機(jī)制砂在配制商品混凝土中的應(yīng)用分析

王興國

（重慶市梁平縣吉龍混凝土有限公司，重慶　405200）

機(jī)制砂在配制商品混凝土中的應(yīng)用分析

王興國

（重慶市梁平縣吉龍混凝土有限公司，重慶405200）

本文研究了機(jī)制砂的石粉含量、細(xì)度模數(shù)、砂率三個(gè)因素對機(jī)制砂應(yīng)用于混凝土拌合物中，對拌合物性能和強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，適量石粉可以提高混凝土的工作性、強(qiáng)度、耐久性；機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)宜控制在 2.4～3.2 之間；砂率的選用范圍宜在 36%～44% 之間。

機(jī)制砂；特細(xì)砂；應(yīng)用

0　前言

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的迅猛發(fā)展，建筑材料消耗巨大。特別是重慶市直轄十年來，其經(jīng)濟(jì)和建設(shè)的迅猛發(fā)展，商品混凝土的發(fā)展與使用已遍及整個(gè)重慶地區(qū)。但是，由于重慶市地處長江上游的環(huán)境與位置特殊性和長江三峽大壩的建成，商品混凝土所使用的河砂資源變得越來越枯竭，生產(chǎn)成本隨之越來越高；這對商品混凝土的推廣與發(fā)展帶來一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為了解決這個(gè)問題，本文就采用人工機(jī)制砂完全取代河砂來配制商品混凝土的可行性進(jìn)行分析討論。

1　原材料和試驗(yàn)方法

1.1原材料

1.1.1水泥

采用某水泥廠生產(chǎn)的旋窯 P·O42.5 水泥，其主要物理性能指標(biāo)見表 1。

表1　水泥的主要物理性能

1.1.2粉煤灰

重慶某電廠的粉煤灰：原灰，需水量比為 109%，其化學(xué)成分分析見表 2。

表2　粉煤灰化學(xué)分析結(jié)果

1.1.3外加劑

重慶某混凝土外加劑有限公司生產(chǎn)的萘系高效泵送減水劑，減水率為 19.1%，含固量 36%。

1.1.4粗骨料

采用 5～2 5 m m 連續(xù)級配的碎石，表觀密度為2670kg/m3。經(jīng)過篩分見表 3。

表3　粗骨料篩分%

選用人工機(jī)制砂，表觀密度為 2670kg/m3，所含石粉比表面積達(dá) 593m2/ kg，粗砂細(xì)度模數(shù)為 3.2，中砂細(xì)度模數(shù)為2.7，泥含量小于 1.0%，經(jīng)亞甲藍(lán)法檢測石粉含量，其 MB 值為 0.9。篩分情況見表 4。

表4　細(xì)骨料篩分 %

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1石粉含量不同的對比試驗(yàn)

采用細(xì)度模數(shù)為 2.7，砂率一樣，石粉含量不一樣的機(jī)制砂，其相同配合比對比試驗(yàn)結(jié)果見表 5。

由表 5 試驗(yàn)結(jié)果分析：機(jī)制砂的石粉含量對混凝土的性能有很大的影響。隨著石粉含量的增加，混凝土的坍落度有所增加，擴(kuò)展度也有很大的提高，粘聚性也很好，有力的改善了混凝土的和易性，更有利于混凝土的可泵性、流動性，也便于施工過程中工人的操作；另一方面，隨著石粉含量的增加，使得混凝土的早期強(qiáng)度和 28d 的強(qiáng)度都有明顯的提高。因此，在同一成本控制中，對混凝土的質(zhì)量保障就更安全。但是，并不是石粉含量越高就越好，石粉含量過高，混凝土的收縮就會加大，混凝土要達(dá)到相同的和易性，其混凝土的需水量也會有所增加，這樣很可能會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生早期收縮開裂的現(xiàn)象。根據(jù)筆者單位機(jī)制砂使用經(jīng)驗(yàn)，機(jī)制砂的石粉含量控制在 8%～15% 較佳，對混凝土的強(qiáng)度、工作性、及耐久性等性能都有幫助。雖然石粉屬于惰性材料，但是通過試驗(yàn)和生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，當(dāng)機(jī)制砂中所含的石粉其比表面積達(dá)到 500m2/kg 左右時(shí)，它不光具有填充效應(yīng)，還具有一定的活性；與粉煤灰復(fù)合使用時(shí)，對混凝土的強(qiáng)度貢獻(xiàn)，其效果更加顯著。

表5　 C30 混凝土的配合比(不同含粉量)　 kg/m3

1.2.2細(xì)度模數(shù)不同的對比試驗(yàn)

采用細(xì)度模數(shù)不一樣，砂率一樣，石粉含量均控制在8.0% 的機(jī)制砂，在相同配合比下進(jìn)行對比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表 6。

