石灰石資源全利用制備混凝土在建筑工程中的應(yīng)用

1、僅供個人參考For personal use only in study and research; not for commercial useFor personal use only in study and research; not for commercial use石灰石資源全利用制備混凝土在建筑工程中的應(yīng)用瀏覽次數(shù)： 95 日期： 2013 年 11 月 20 日 09:35石灰石資源全利用制備混凝土在建筑工程中的應(yīng)用濟(jì)南長興建設(shè)商砼有限公司汪丕明1. 預(yù)拌混凝土企業(yè)進(jìn)行科技創(chuàng)新的必要性（1 ）技術(shù)創(chuàng)新有助于創(chuàng)造產(chǎn)品的成本優(yōu)勢只有通過不斷地技術(shù)創(chuàng)新， 充分掌握材料的應(yīng)用技術(shù)，

2、掌握實現(xiàn)混凝土的各項性能的最新關(guān)鍵技術(shù)， 才能更好的平衡混凝土性能、質(zhì)量和材料成本三者之間的關(guān)系，才能在確保混凝土質(zhì)量的前提下，有效降低材料成本，確立企業(yè)的成本優(yōu)勢。（2 ）技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的根本動力通過企業(yè)技術(shù)人員有針對性的試驗工作，積極發(fā)展新材料應(yīng)用技術(shù)、開發(fā)新產(chǎn)品、 拓展產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，企業(yè)才能把握市場主動權(quán)， 提高市場占有率，提高企業(yè)聲譽， 促進(jìn)企業(yè)的全面發(fā)展。（3 ）技術(shù)創(chuàng)新是申請高新技術(shù)企業(yè)的基礎(chǔ)高新技術(shù)企業(yè)可以獲得稅收減免優(yōu)惠政策（主要是指企業(yè)所得稅由25% 降低為 15% ）。只有進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，企業(yè)才能獲得核心知識產(chǎn)權(quán)，才能為申請高新技術(shù)企業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。2. 本項目的主要

3、研究內(nèi)容簡介2.1 本項目的主要研究內(nèi)容本課題是針對石灰石資源一條龍生產(chǎn)石灰石粉、機制砂和碎石， 并將其成功應(yīng)用到混凝土中而開展的，以使用量最大、使用面最廣的C30 混凝土為例，結(jié)合室內(nèi)試驗研究和實際工程應(yīng)用，取得了一系列研究和應(yīng)用成果，主要如下：（ 1 ）明確提出石灰石資源全利用的具體有效途徑。 提出了石灰石資源一條龍生產(chǎn)石灰石粉、機制砂和碎石的生產(chǎn)工藝流程和關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)，即用于混凝土中的石灰石粉的細(xì)度要求為45m方孔篩篩余不宜超過15% ，而其在膠凝材料體系中的含量不宜超過25% ，機制砂石粉含量不宜超過8% ，實現(xiàn)了石灰石資源的全利用；（ 2 ）在混凝土配合比設(shè)計方面，將作為摻合料的石灰

4、石粉和機制砂中的石粉疊加考慮來進(jìn)行配合比設(shè)計。 避免了片面考慮對混凝土性能， 特別是工作性和外加劑摻量等技術(shù)指標(biāo)帶來的影響；（ 3 ）在石灰石粉用量的限值方面，提出石灰石粉在膠凝材料體系中的含量限值：用于水泥基材料的石灰石粉的細(xì)度要求為45m方孔篩篩余不宜超過15% ，其在膠凝材料體系中的不得用于商業(yè)用途僅供個人參考含量限制不宜超過25% ；（ 4 ）在降低混凝土收縮的技術(shù)措施研究方面，提出采用聚羧酸減水劑降低石灰石資源全利用制備的混凝土的開裂敏感性，以保證該混凝土良好的體積穩(wěn)定性。（ 5 ）結(jié)合實際工程要求，開展了石灰石資源全利用制備混凝土在建筑工程中的應(yīng)用，提出了其質(zhì)量控制技術(shù)和措施， 并

5、對其進(jìn)行了質(zhì)量檢測和評定。 此項技術(shù)降低了混凝土對日益緊缺的天然河砂和傳統(tǒng)礦物摻合料粉煤灰等的過度依賴， 走出了一條可持續(xù)發(fā)展的綠色混凝土之路。2.2 石灰石資源全利用制備混凝土在建筑工程中的應(yīng)用為了在實際工程中應(yīng)用石灰石資源全利用制備混凝土，以實際工程使用量最大的C30混凝土為例， 在試驗室較充分地研究了混凝土的工作性、強度、體積穩(wěn)定性和部分耐久性指標(biāo)，得出了該混凝土的配合比設(shè)計方法和關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)指標(biāo)，在摻加10% 石灰石粉的基礎(chǔ)上，使用該石灰石資源材質(zhì)的混凝土的機制砂最佳石粉含量為8% 。為此在實際建筑工程中使用 C30 石灰石資源全利用制備混凝土，以得出該混凝土的應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。本工程為濟(jì)

