特細砂在混凝土中的應(yīng)用研究

徐國祥

(揚州華正建筑工程質(zhì)量檢測有限公司，江蘇揚州 225000)

0 引言

我國的砂資源較為豐富。目前用特細砂拌制的混凝土應(yīng)用范圍越來越廣。技術(shù)上已趨于完善，其強度等級多在C15～C30。根據(jù)砂篩分計算，凡細度模數(shù)在1.5～0.7區(qū)間的砂定為特細砂。特細砂在價格上與中粗砂相比有很大的優(yōu)勢，而且特細砂在混凝土中的力學性能與同等級的中砂混凝土相當。所以，特細砂在混凝土中的應(yīng)用前景廣闊，并能獲得巨大的社會效益與經(jīng)濟效益。

在特細砂混凝土的早期研究中，特細砂粒徑小、細度模數(shù)小、表面積大、含泥量大，在拌合混凝土時需要加入的水就多，直接對混凝土的耐久性產(chǎn)生影響，如裂縫、強度降低等等。本文主要介紹如何避免這些缺陷和充分使用特細砂的特點。

1 砂的含泥分析

一般要求砂的細度模數(shù)不小于0.7，細度模數(shù)越小的特細砂，其在5 mm，2.5 mm，1.25 mm，0.625 mm級篩余量很小，4級的總和也沒有 0.08 mm篩子下的數(shù)量多。規(guī)范規(guī)定砂中粒徑小于0.08 mm顆粒的含量即為砂的含泥量，在0.16 mm和0.08 mm左右粒徑的數(shù)量占特細砂總量的50%以上。

特細砂含泥量度很高。0.08 mm以下的部分并不全是粘土淤泥等物質(zhì)，它是由兩部分組成的，一部分為原生礦物質(zhì)，即砂子的微小顆粒，另一部分為次生礦物質(zhì)，即粘土淤泥等物質(zhì)。原生礦物質(zhì)在混凝土中由于顆粒表面積較大，會增加水泥用量，同時增加了用水量，但可以作為填充混凝土的微小空隙，提高了混凝土的和易性、保水性、粘聚性。在實際混凝土施工配合比中，每立方米混凝土中水泥用量增加一些，水泥包裹微小顆?？商畛浠炷良毿〉拈g隙，同時由于原生礦物質(zhì)的存在，需要與一部分水泥漿結(jié)合，減少了水泥漿的厚度，降低了混凝土強度，這樣由于水泥用量偏多，就產(chǎn)生了收縮裂縫，造成了混凝土的缺陷。

次生礦物質(zhì)的存在造成水泥漿與粗骨料的粘結(jié)強度降低，由于次生礦物基本是粘土淤泥等物質(zhì)，這部分加入到混凝土中，會直接降低混凝土的強度。主要原因是由于加入到混凝土中的粘土淤泥等物質(zhì)同常規(guī)混凝土相比較，需水量在保持相同坍落度情況下會大大增加，同時水灰比也增大，直接導(dǎo)致混凝土強度的降低和裂縫的產(chǎn)生。

2 砂率的選擇

通過試驗，特細砂混凝土應(yīng)采用較低的砂率，一般控制在30%以下，砂子越細砂率越要偏低，這是保證混凝土強度與和易性，降低水泥用量，減少混凝土因收縮產(chǎn)生裂縫的重要措施。

3 石子的分析

混凝土配合比的石子中應(yīng)加入占特細砂用量的15%～25%、粒徑2.5 mm～10 mm的細石取代等量的細砂，盡量增加單方石子用量，以單方石子1 100 kg為例，石子密度2.65 g/cm3，石子空隙率38%，空隙體積為254 L，石子空隙率為45%時，空隙體積為340 L，相差86 L，可以減少拌和用水10 kg，而且空隙率為45%時，混凝土的覆蓋率為1.72，混凝土拌和物較難流動。而空隙率為38%時，混凝土的覆蓋率提高到2.37，混凝土拌和物易流動，工作性能好得多。因此級配好的石子比級配差的石子不僅少用砂漿，而且提高了混凝土強度，改善和易性，減少收縮的效果。

4 水灰比的分析

特細砂混凝土應(yīng)采用較低的水灰比，采用較低的水灰比不能用坍落度來反映真實情況，因為特細砂在采用較低水灰比時，外觀雖然較為干澀，但經(jīng)振動，很容易出漿，為此采取添加減水劑措施，可以獲得減小水灰比，改善其工作性的效果。故可用工作度來表示其和易性。

5 試驗情況

揚州綠揚水泥P.O32.5，Rfcu，28=38.6 MPa，碎石5 mm～31.5 mm，表觀密度2 850 kg/m3，細石2.5 mm～10 mm，外加劑JM-Ⅲ，混凝土設(shè)計強度為C30。試驗用砂相關(guān)技術(shù)指標見表1，混凝土強度對比結(jié)果見表2。

從表2中可以看出，在不摻細石和外加劑的情況下，A，B，C三種特細砂的混凝土強度都較低，當三種特細砂混凝土中摻入特細砂重量的20%為細石(2.5 mm～10 mm)，強度均有了相應(yīng)的提高，提高率分別為117%，119%，137%，同時，在試驗中看出，A種砂的強度提高率不及B種砂，雖然B種砂細度模數(shù)和含泥量不如A種特細砂好，但用B種細砂粒徑較小，表面積大，在摻用細石后彌補了特細砂表面積大的缺點，而且沒有影響特細砂混凝土強度，選用A種砂雖然表面積大的缺點得到控制，但該砂存在0.08 mm以下的粘土淤泥物質(zhì)，很大程度影響了混凝土的強度，所以強度方面不太理想，與B種砂強度對比有差距，C種砂由于細度模數(shù)較大，含泥量均比A，B兩種砂好，故強度都比A，B理想。如在A，B，C三種特細砂混凝土中加入外加劑，則可以得到與上面同一試驗三者相對應(yīng)的關(guān)系。但三種特細砂混凝土工作性都有了很大的改善。

表1 試驗用砂相關(guān)技術(shù)指標

表2 混凝土強度對比結(jié)果

6 經(jīng)濟分析

從目前材料市場信息價格可以看出，中粗砂價格是特細砂價格的5倍～6倍，而且特細砂的供貨量比較充足。在設(shè)計相同的強度等級、相同工作性要求的混凝土配合比，摻特細砂的混凝土配合比(摻混凝土外加劑)，各組成材料的總價格和由常規(guī)材料組成的混凝土配合比中材料總價格比較中可以得到，摻特細砂的混凝土價格還相對便宜一點。而在建筑材料市場供應(yīng)日益緊張的今天，對砂用量很大的攪拌站使用特細砂拌制混凝土，將會取得很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

7 結(jié)語

1)在特細砂混凝土中，特細砂中粘土和淤泥的含量及性質(zhì)對特細砂混凝土強度有重要的影響。

2)在特細砂混凝土中摻入一定量的2.5 mm～10 mm連續(xù)級配的細石，可以使特細砂混凝土強度得到提高。細石摻量宜為特細砂含量的15%～25%。

3)在特細砂中摻入外加劑有助于改善混凝土的工作性，使特細砂混凝土具有更大的經(jīng)濟效益和社會效益。