一例細(xì)砂卵石商品混凝土的設(shè)計與應(yīng)用

王小磊，陳杰

(1.武漢市市政工程質(zhì)量監(jiān)督站，武漢 430000；2.雷帝（上海）建筑材料有限公司，上海 200085)

0 引言

商品混凝土亦稱預(yù)拌混凝土，實(shí)質(zhì)就是把混凝土這種主要建筑材料，從備料、拌制到運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)，從傳統(tǒng)的現(xiàn)場施工中脫離出來，通過高度專業(yè)化的集中批量生產(chǎn)，成為一個獨(dú)立核算生產(chǎn)的建材商品。因商品混凝土在保障工程質(zhì)量、降低能耗、節(jié)省施工用地、改善勞動條件、減少環(huán)境污染等方面益處頗多，受到國家有關(guān)部門的高度重視和推廣。

配制商品混凝土的細(xì)骨料一般選用河砂，其細(xì)度模數(shù)為2.4 ～2.9，屬于中粗砂。然而，隨著河砂在建筑中的廣泛運(yùn)用，我國天然中粗砂資源越來越匱乏，而細(xì)砂資源卻十分豐富，如長江、黃河、珠江等流域細(xì)砂分布較為廣泛。貫徹就地取材和充分合理地利用自然資源是工程建設(shè)的基本原則，利用細(xì)砂配制商品混凝土具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

1.1.1 膠凝材料

（1）水泥。本次試驗(yàn)使用華新P·O42.5 水泥。

（2）粉煤灰。本次試驗(yàn)使用的粉煤灰是襄樊天健電廠的Ⅱ級粉煤灰。其化學(xué)成分如表1 所示。

1.1.2 骨料

（1） 砂。襄樊地區(qū)青砂，含泥量<1.0%，篩分分析如表2所示，細(xì)度模數(shù)1.7。

（2）石。卵石，粒徑5～31.5mm 連續(xù)級配。

表1 膠凝材料的化學(xué)組成和物理性能

表2 砂細(xì)度模數(shù)

1.1.3 外加劑

四川平頂山聚羧酸高效減水劑，產(chǎn)品減水率22%～25%，摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.8%～1.0%。

1.2 試驗(yàn)方案

根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)范》(JGJ55-2000)進(jìn)行配合比設(shè)計。主要采用細(xì)度模數(shù)為1.7 的細(xì)砂作為細(xì)骨料配制強(qiáng)度等級C25～C35 混凝土。

2 細(xì)砂、卵石混凝土性能研究

2.1 砂率的確定

表3 為水膠比為0.50，用水量為164kg 時，不同砂率對混凝土性能的影響。

表3 不同砂率對混凝土性能的影響

從現(xiàn)場試驗(yàn)來看，不同的砂率不僅對強(qiáng)度有一定影響，對混凝土的工作性能也有很大影響。砂率在32%以下時，試配出的混凝土含石子量偏多，漿體很稀，不能完全包裹住石子，混凝土坍落度不大，流動度不好，有泌水現(xiàn)象；砂率大于36%時，配制的混凝土流動性差，坍落度較小。砂率對混凝土強(qiáng)度的影響如圖1。

理論表明：混凝土配合比中的砂率直接影響其質(zhì)量，細(xì)砂混凝土配合比設(shè)計采用低砂率、低水泥用量的原則，有利于避免混凝土水化溫升高、收縮大及容易產(chǎn)生裂縫等問題，既節(jié)約水泥，又確?；炷潦┕べ|(zhì)量。一般用細(xì)砂配制低流動性混凝土，砂率控制在20%左右，當(dāng)然，也有人研究用細(xì)砂配制泵送混凝土，砂率選擇達(dá)到40%。因此，實(shí)際砂率要根據(jù)配制混凝土的特點(diǎn)、砂以及現(xiàn)場試配來確定。根據(jù)現(xiàn)場對砂的分析，砂中含小石子量多，以及試配結(jié)果，最終確定實(shí)際砂率為34%左右。

2.2 膠凝材料確定

細(xì)砂商品混凝土要求大坍落度、高流動度，勢必增加混凝土的總細(xì)粉用量和砂率，而混凝土總細(xì)粉用量和砂率的增加會導(dǎo)致混凝土收縮的增加。配制時應(yīng)考慮合適的水泥用量，一方面盡量減小因水泥水化產(chǎn)生的收縮，一方面也是考慮混凝土水化熱問題。因此，配制時采用低水泥用量，摻適量粉煤灰調(diào)節(jié)混凝土和易性，本試驗(yàn)采用粉煤灰等量取代法。

表4 為粉煤灰等量取代與不摻粉煤灰結(jié)果比較（水膠比為0.50，用水量為164kg ，膠凝材料總量為318kg），可以看出粉煤灰等量取代即可（取代30%左右，超量取代效果不明顯），不影響混凝土強(qiáng)度，并且對混凝土和易性有所改善。

2.3 C25～C35混凝土的最優(yōu)配合比

表5 為此次試配的最優(yōu)化配合比，對該配合比進(jìn)行6 ～8次重復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，其強(qiáng)度平均值不低于設(shè)計強(qiáng)度，具有穩(wěn)定性，且配制的混凝土不離析、不泌水，和易性好，完全滿足商品混凝土泵送施工要求。

3 工程應(yīng)用

配制的細(xì)砂卵石商品混凝土在湖北地區(qū)進(jìn)行了應(yīng)用。其中大部分工程采用泵送施工，在施工過程中，配制的混凝土不離析、不泌水，施工效果良好。

在缺少中粗砂的地區(qū)推廣應(yīng)用細(xì)砂混凝土不僅可以有效解決資源方面的矛盾，而且可以就地取材，合理利用地方資源，并顯著降低混凝土生產(chǎn)成本。然而，商品混凝土要求大坍落度，高流動度，因此，用細(xì)砂配制商品混凝土關(guān)鍵在于：在達(dá)到強(qiáng)度和工作性能的要求上有效的減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，所以配合比設(shè)計依據(jù)采用低砂率、低水泥用量的原則。同時，對其應(yīng)用有以下建議：

（1）可以先按中粗砂：細(xì)砂=1：1 的比例使用；

（2）當(dāng)前主要應(yīng)用配制C35 以下等級混凝土；

（3）先使用在一些方量較小的工程部位；積累經(jīng)驗(yàn)后，再不斷擴(kuò)大量推廣應(yīng)用。

4 結(jié)論

表4 粉煤灰對混凝土強(qiáng)度與性能的影響

表5 最優(yōu)配合比及試配結(jié)果

（1）細(xì)砂卵石混凝土存在一個最佳砂率，需通過試驗(yàn)進(jìn)行確定。

（2）本試驗(yàn)使用粉煤灰等量取代水泥，取代量約為膠凝材料的30%。

（3）細(xì)砂、卵石能配制出低水泥用量、高流動性的商品混凝土。

（4）通過試配，利用細(xì)砂、卵石制備出了低水泥用量、高流動性的商品混凝土。制備的混凝土在工程中得到成功應(yīng)用，在運(yùn)輸、泵送、施工過程中，混凝土效果良好。

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