6、南長清大學(xué)科技園商業(yè)商務(wù)公寓4#樓，位于濟(jì)南西部新城，A3 號路南側(cè)，A4 號路北側(cè)， 3 號路的西側(cè)，建筑面積約15477.24平米，設(shè)計使用年限50年。主體為框架剪力墻結(jié)構(gòu)， 基礎(chǔ)形式為筏板。 建筑高度57.3 米。設(shè)計為主樓梁板柱為現(xiàn)澆C30 混凝土。由于工期相對較緊，而當(dāng)?shù)貎涞馁|(zhì)量合格的粉煤灰和礦粉相對較少，難以滿足建筑工程的連續(xù)施工澆筑總量，同時對于使用量較大的細(xì)骨料，由于其質(zhì)量波動性較大， 導(dǎo)致所配制的混凝土質(zhì)量也存在一定的波動，在加上外運質(zhì)量合格的粉煤灰、礦粉和河砂等混凝土原材料，勢必增加工程造價，而在工程附近有一大型采石場，工程所用碎石均來自該采石場。為節(jié)約工程造價，保證工程

7、建設(shè)的施工連續(xù)性和工程質(zhì)量，在與業(yè)主、設(shè)計、 監(jiān)理和相關(guān)職能部門等單位的協(xié)商下，決定采用采石場一條龍生產(chǎn)的石灰石粉、機制砂和碎石等原材料制備混凝土進(jìn)行該工程建設(shè)。前期室內(nèi)試驗研究工作所采用的混凝土原材料均采自現(xiàn)場材料，因此室內(nèi)研究工作對濟(jì)南長清大學(xué)科技園商業(yè)商務(wù)公寓的施工具有很好的對應(yīng)指導(dǎo)關(guān)系，該建筑工程混凝土具體配合比見表 1；表 1石灰石資源全利用制備混凝土的施工配合比/kg/m3水泥粉煤灰礦粉石灰石粉砂碎石水外加劑240605040874( 機制砂 )9471809.8（1 ）原材料的質(zhì)量控制P?O42.5 水泥采用散裝水泥， 在使用前應(yīng)對其強度、 安定性及其它必要的性能指標(biāo)進(jìn)行復(fù)驗。石

8、灰石粉應(yīng)盡量使用散裝罐存，并明確標(biāo)識， 并對細(xì)度、 燒失量和活性指數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行不定期的抽查， 如果石灰石粉的產(chǎn)源有變化的話，有必要檢測其礦物和化學(xué)組成。機制砂和碎石應(yīng)進(jìn)行搭設(shè)廠篷遮陽避雨堆放，對機制砂應(yīng)不定期地檢測其石粉含量，以保證機制砂石粉含量的穩(wěn)定性， 同時檢測其亞甲藍(lán)試驗以區(qū)別機制砂中所含石粉和泥粉含量。如遇機制砂技術(shù)參數(shù)指標(biāo)波動較大時， 應(yīng)立即調(diào)整混凝土配合比，并通過材料生產(chǎn)工藝，保證生產(chǎn)出的機制砂和碎石質(zhì)量。聚羧酸減水劑在在進(jìn)廠時進(jìn)行相應(yīng)檢測。（2 ）混凝土攪拌和運輸不得用于商業(yè)用途僅供個人參考在采用石灰石資源全利用技術(shù)生產(chǎn)混凝土?xí)r，由于膠凝材料體系的組成更為復(fù)雜，混凝土的攪拌時間宜

9、延長10s20s ，保證聚羧酸減水劑、機制砂和膠凝材料等的充分混合，以發(fā)揮其綜合效應(yīng)，其攪拌制度?；炷恋倪\輸應(yīng)安排專人專車負(fù)責(zé)，在運輸前應(yīng)檢查混凝土攪拌運輸車車內(nèi)是否存留有積水，運輸時應(yīng)考慮最近的運輸路線，混凝土從攪拌機中卸出到施工現(xiàn)場卸料完畢一般不應(yīng)超過 90min ，在整個運輸過程中嚴(yán)禁加水。（3 ）混凝土澆筑和振搗混凝土在澆筑前，應(yīng)對混凝土進(jìn)行工作性能的檢測，如圖3 所示。在澆筑時，應(yīng)控制好混凝土的均勻性和密實性，混凝土拌合物運至澆筑地點后，應(yīng)立即澆筑入模；混凝土柱豎向超過 3m 時，應(yīng)借助于串筒或溜管等設(shè)備澆筑，混凝土梁板一般同時澆筑，從一端開始向前推進(jìn)。當(dāng)混凝土坍落度在現(xiàn)場難以達(dá)到