表6　 C30 混凝土的配合比(不同細(xì)度模數(shù))　 kg/m3

由表 6 試驗(yàn)結(jié)果分析：機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)對混凝土的性能也有很大的影響。僅從上述 C30 混凝土試驗(yàn)結(jié)果看，細(xì)度模數(shù) 2.7 的中砂，其坍落度與擴(kuò)展度與細(xì)度模數(shù)為3.2的粗砂相比較，中砂的工作性能相對較好，這也就是說它的可泵性能得到提高，更利于施工中的可操作性。但從強(qiáng)度看，細(xì)度模數(shù) 2.7 與細(xì)度模數(shù) 3.2 其差異并不十分明顯。但從筆者單位的機(jī)制砂實(shí)際應(yīng)用中表明：對于配制 C35 及以上強(qiáng)度等級的混凝土，采用自產(chǎn)的粗機(jī)制砂（細(xì)度模數(shù)為 3.0～3.2），混凝土的和易性效果較好，這是因?yàn)榛炷翉?qiáng)度等級越高，膠凝材料也隨之增加的緣故；同樣，對于配制 C35 以下強(qiáng)度等級的混凝土，采用自產(chǎn)的中砂機(jī)制砂（細(xì)度模數(shù) 2.4～2.6），混凝土的和易性和強(qiáng)度比自產(chǎn)粗機(jī)制砂效果較好(當(dāng)然，對于 C25～C35 強(qiáng)度等級的混凝土，也可以采用兩種砂混合使用)。因此，對于不同強(qiáng)度等級、不同工作性要求的混凝土，對機(jī)制砂的選用必須根據(jù)試配情況而定。

1.2.3砂率不一樣的對比試驗(yàn)

采用細(xì)度模數(shù) 2.7 的中砂，石粉含量控制在 8.0%，砂率不一樣的機(jī)制砂，在相同配合比下進(jìn)行對比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表 7。

表7　 C30 混凝土的配合比(不同砂率)　 kg/m3

由表 7 試驗(yàn)結(jié)果分析：砂率的大小在很大程度上也會影響混凝土的性能。對以上 C30 混凝土配合比而言，砂率較大，其坍落度與擴(kuò)展度也相對較大，施工性能較好，就目前國內(nèi)施工情況看，也很容易被施工方接受；反之，砂率較小，坍落度與擴(kuò)展度相對較小。但是上述試驗(yàn)表明，隨著砂率的增加，其混凝土的強(qiáng)度有所下降，其原因是在同一強(qiáng)度等級配合比情況下，砂率的增加，細(xì)骨料隨之增加，比表面積增大，在水泥用量不變的情況下，強(qiáng)度相對下降。也就是說，砂率大，雖然提高了混凝土的工作性，但是對于混凝土的強(qiáng)度發(fā)展是不利的。因此，配合比的設(shè)計(jì)必須根據(jù)其所使用的原材料來選用合適的砂率，既保證混凝土的工作性，又要確保混凝土的強(qiáng)度發(fā)展，對于控制混凝土的成本有很大的益處。筆者單位在應(yīng)用機(jī)制砂的砂率經(jīng)驗(yàn)控制上，對于 C40以下的混凝土，其砂率宜在 41%～44%，C40 及以上強(qiáng)度等級的混凝土，其砂率宜在 36%～43%。

2　機(jī)制砂在工程中的實(shí)際應(yīng)用效果

位于重慶南涪路涪陵段的沙溪溝大橋，采用了 T 型梁預(yù)應(yīng)力后張法混凝土結(jié)構(gòu)，其 T 型梁有 50m 跨度，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為 C50，要求摻 8%GNA 膨脹劑，施工要求采用泵送，并且 7d 強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的 90% 以上。沙溪溝大橋 5～2 T 型梁，見圖 1。

圖1　沙溪溝大橋 5～2 T 型梁

當(dāng)時(shí)正直夏天，氣溫高達(dá)近 40℃，既要保證強(qiáng)度，又要保證混凝土結(jié)構(gòu)不發(fā)生收縮開裂現(xiàn)象，并且 T 型梁表面光滑，不需要進(jìn)行外表修飾。為了滿足施工方的要求，使用長江砂、簡陽中砂、自產(chǎn)機(jī)制砂做了大量的試驗(yàn)工作。通過試驗(yàn)表明：決定采用筆者單位自產(chǎn)的粗機(jī)制砂，其細(xì)度模數(shù)為 3.2，石粉含量為 8.7%（比表面積 531m2/kg），砂率為 36%，并外摻入了水泥用量 10% 的粉煤灰。通過施工實(shí)際證明：泵送可行，7d 強(qiáng)度 47.8MPa，達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 95.6%，28d 強(qiáng)度達(dá)到61.2MPa，其 T 型梁結(jié)構(gòu)表面達(dá)到了清水墻效果，未出現(xiàn)任何開裂現(xiàn)象，7d 張拉， T 型梁結(jié)構(gòu)也未受到任何破壞，完全達(dá)到施工方的設(shè)計(jì)要求。

3　結(jié)論

（1）機(jī)制砂中含有適量的石粉，對混凝土的強(qiáng)度、工作性、耐久性等性能將有所提高；石粉含量達(dá)到一定的細(xì)度，不但具有填充效應(yīng)，也起到一定的活性作用，增加了混凝土的密實(shí)度。

（2）對于配制 C35 及以下強(qiáng)度等級的混凝土宜采用細(xì)度模數(shù) 2.6 以下的機(jī)制中砂；配制 C35 以上強(qiáng)度等級的混凝土宜采用細(xì)度模數(shù)不超過 3.2 的機(jī)制粗砂。

（3）采用全機(jī)制砂配制混凝土?xí)r，砂率比特細(xì)砂和混合砂配制混凝土應(yīng)適當(dāng)提高，宜控制在 36%～44% 范圍內(nèi)。在保證混凝土和易性、可泵性的情況下，盡可能降低砂率。

（4）機(jī)制砂在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果證實(shí)了機(jī)制砂在商品混凝土中的應(yīng)用是可行的，并且效益高、質(zhì)量可靠。

［通訊地址］重慶市梁平縣吉龍混凝土有限公司 （405200）

王興國（1977－），男，工程師，研究方向：商品混凝土。