%，壓碎值13，母巖強度81MPa。

（7）板巖碎石1：公稱粒徑5～25mm，含泥量0.2%，泥塊含量0%，壓碎值24，母巖強度42MPa。

（8）板巖碎石2：公稱粒徑5～16mm，含泥量0.2%，泥塊含量0%，壓碎值24，母巖強度42MPa。

（9）外加劑：江蘇蘇博特 PCA-1聚羧酸減水劑，含固量20.1%，減水率22.2%。

2 試驗方法

采用砂漿長度法和快速壓蒸法檢測板巖的堿骨料活性。針對不同強度等級的混凝土，用板巖碎石取代石灰質碎石，檢測混凝土的力學性能，檢測方法參照 GB/T50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》。

3 試驗結果與討論

3.1 板巖的堿活性檢測

堿骨料反應是指混凝土建筑物中的堿（Na2O、K2O）與骨料中的礦物組份在一定的溫濕度條件下發(fā)生的反應。該反應在混凝土內部產生白色凝膠，并吸水腫脹導致結構破壞。堿骨料反應潛伏期長且堿骨料破壞難以補救[5-6]。因而對可疑骨料必須進行堿骨料活性檢測。

參照 JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》，采用砂漿長度法檢測板巖的堿骨料活性，其膨脹率為0.235%，參照 CECS48—1993《砂石堿活性快速試驗方法》，采用快速壓蒸法檢測板巖的堿骨料活性，其膨脹率為0.312%。

兩種測試方法均表明該板巖具有堿骨料反應活性，其在混凝土中應用時，應嚴格限定混凝土建筑物中的總堿量，各國對混凝土中堿含量限值不盡相同，我國CECS53—1993《混凝土堿含量限值標準》規(guī)定混凝土堿含量低于3kg/m3，南非則規(guī)定混凝土中總堿量小于1.8kg/m3無害，是對總堿量限值最嚴苛的國家[3]。

3.2 板巖碎石在低強度等級混凝土中的應用

C10、C20等低強度等級混凝土中的水泥用量較低，混凝土中的總堿量較低，C20混凝土中的總堿量僅為1.58kg/m3，即使使用堿活性骨料，也不存在堿骨料破壞的風險。在 C10、C20混凝土中使用公稱粒徑相同（5～25mm）的板巖碎石取代石灰質碎石，所用配比如表1所示，試驗結果如表2所示。

表1 低強度等級混凝土配合比 kg/m3

表2 碎石種類對混凝土力學性能的影響

結果表明，在 C10、C20混凝土中，使用板巖取代石灰質碎石，7d 強度和28d 強度略有下降，大體持平。在硬化混凝土中，骨料強度、水泥石強度和骨料與水泥漿體的膠結強度是混凝土強度構成的三要素。JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》規(guī)定，巖石的抗壓強度應比所配制的混凝土強度至少高20%，板巖的母巖抗壓強度為42MPa，可滿足 C10、C20混凝土強度的強度配制要求，由于低等級混凝土中的水膠比較高，水泥石強度較低，在硬化混凝土的強度影響要素中起決定性作用。因而在 C10、C20等低強度等級混凝土中，其力學性能滿足設計要求，可替代石灰質碎石應用于混凝土配料中。

3.3 板巖碎石在中高強度等級混凝土中的應用

C25混凝土中的水泥用量為230kg，總堿量僅為1.73kg/m3，不存在堿骨料破壞的風險，C30混凝土中的水泥用量為265kg，總堿量為2kg/m3，有潛在的堿骨料破壞風險。在 C25、C30混凝土中使用公稱粒徑相同（5～25mm）的板巖碎石取代石灰質碎石，所用配比如表3所示，試驗結果如表4所示。

表3 中高強度等級混凝土配合比 kg/m3

結果表明，在 C25混凝土中，使用板巖取代石灰質碎石，7d 強度略有下降，28d 強度大幅度下降；在 C30混凝土中，這種下降幅度更為明顯。此時板巖強度較低的短板效應凸顯，使用板巖同配比取代石灰質碎石，已達不到混凝土的強度要求。

在 C25混凝土中，使用公稱粒徑為5～16mm 的板巖碎石取代公稱粒徑為5～25mm 的石灰質碎石，且通過調整外加劑用量的方法將用水量降至165kg，可將硬化混凝土的28d 強度提升至36MPa。

因而通過調整板巖碎石公稱粒徑以及混凝土用水量等技術手段，可以使用板巖碎石配制 C25混凝土，由于板巖自身的強度短板和配合比中水泥用量的增加（存在堿骨料破壞風險），板巖碎石不適用于配制強度等級高于 C25的混凝土。

表4 碎石種類對混凝土力學性能的影響

4 結論

（1）采用砂漿長度法檢測板巖的堿骨料活性，其膨脹率為0.235%，采用快速壓蒸法檢測板巖的堿骨料活性，其膨脹率為0.312%。兩種測試方法均表明，該板巖具有堿骨料反應活性。

（2）在 C10、C20等低強度等級混凝土中，由于低強度等級混凝土中的水泥用量低，使用板巖碎石不存在堿骨料破壞的風險，且力學性能滿足設計要求，因而可替代石灰質碎石應用于混凝土配料中。

（3）通過調整板巖碎石公稱粒徑以及混凝土用水量等技術手段，可以使用板巖碎石配制 C25混凝土，由于板巖自身的強度短板和配合比中水泥用量的增加（存在堿骨料破壞風險），板巖碎石不適用于配制強度等級高于 C25的混凝土。