10、泵送要求時，應(yīng)在技術(shù)人員的指導(dǎo)下加入適量的減水劑，并快速旋轉(zhuǎn)混凝土攪拌運輸車，混凝土達(dá)到泵送要求后方可進(jìn)行澆筑?；炷恋臐仓驼駬v如圖4 和圖 5 所示?；炷翝仓r宜采用高頻振搗器或附著式平板振搗器等設(shè)備進(jìn)行振搗密實。為保證混凝土達(dá)到充分的密實性，振動操作應(yīng)快插慢拔，每一振點持續(xù)時間應(yīng)使混凝土表面呈現(xiàn)浮漿或不再沉落為宜。當(dāng)被振混凝土表面有清晰的輪廓呈現(xiàn)， 浮漿為一水平面，且無大量氣泡排出，即表明混凝土已被振搗密實。避免混凝土振動時間過長，導(dǎo)致混凝土離析，粗骨料下沉，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不均勻。（4 ）混凝土的養(yǎng)護(hù)由于石灰石資源全利用制備的混凝土開裂敏感性較大，因此對其養(yǎng)護(hù)提出了更高的要求?；炷琉B(yǎng)護(hù)

11、的目的是為了讓混凝土中的膠凝材料盡可能地充分水化， 因而充足的保濕條件對混凝土養(yǎng)護(hù)很重要。 混凝土澆筑振搗密實后， 應(yīng)立即對其加以覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護(hù)， 如圖6 所示。在混凝土終凝后應(yīng)灑水或噴霧養(yǎng)護(hù)，灑水次數(shù)和程度以保持混凝土表面濕潤為準(zhǔn)，其養(yǎng)護(hù)時間一般不少于 14d 。3. 有益效果3.1 混凝土的質(zhì)量檢測在不同齡期對石灰石資源全利用制備的混凝土進(jìn)行跟蹤檢驗，采用回彈法對該混凝土強度進(jìn)行普查，同時結(jié)合部分鉆取芯樣法對混凝土強度進(jìn)行檢測，其28d 齡期部分回彈法檢測結(jié)果見表2 所示，鉆取的部分混凝土芯樣，如圖7 所示。從表2 可以看出，石灰石資源全利用制備的混凝土 28d 強度基本保持在 38MP

12、a 左右，均滿足 C30 的強度要求，同時從其碳化深度和強度可以看出， 該混凝土的勻質(zhì)性較好， 這表明該混凝土的配制和應(yīng)用技術(shù)較為完善，實現(xiàn)了石灰石資源全利用制備的混凝土在實際工程中地成功規(guī)模化應(yīng)用。表 2 部分回彈法檢測得到的石灰石資源全利用制備的混凝土強度軸線 碳化深度 /mm 推定值 /MPa 達(dá)到設(shè)計百分比 /%1-11 軸交 1-B 軸 1.5 36.8 123 1-12 軸交 1-C 軸 1.5 38.1 127 1-14 軸交 1-B 軸 1.5 36.8 123不得用于商業(yè)用途僅供個人參考1-16 軸交 1-G 軸 2 37.8 1261-17 軸交 1-F 軸 1.5 38.

13、7 129通過長期跟蹤發(fā)現(xiàn)石灰石資源全利用制備的混凝土沒有開裂現(xiàn)象，沒有看到明顯裂縫，由此可見通過相關(guān)技術(shù)措施可以降低該混凝土的開裂敏感性， 采用該混凝土澆筑的混凝土梁板柱外觀光滑平整，表面無斑點和水紋現(xiàn)象，無孔洞和蜂窩等質(zhì)量缺陷。3.2 該項技術(shù)的社會效應(yīng)采石場在生產(chǎn)碎石時不可避免的要產(chǎn)生大量廢棄物如石屑等，通過石灰石資源全利用制備混凝土的課題實施，實現(xiàn)了石灰石資源一條龍生產(chǎn)石灰石粉、機制砂和碎石等混凝土原材料，變廢為寶， 實現(xiàn)了廢棄物的高效利用，同時也節(jié)約了石灰石資源的浪費，也符合國家目前提倡的節(jié)能環(huán)保政策，如不對其廢棄物加以利用，在干燥天氣時，到處粉塵飛揚，影響生態(tài)環(huán)境。 該混凝土的成功

