谭树成,刘颖,陈小兵,杨健

(四川蜀渝石油建筑安装工程有限责任公司，四川成都610000)

砂浆是由胶结材料、沙子和水按一定比例配合经硬化的一种土木工程材料。水泥砂浆混合物是将水泥作为胶结材料，与水和砂按适当的比例，配合拌制而成的。水泥浆是由水和水泥组成，其中骨料是砂，水泥浆的作用是将砂粒的空隙填充，并将砂粒包裹，最终形成砂浆[1]。

油基岩屑是在油气开采过程中产生的含油固体废物，是一种典型的“危险废弃物”，主要是在页岩气开采过程中产生。近年来，随着页岩气开采力度的不断增加，产生的油基岩屑日益增多。由于油基岩屑中含有大量的矿物油，是国家明文规定的危险废弃物，直接排放势必对生态环境造成严重污染。就目前而言，我国油基岩屑的环保处理总体技术水平不高，存在以下问题：处理成本高且效果差、相关技术配套的能力低等，所以，油基岩屑的无害化处理技术已成为制约我国油气开发及相关业务发展的瓶颈之一[2]。

随着人们环境保护意识不断增强和我国环保对环境污染治理要求愈来愈严格，如何更好地发展绿色、循环经济已成为可持续发展的关键和风向标。并且改革开放以来，我国的公路事业有了长足的发展，国家将在21世纪中叶基本实现我国公路交通运输现代化，达到中等发达国家水平的奋斗目标。因此通过对油基岩屑替代水泥后对水泥砂浆试块抗压强度影响的研究，为其今后运用在路面基层掺合料中，提供相关参考数据。

1 试验概况[3]

1.1 原材料

水泥为42.5硅酸盐水泥，比表面积350 kg/m3。为了突出不同比例的油基岩屑对水泥砂浆试块抗压强度的影响，同等级的三组实验水泥用量不变，水泥用量都为262 kg/m3。用水量以达到稠度60 mm～80 mm的标准确定。砂为河砂。

1.2 实验设备

建筑材料压力试验机：NYL- 60型，最小量程：0 kN～150 kN(根据试验配置选用)。

1.3 试件制作

1)在试模内壁涂抹上一层薄薄的机油，并放在普通黏土砖上(吸水性较好、含水率≤2%)；

2)用砂浆一次性将试模装满，并用振捣棒振捣25次，且使用刮刀沿试模内壁插入数次，待砂浆表面出现麻斑后，刮去并抹平试模；

3)试件应在20 ℃±2 ℃温度下静止一整天(24 h±2 h)，编好编号并拆模后移至养护室，试件应在20 ℃±1 ℃的温度，湿度不低于90%的标准环境下养护。

1.4 试验方法

本实验设计根据油基岩屑替代水泥比例不同，共三组试件，每组浇筑试件各6个，试件尺寸为20 mm×20 mm×80 mm，一组试件用于测定其3 d抗压强度，一组试件用于测定其7 d抗压强度，另一组试件用于测定其28 d抗压强度。由于考虑到水泥砂浆的主要用途，成型第一天应按基层吸水养护，将试件成型在润普通实心砖上(要求是提前将所用砖浸泡湿)。

1.5 试验结果

依据JGJ 70—2009建筑砂浆基本性能实验方法计算砂浆试件的抗压强度fc的公式为：

fc=F/A。

其中，fc为砂浆抗压强度，MPa；F为试件的极限破坏荷载，N；A为试件的受压面积，mm2。

试件的抗压强度试验根据油基岩屑替代水泥的比例增加，通过编号依次分为6组，分别为0%，2.5%，5%，10%，15%，20%(编号S11，S21，S31的油基岩屑替代水泥的比例为0)。

表1 油基岩屑替代不同比例的水泥时在养护3 d后的抗压强度值

表2 油基岩屑替代不同比例的水泥时在养护7 d后的抗压强度值

表3 油基岩屑替代不同比例的水泥时在养护28 d后的抗压强度值

由表1～表3可看出，在其他试验条件均相同的条件下，三组试验数据差异较大，养护天数越多，其抗压强度越大；油基岩屑替代水泥比例的增加，试件抗压强度总体呈现下降趋势。

2 结果分析

2.1 试验结果分析

对三组砂浆试件进行抗压荷载测试，经计算得到有效力值及其抗压强度，如表4所示。从表4数据可看出，在其他试验条件相同的情况下，养护时间越长试件的抗压强度则高很多，符合基本规律；而且随着油基岩屑替代水泥比例的增大，试件的抗压强度呈下降趋势。

表4 油基岩屑替代不同比例的水泥及不同养护天数的有效抗压强度值

2.2 原因分析

1)在实际实验过程中，对沙、石、灰的材料选择上并没有充分考虑实际工程中的应用，没有分类地对不同粒径的材质进行实验分析，充分考虑因粒径不同而造成的影响，导致实验得到的结果不能清晰的反映。

2)油基岩屑替代水泥比例的不同而导致水泥试块抗压强度的变化。

3)本次试验中，很突出的问题是其强度的变化，这个不单单是油基岩屑替代水泥造成的问题，经过对实验中材料及过程的回顾分析，没有充分考虑因加入的油基岩屑量的变化使其含水率受到影响，使水泥砂浆中水的含量不同，空隙率变化大，导致水泥砂浆试体易产生裂缝，从而严重影响其抗压强度的变化。

3 结语

1)从实验数据可看出：油基岩屑替代水泥比例的增大，试块的3 d抗压强度呈下降趋势。

2)随着油基岩屑替代水泥比例的增大(0%～10%)，试块的7 d抗压强度呈下降趋势，但油基岩屑替代比例为15%时，其抗压强度值优于油基岩屑替代比例为10%和20%时的抗压强度，与油基岩屑替代比例为5%时的抗压强度值相差不大。

3)目前推断油基岩屑替代比例为15%时，水泥砂浆试块的抗压强度较优。

因此对于油基岩屑替代水泥后对水泥砂浆试块抗压强度影响的研究，将对油基岩屑无害化、资源化处理并将其运用在路面基层掺合料中，提供一定的数据参考。