沿海地區(qū)采用機制砂制備C35高耐久性混凝土試驗研究

林 雄

（福建省建筑科學(xué)研究院有限責(zé)任公司 福建省綠色建筑技術(shù)重點實驗室，福建 福州 350025）

混凝土的耐久性，是指混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境以及材料內(nèi)部因素的作用下，在設(shè)計要求使用期內(nèi)，不需后續(xù)加固等處理而保持其安全、使用功能和外觀的能力。耐久性問題是發(fā)展混凝土技術(shù)高度關(guān)注的難點之一。沿海地區(qū)影響混凝土耐久性的因素主要包括：鋼筋銹蝕、碳化和侵蝕離子（Cl-、SO42-等）。天然砂是一種不可再生資源，我國天然砂資源嚴重匱乏。機制砂的生產(chǎn)應(yīng)用，從根本上解決天然砂資源枯竭和天然砂的無序開采對生態(tài)環(huán)境的破壞問題。將機制砂和天然砂按比例混合配制C35 混凝土，研究其耐久性，以滿足沿海地區(qū)的惡劣環(huán)境對混凝土的高耐久性需求，同時具有較大的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 原材料及性能指標

1.1 水泥

海螺PO42.5R 水泥,3d 抗壓強度25.4MPa，28d 抗壓強度48.3MPa。

1.2 河砂

Ⅱ區(qū)細砂，細度模數(shù)1.6，含泥量0.9%，泥塊含量0.1%；Ⅱ區(qū)中砂，細度模數(shù)2.6，含泥量0.6%，泥塊含量0.1%。

1.3 機制砂

Ⅰ區(qū)粗砂，細度模數(shù)3.4，石粉含量6.1%。

1.4 石

5-31.5 連續(xù)級配碎石，含泥量0.7%，泥塊含量0.3%；

1.5 粉煤灰

Ⅱ級灰，比表面積為285m2/kg，密度為2.67g/cm3；

1.6 礦粉

S95 礦粉，比表面積450m2/kg；

1.7 外加劑

a TW-JS 緩凝高效減水劑（緩凝型），減水率大于18%；

b TW-RC 高性能混凝土耐腐蝕外加劑；

c TW-R1 鋼筋阻銹劑；

2 商砼站常用普通C35 配合比及混凝土耐久性能

采用商砼站常用C35 配合比及TW-JS 普通緩凝高效減水劑，配合比見表1，選用中砂配制混凝土，耐久性能測試結(jié)果見表2。

表1 配合比

從表2性能測試結(jié)果來看，選用常規(guī)的配合比和原材料配置的混凝土在強度滿足設(shè)計要求的條件下，混凝土抗?jié)B等級僅為P8，氯離子擴算系數(shù)56d 擴散系數(shù)為9.76×10-12（m2/s），56d 電通量為2361C,混凝土耐久性能較差。

3 采用機制砂配制C35 高耐久性混凝土的配合比優(yōu)化設(shè)計及耐久性能測試

3.1 機制砂與細砂的摻加比例

為了確定不同砂的摻加比例，將機制砂與細砂按以下三種比例：10/0、7/3

5/5、3 /7 混摻配制混凝土，研究混凝土和易性及抗壓強度，結(jié)果可以看出，,采用純機制砂配制的混凝土的和易性偏差，出現(xiàn)泌水、離析,這是由機制砂級配差、保水性差、本身微觀結(jié)構(gòu)有不少棱角和微裂縫引起,需要摻加一定比例的細砂,改善和易型性。細砂太多,需水量大,保坍性能差。當(dāng)機制砂:細砂比例為7:3,效果最佳。

3.2 C35 高耐久性混凝土的配合比設(shè)計及耐久性能測試

為了確定C35 混凝土的配合比，進行了大量的正交實驗及數(shù)據(jù)分析，確定機制砂與天然河砂的比例為7：3，總膠凝材料400 kg，TW-R1 摻量為2.5%，TW-RC 的摻量為3.0%，配合比如表3所示，混凝土長期耐久性能檢測如表4所示。

表3 配合比 kg/m3

表4 混凝土長期耐久性能檢測

從表4可看出,機制砂與細砂為7:3 配制的混凝土56d 抗?jié)B等級達到P20,56d 電通量為1255C,耐久性較好。

4 結(jié)論

a 海水是鹽度在3.2%～3.7%、PH 值在 8～8.2 之間的天然強電解質(zhì)溶液，且含有懸浮泥沙、溶解的氣體、生物以及腐敗的有機物。沿海地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)長期遭受海水、海風(fēng)、海霧中各種離子的化學(xué)侵蝕，破壞了鋼筋表面的鈍化膜，引起鋼筋銹蝕，降低了建筑物的耐久性。

b 合理的利用機制砂與天然細砂混合，可以很好的替代天然中砂，再根據(jù)具體情況，合理調(diào)整機制砂與天然細砂的比例，是不會對混凝土的工作性能及強度有太大的影響。機制砂的大比例應(yīng)用，解決了天然砂資源枯竭、天然砂的無序開采對生態(tài)環(huán)境的破壞問題，也為礦山開采尾礦找到了再利用的技術(shù)途徑。

C 機制砂與細砂的混摻比例為7：3，添加2.5%的TW-RC 高性能混凝土耐腐蝕外加劑和3.0%TW-R1 鋼筋阻銹劑，配制的C35 混凝土有良好的和易性和耐久性能，滿足沿海地區(qū)惡劣環(huán)境對混凝土的特殊需求，具有較大的經(jīng)濟效益和社會效益。