14、制備和在實際工程中的應(yīng)用，提高了工程界對推廣使用該混凝土的信心， 同時也給當(dāng)?shù)鼐用裉峁┝烁嗟木蜆I(yè)機會，也提高了當(dāng)?shù)鼗炷恋膽?yīng)用技術(shù)水平，在社會上產(chǎn)生了很好的社會效應(yīng)。3.3 該項技術(shù)的技術(shù)效應(yīng)石灰石資源全利用制備混凝土的成功實施有效解決了當(dāng)?shù)鼗炷翆θ找婢o缺的傳統(tǒng)礦物摻合料如粉煤灰和礦粉以及天然河砂的供需矛盾關(guān)系；由于采用的是石灰石資源一條龍生產(chǎn)石灰石粉、 機制砂和碎石， 而這種人工機械化生產(chǎn)可以實現(xiàn)產(chǎn)品的可調(diào)可控，保證了混凝土礦物摻合料和骨料的質(zhì)量和穩(wěn)定性，從而可以保證混凝土的質(zhì)量，擺脫了混凝土質(zhì)量對粉煤灰和礦粉以及河砂質(zhì)量波動性的過度依賴，提高了混凝土的應(yīng)用技術(shù)水平；同時石灰石資源全利用

15、制備的混凝土提高了混凝土的綠色度，走出了一條綠色可持續(xù)發(fā)展之路，值得大力推廣使用。3.4 該項技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益分析1. 直接經(jīng)濟(jì)效益以實際工程所用的C30 普通商品混凝土和石灰石資源全利用制備的混凝土進(jìn)行生產(chǎn)成本對比，可得到采用石灰石資源全利用制備的混凝土的直接經(jīng)濟(jì)效益。 當(dāng)?shù)鼗炷猎牧蟽r格見表 3 ，混凝土配合比見表 4。表 3 混凝土原材料價格元 /噸水泥 粉煤灰 礦粉 石灰石粉河砂 機制砂 碎石 NC-F1 NC-F1(J)315902152050464020002000表 4 石灰石資源全利用制備的混凝土和普通商品混凝土配合比kg/m3混凝土 水泥 礦物摻合料砂 碎石 水 外加劑粉煤灰

16、 礦粉 石灰石粉普通 C30 240 75 75 838( 河 ) 983 175 9.8 NC-F1C30 240 60 50 40 874(機 ) 947 175 9.8 NC-F1(J)結(jié)合表 3 和表 4，本公司使用的原材料使用數(shù)量計算.得到石灰石資源全利用制備的混凝土原材料成本為184.85 元 /m3 ，普通商品混凝土的原材料成本為197.30 元/m3 。采用石灰石資源全利用技術(shù)制備混凝土，比采用河砂和普通摻合料的混凝土原材料成本可節(jié)約12.55元/m3 ，比采用機制砂和普通摻合料的混凝土原材料成本可節(jié)約5.8 元 /m3 。按混凝土年產(chǎn)不得用于商業(yè)用途僅供個人參考量為 60 萬

17、 m3 的混凝土攪拌站計算，采用石灰石資源全利用技術(shù)制備混凝土，比采用河砂和普通摻合料的混凝土可節(jié)約成本 700 余萬元 / 年，比采用機制砂和普通摻合料的混凝土原材料成本可節(jié)約 300 余萬元 / 年，經(jīng)濟(jì)效益顯著。2. 間接經(jīng)濟(jì)效益石灰石資源全利用制備混凝土的間接經(jīng)濟(jì)效益十分巨大。采用石灰石資源一條龍生產(chǎn)石灰石粉、機制砂和碎石， 這種生產(chǎn)模式可以實現(xiàn)產(chǎn)品性能的調(diào)控， 保證產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性，從而可以保證混凝土的質(zhì)量，降低了粉煤灰和礦粉以及河砂質(zhì)量波動性對混凝土質(zhì)量的影響；機制砂中的含泥量低， 為聚羧酸減水劑提供了良好的應(yīng)用條件。 而聚羧酸減水劑的應(yīng)用彌補了應(yīng)用石灰石粉作為摻合料給混凝土帶來

18、的體積收縮，保證了混凝土體積穩(wěn)定性的合格。石灰石資源全利用制備混凝土在技術(shù)上是完全可行的。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f ü r den pers?nlichen fü r Studien, Forschung,zukommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l 'é tude et la recherche uniquementà des fins personnelles; pasà des fins commerciales. , .以下無正文不得用于商業(yè)用途僅供個人參考僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途。For persona