關(guān)于機(jī)制砂混凝土體積穩(wěn)定性的研究

夏吉濤 李子成 戰(zhàn)啟芳

（中鐵二十一局集團(tuán)有限公司1) 甘肅蘭州 730000 石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院2) 河北石家莊 050041）

關(guān)于機(jī)制砂混凝土體積穩(wěn)定性的研究

夏吉濤1)李子成2)戰(zhàn)啟芳2)

（中鐵二十一局集團(tuán)有限公司1)甘肅蘭州 730000 石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院2)河北石家莊 050041）

研究幾種不同的機(jī)制砂對混凝土體積穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：機(jī)制砂中的石粉增加混凝土的早期開裂傾向，要加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)；機(jī)制砂對于混凝土的干縮具有正負(fù)效應(yīng)：當(dāng)石粉含量較小時，負(fù)效應(yīng)占優(yōu)勢，干縮率隨石粉含量的增加而增大；當(dāng)石粉含量超過一定值時，正效應(yīng)占優(yōu)勢，干縮率隨石粉含量的增加有減小趨勢。

機(jī)制砂 混凝土 體積穩(wěn)定性

1 引言

水泥混凝土是工程中應(yīng)用最廣泛的材料之一，其中混凝土的細(xì)骨料多數(shù)采用天然砂。隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，天然砂的消耗量急劇增加，造成天然砂資源日益緊缺。因此，人們正嘗試著采用機(jī)制砂代替天然砂。機(jī)制砂就是經(jīng)除土處理，由機(jī)械破碎、篩分制成，粒徑小于4.75 mm的巖石、礦山尾礦或工業(yè)廢渣顆粒，但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化的顆粒，俗稱人工砂。機(jī)制砂與天然砂的最大區(qū)別是有一定量的石粉。近年來國內(nèi)外研究人員對機(jī)制砂的研究主要集中在機(jī)制砂在砂漿中的應(yīng)用[2]以及機(jī)制砂對混凝土和易性和力學(xué)性能等方面的影響。但關(guān)于機(jī)制砂對混凝土體積穩(wěn)定性的報道尚不多見。鑒于此本研究針對幾種不同的機(jī)制砂對混凝土體積穩(wěn)定性進(jìn)行了初步探索。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 原材料

水泥：鼎鑫P·O42.5 級水泥。

機(jī)制砂：石灰?guī)r機(jī)制砂，其各項(xiàng)指標(biāo)見表1。

減水劑：聚羧酸高效減水劑（減水率30 %）。

2.2 試驗(yàn)方法

機(jī)制砂混凝土的收縮試驗(yàn)和早期抗裂試驗(yàn)參照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

機(jī)制砂混凝土的早期開裂試驗(yàn)采用尺寸為800 mm×600 mm×100 mm的平面薄型板試件，試驗(yàn)溫度（20±2）oC，相對濕度為（60±5）%。收縮試驗(yàn)采用接觸法測定無約束和規(guī)定的溫濕度條件下硬化混凝土試件的變形情況，樣品尺寸100 mm×100 mm×515 mm的棱柱體試件。

表1 細(xì)集料的性能參數(shù)

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 機(jī)制砂混凝土的早期抗裂性

機(jī)制砂混凝土的早期抗裂試驗(yàn)是在試件成型30 min后，用風(fēng)扇使試件表面中心正上方100 mm處風(fēng)速為（5±0.5）m/s，在（24±0.5）h測量裂縫尺寸并計算單位面積的總開裂面積。結(jié)果由表2示出，可見機(jī)制砂中隨著石粉含量的增加單位面積的總開裂面積增大，但石粉含量不超過11.3 %時，開裂面積增大幅度不大，當(dāng)石粉含量達(dá)到18.5 %時開裂面積迅速增加。這是因?yàn)殡S著石粉含量的增加，集料比表面積增大，總漿體數(shù)量增多，增加了出現(xiàn)開裂的傾向。因此，對于機(jī)制砂混凝土一定要做好早期養(yǎng)護(hù)，防止混凝土表面失水過快，才能減少開裂。

表2 機(jī)制砂混凝土早期抗裂試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2 機(jī)制砂混凝土的收縮性

機(jī)制砂混凝土的干縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。由數(shù)據(jù)可見，隨著齡期的增長干縮率早期增加明顯，后期略微增加。另外，相同齡期下隨著石粉含量的增加，干縮率呈現(xiàn)出總體增大的趨勢，但當(dāng)石粉含量超過11.3 %時，干縮率又有所減小。

機(jī)制砂對于干縮率有正負(fù)兩方面效應(yīng)。正效應(yīng)：機(jī)制砂中粒徑很小的石粉起微集料填充作用，使混凝土孔隙率降低，結(jié)構(gòu)密實(shí)度增加，抑制其干燥收縮。負(fù)效應(yīng)：機(jī)制砂比表面積增大，漿體數(shù)量增多，增大了混凝土的收縮。當(dāng)石粉含量較小時，負(fù)效應(yīng)占優(yōu)勢，干縮率隨石粉含量的增加而增大；當(dāng)石粉含量超過一定值時，正效應(yīng)占優(yōu)勢，干縮率隨石粉含量的增加而減小。

表3 機(jī)制砂混凝土的干縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

（1）由于機(jī)制砂中含有石粉，增加了混凝土的早期開裂傾向，所以機(jī)制砂混凝土要加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，才能減少開裂。

（2）機(jī)制砂對于混凝土的干縮具有正負(fù)效應(yīng)，當(dāng)石粉含量較小時，負(fù)效應(yīng)占優(yōu)勢，干縮率隨石粉含量的增加而增大；當(dāng)石粉含量超過一定值時，正效應(yīng)占優(yōu)勢，干縮率隨石粉含量的增加而減小。

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Volume Stability of Manufactured Sand Concrete

XIA Ji-tao1)LI Zi-cheng2)ZHAN Qi-fang2)
（China Railway 21st Bureau Group Co., Ltd.1)Lanzhou Gansu 730000 Shijiazhuang Institute of Railway Technology2)Shijiazhuang Hebei 050041 China）

The effects of several manufactured sands on volume stability of concrete were researched. The results show that, the tendency of early cracking of concrete is increased with the increasing of limestone powder. Early conservation is strengthened to prevent cracking. There are positive and negative effects on concrete with manufactured sand. Negative effect is dominated with less limestone powder. Positive effect is dominated with excessive limestone powder.

manufactured sand concrete volume stability

A

1673-1816(2014)04-0014-03

2014-10-11

夏吉濤（1965-），男，漢，山東榮成人，副總工程師，研究方向機(jī)制砂混凝土的工程應(yīng)用。

課題基金：中鐵二十一局集團(tuán)有限公司橫向課題。