摻機(jī)制砂與特細(xì)砂混凝土性能的研究

（鎮(zhèn)江新區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量中心試驗(yàn)室，江蘇 鎮(zhèn)江 212134）

隨著混凝土行業(yè)的發(fā)展，砂作為其組成的必要材料，需求量越來越大，質(zhì)量要求也越來越高，但是合格的天然砂資源卻越來越少，另一方面，不斷擴(kuò)大規(guī)模的礦業(yè)開發(fā)，產(chǎn)生的尾礦（機(jī)制砂）數(shù)量也不斷增加。若將機(jī)制砂部分替代天然砂，并摻入一定量的特細(xì)砂，用于混凝土的配制中，既能廢物利用，變廢為寶，減少了尾礦堆積造成的環(huán)境污染，也能緩解天然砂資源的匱乏，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

1 原材料

1.1 膠凝材料

江蘇鶴林水泥，強(qiáng)度等級(jí)為42.5MPa 普通硅酸鹽水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量為27.8，28 天抗壓強(qiáng)度為52.3MPa。鎮(zhèn)江國電諫壁電廠產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度11.2%，需水量99%。

1.2 外加劑

江蘇蘇博特生產(chǎn)的PCA-10 型高效減水劑，混凝土減水率為20.2%。

1.3 骨料

安徽生產(chǎn)的5mm～31.5mm 連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量0.3%，泥塊含量0%，壓碎值為9%。天然河砂，Ⅱ區(qū)，細(xì)度模數(shù)2.6，含泥量1.0%，泥塊含量0.1%；安徽生產(chǎn)的機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)3.5，亞甲藍(lán)值1.4；特細(xì)砂，細(xì)度模數(shù)1.5，含泥量2.9%，泥塊含量0.9%。三種砂篩分析數(shù)據(jù)見表1。

表1 天然河砂、機(jī)制砂、特細(xì)砂和機(jī)制特細(xì)混合砂的篩分析

2 混凝土配合比及試驗(yàn)分析

由表1可看到該機(jī)制砂的特點(diǎn)，粗顆粒（粒徑0.63mm～5mm）多，細(xì)顆粒（粒徑0.08mm～0.63mm）少，摻其配制的混凝土和易性差，容易泌水，工作性能不佳，但對(duì)強(qiáng)度增長有利。特細(xì)砂中，粗顆粒含量少，細(xì)小顆粒占很大一部分，其對(duì)新拌混凝土的粘聚性和保水性有較好的幫助，但如果摻量過高，混凝土的需水量將變大，強(qiáng)度減小，工作性能亦會(huì)變差，所以將兩者混合使用，發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，可以取得良好的效果。我們知道配置混凝土?xí)r宜優(yōu)先選用Ⅱ區(qū)砂，因此需要把機(jī)制砂和特細(xì)砂按一定比例組成后，將其級(jí)配調(diào)整在Ⅱ區(qū)砂要求的范圍內(nèi)。通過不同比例的搭配試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)制砂和特細(xì)砂的比例為3:2 時(shí)，其（機(jī)制特細(xì)混合砂）級(jí)配滿足Ⅱ區(qū)砂要求，篩分析結(jié)果見表1。混凝土試配時(shí)，配合比中單位體積用水量、水膠比和外加劑摻量均保持不變，只根據(jù)不同混合砂級(jí)配略微調(diào)整砂率。不同混合砂的組分比例及細(xì)度模數(shù)見表2，混凝土配合比和試驗(yàn)結(jié)果分別見表3和表4，抗壓強(qiáng)度見圖1。

表2 不同比例混合砂的細(xì)度模數(shù)

表3 不同比例混合砂混凝土配合比

表4 不同比例混合砂混凝土性能和強(qiáng)度

由表4可知，隨著機(jī)制特細(xì)混合砂總摻量增大，混凝土的坍落度越來越小，坍落度1 小時(shí)損失量越來越大，當(dāng)總摻量達(dá)到50%時(shí)，混凝土拌合物的工作性能發(fā)生明顯變化。這是因?yàn)橄鄬?duì)于天然砂，一方面機(jī)制砂本身不呈圓狀，砂漿滾動(dòng)潤滑作用不好，且有裂隙和孔洞，會(huì)過快的吸走水泥漿體，；另一方面特細(xì)砂的比表面積大，在水膠比相同，漿體一定的情況下，隨著機(jī)制特細(xì)混合砂總摻量增大，包裹在細(xì)骨料上的漿體不富余，拌合物工作性能不佳，特別表現(xiàn)在流動(dòng)性上。

圖1 不同比例混合砂混凝土7d 和28d 抗壓強(qiáng)度

圖1中可以看到，隨著機(jī)制特細(xì)混合砂總摻量的增加，混凝土的7d 和28 的抗壓強(qiáng)度先增后降，當(dāng)總摻量為40%時(shí)，得到的混凝土強(qiáng)度最高。這是因?yàn)闄C(jī)制砂的顆粒形狀尖銳，棱角多，粘結(jié)力大，機(jī)械咬合作用強(qiáng)，其所含的石粉也增加了混凝土密實(shí)度；而且本試驗(yàn)所用機(jī)制砂的母巖為石灰石，其主要成分是碳酸鈣，在混凝土高堿的環(huán)境中，機(jī)制砂表面會(huì)發(fā)生微化學(xué)反應(yīng)，改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)和漿體—骨料界面結(jié)構(gòu)，這些都有利于混凝土強(qiáng)度的提高。

3 結(jié)論

將機(jī)制砂和特細(xì)砂搭配用于的混凝土中，既能發(fā)揮機(jī)制砂提高混凝土強(qiáng)度的作用，而特細(xì)砂又改變了機(jī)制砂級(jí)配不良的缺點(diǎn)，較好的改善了混凝土拌合物的工作性能。但相對(duì)于天然砂混凝土，其工作性能及保塌能力還有待于提高，作者認(rèn)為可以適當(dāng)增加外加劑的摻量及調(diào)整外加劑中保塌組分來解決這一問題。