砂子在工程實(shí)踐中若干問題總結(jié)

楊松林 張振宇 羅麗文

0 引言

砂子是混凝土中最普通的組成原材料。但眾所周知,砂子的很多品質(zhì)對混凝土性能有影響。砂子的種類及形態(tài)、顆粒級配及細(xì)度模數(shù)直接影響混凝土拌合物的用水量、和易性、密實(shí)度及強(qiáng)度;天然砂的含泥量不利于骨料與水泥的粘結(jié),對混凝土的干縮,徐變及抗凍等性能均會產(chǎn)生不利影響;堅(jiān)固性會直接影響混凝土的強(qiáng)度及耐久性;密度及吸水率評價(jià)顆粒的致密度和含孔狀態(tài);有機(jī)雜質(zhì)影響水泥水化及混凝土強(qiáng)度等等。因此,工程中使用砂子時(shí)對其品質(zhì)有嚴(yán)格的要求。盡管如此,工程中使用砂子時(shí)還是會經(jīng)常遇到新問題,這些問題需要研究總結(jié),以便指導(dǎo)實(shí)踐。

1 砂子表面形態(tài)對減水劑減水率的影響

某試驗(yàn)室在檢測江蘇博特JM-Ⅱ型減水劑時(shí),某段時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn),減水率比廠家提供的參數(shù)低10%左右。同種減水劑用業(yè)主試驗(yàn)室原材料檢測發(fā)現(xiàn),減水率正常,與廠家提供的減水率相當(dāng)。隨后立即開展試驗(yàn),尋找問題。通過逐一更換原材料進(jìn)行試驗(yàn),最后發(fā)現(xiàn)是砂子的問題。這批砂子是從拌和樓取的樣,取樣人員為了方便直接從未刷鍋的攪拌灌中放樣,使得砂子表面裹了一層水泥粉煤灰漿體,水化硬化后,在砂子表面形成一層具有很多孔洞類似膠體一樣的薄層。這就使得砂子表面形態(tài)發(fā)生了變化,對減水劑的減水率產(chǎn)生了一定影響。從表1可以看出,在使用問題砂與正常砂,不摻外加劑時(shí),即基準(zhǔn)配合比,混凝土用水量變化不大。摻減水劑后,問題砂比正常砂用水量大幅度增加。這說明問題砂只有與減水劑同時(shí)使用時(shí),才會使用水量大幅度增加。分析原因,可能是由于問題砂表面類似膠體的多孔結(jié)構(gòu),吸附了大量的減水劑,使得減水劑不能在水泥表面發(fā)揮活性作用,宏觀表現(xiàn)為減水率降低,混凝土用水量增加。

2 砂子石粉含量對混凝土性能的影響

某水電站混凝土施工使用的細(xì)骨料為大理巖人工砂,從目前制砂的生產(chǎn)加工情況和工況來看,大理巖骨料經(jīng)過破碎后石粉含量達(dá)到40%以上,經(jīng)過處理后使人工砂中保留了20%左右的石粉,但仍有20%以上的大理巖石粉被廢棄。從工程成本上講,是不經(jīng)濟(jì)的;從資源環(huán)境角度來講,不僅是一個(gè)很大的資源浪費(fèi),因廢棄而堆積的石粉更是一種環(huán)境污染;同時(shí),從技術(shù)角度來講,控制大理巖人工砂中石粉含量和細(xì)度模數(shù)波動范圍也是很困難的。因此,石粉含量如何控制,人工石粉能否再利用,成為了一個(gè)最實(shí)際的工程問題。

表1 砂子對減水劑減水率的影響

人工砂中適量的石粉對混凝土是有益的,有適量的石粉存在,彌補(bǔ)了人工砂配制混凝土和易性差的缺陷,對提高混凝土密實(shí)性也有益處。尤其是在配制碾壓混凝土?xí)r,石粉含量低于12%將難以壓漿。但隨著石粉含量增加,會對混凝土的某些性能產(chǎn)生不利影響,如單位用水量大幅度增加,硬化混凝土的干縮值增加;尤其是對混凝土的抗裂性能影響較為明顯等(見圖1)。要合理的利用石粉,必須控制石粉含量。DL/T 5144-2001水工混凝土施工規(guī)范規(guī)定:“人工砂石粉含量宜控制在6%～18%”。通過全面系統(tǒng)的研究人工石粉對混凝土性能的影響,并綜合考慮混凝土的抗裂性能,推薦該大壩混凝土人工砂石粉含量控制范圍為6%～20%,在次范圍內(nèi),通過配合比的調(diào)整,既可以保證大體積混凝土性能,同時(shí)又利于資源再利用。

3 砂子巖性對用水量及含氣量的影響

某電站大壩及廠房混凝土配合比設(shè)計(jì)室內(nèi)拌和試驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)采用現(xiàn)有原材料拌制的混凝土用水量較大,混凝土引氣困難,隨即開展室內(nèi)對比試驗(yàn),尋找原因。

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),外加劑與膠凝材料的適應(yīng)性,粉煤灰品質(zhì),砂子石粉含量均不是混凝土用水量偏高,含氣量偏低的主要原因。采用不同廠家的減水劑及引氣劑,以及不同廠家水泥和粉煤灰,碾壓混凝土和常態(tài)混凝土用水量均偏大,含氣量均偏低,說明外加劑和水泥、粉煤灰不是導(dǎo)致用水量偏高的主要原因。更換砂子進(jìn)行試驗(yàn),在水膠比、砂率、外加劑品種及摻量、膠材品種、粗骨料品種相同的情況下,拌制的常態(tài)混凝土和碾壓混凝土,均比本工程用砂拌制的混凝土單位用水量有較大幅度降低,而混凝土含氣量有較大幅度提高。說明砂是導(dǎo)致混凝土用水量偏高、含氣量偏低的主要原因。但通過研究砂子石粉含量對用水量及含氣量的影響,得出隨著石粉含量的降低,混凝土用水量略有降低,含氣量略有提高,但變化幅度不大,因此,砂中石粉含量的多少不是影響混凝土用水量和含氣量的主要因素。

最終對骨料的品質(zhì)進(jìn)行分析,一致認(rèn)為引起混凝土用水量大,難以引氣的原因是破碎砂子所采用的巖石巖性所致。該大壩壩區(qū)周圍及初設(shè)中的料場,均為二迭系下統(tǒng)棲霞組巖石,巖性呈深灰色,間或夾有馬鞍組巖石,呈黑色,質(zhì)地較為松散及破碎,吸水率大,堅(jiān)固性不滿足要求。

4 結(jié)語

砂子的表面形態(tài)、石粉含量、破碎巖石的巖性會對混凝土的性能產(chǎn)生重要影響。因此,砂子雖然普通,卻是引起混凝土某些性能異常的重要因素,在今后的工程實(shí)踐中,必須重視并注意。

[1]李燕秋.我國人工砂的發(fā)展與應(yīng)用[J].山西建筑,2009,35(2):175-176.