淺析山砂在高性能混凝土中的應(yīng)用

吳泉興

（漳州市華信建材有限責(zé)任公司常山分公司， 福建 漳州 363307）

0 引言

混凝土是土木工程中必不可少的建筑材料之一，砂、石子、水泥是混凝土的重要組分。由于加工機(jī)制砂選材方便，近年來我國大量使用機(jī)制砂作為混凝土細(xì)集料；而機(jī)制砂顆粒較尖銳，表面粗糙，多棱角，對(duì)混凝土工作性影響較大。在福建漳州南部沿海地區(qū)，山地富含砂礫土，這種砂土經(jīng)反復(fù)清洗，可得到一種砂，因產(chǎn)自山地丘陵，故稱為山砂。這種山砂優(yōu)點(diǎn)：顆粒較渾圓，表面較光滑，屬天然砂；使用成本比較低，取材方便。山砂缺點(diǎn)：含泥量比較高，吸附性強(qiáng)，配制混凝土拌和物需水量較大，坍落度損失也較大。因此，單純用山砂作為細(xì)集料只能配置低標(biāo)號(hào)、流動(dòng)性小混凝土；用山砂配置高性能混凝土，需要山砂和機(jī)制砂按一定比例混合。

1 原材料確定：

1.1 水泥：采用華潤水泥（永定）有限公司潤豐P.0 425

（表一）潤豐P.0 42.5 水泥的物理性能

1.2 摻合料：益材粉煤灰（Ⅱ級(jí)）

（表二）粉煤灰性能

（表三）S95 礦渣性能

1.3 外加劑：廈門建研集團(tuán)（科之杰）point-400s 高效減水劑，減水率為18.6%，由外加劑公司派技術(shù)員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整合適配方，由于山砂泥粉含量較高，山砂對(duì)外加劑的吸附能力較強(qiáng)，必須解決外加劑與砂子的適應(yīng)性，減少坍落度損失，要求外加劑廠方加入適量阻泥劑和保塌劑，可減少施工現(xiàn)場(chǎng)二次加水，避免現(xiàn)場(chǎng)隨意加水帶來強(qiáng)度影響。

1.4 確定拌和用水：飲用水。

1.5 粗骨料：5～25mm 碎石，針片狀含量8%，壓碎值12%，含泥量0.5%。

1.6 細(xì)骨料：選擇山砂、機(jī)制砂并將山砂與機(jī)制砂按合理比例混合，進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果見表四、表五、表六所示：

（表四）山砂顆粒級(jí)配

(表五)機(jī)制砂顆粒級(jí)配

(表六)細(xì)骨料各項(xiàng)性能

根據(jù)表六試驗(yàn)表明：六種按不同比例混合所得混合砂通過0.315mm 篩孔的顆粒含量都大于15%，其細(xì)度模數(shù)也都符合配置泵送混凝土，而且混合砂空隙率相對(duì)比較小。所以，根據(jù)表（九）所示，不同比例混合砂均可作為配制高性能混凝土的細(xì)骨料。

2 試配與討論：

1.配合比設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C35；根據(jù)上述原材料，配合比為：水：水泥：砂：石子：摻合料：外加劑=175：286：735：1029：（灰63+礦52）：8.4。試配采用相同配合比，不同比例混合的細(xì)骨料，拌制混凝土進(jìn)行各項(xiàng)性能檢驗(yàn)，結(jié)果見表七：

（表七）混凝土拌合物性能及立方體抗壓強(qiáng)度

表七結(jié)果表明，首先，當(dāng)配合比中細(xì)骨料全部采用山砂，用同樣配合比，很難達(dá)到混合砂配制的混凝土效果。因?yàn)樯缴爸心喾酆枯^高、空隙率較大，對(duì)外加劑的吸附能力增強(qiáng)，吸附了一定比例的外加劑，混凝土拌和物坍落度損失變大，其次，山砂和機(jī)制砂按比例混合試驗(yàn)如表七 ：KS1917 及KS1918和易性很好，隨機(jī)制砂摻量不斷提高，坍落度、擴(kuò)展度增大，經(jīng)1 小時(shí)坍落度損失都較小，而且KS1917 及KS1918 混合砂分別配置混凝土強(qiáng)度較高。因此，KS1917 與KS1918 這兩種混合砂分別作為細(xì)骨料配制混凝土較為理想。由于山砂價(jià)格相對(duì)低，數(shù)量也比較充足，所以我們優(yōu)先選用40%山砂與60%機(jī)制砂作為細(xì)骨料。

2.細(xì)骨料品種對(duì)混凝土抗?jié)B性能的影響

試驗(yàn)在同配合比情況下，采用山礦、混合砂（40%山砂+60%機(jī)制砂）、機(jī)制砂作為細(xì)骨料配制混凝；進(jìn)行抗?jié)B性能對(duì)比。結(jié)果見下表八：

（表八）混凝土抗?jié)B性能

上表八試驗(yàn)結(jié)果表明：混合砂配制混凝土相比單純山砂和單純機(jī)制砂配制混凝土，具有顯著的抗?jié)B性能。混凝土的抗?jié)B性能是評(píng)價(jià)混凝土耐久性的重要指標(biāo)之一，混凝土抗?jié)B性能好，說明混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)，空隙小，外面腐蝕物質(zhì)就不易滲入混凝土中，混凝土抵抗侵蝕的能力就越強(qiáng)。所以說明混和砂（40%山砂+60%機(jī)制砂）配制混凝土具有較高的耐久性能。

3.抗氯離子滲透試驗(yàn)

采用快速測(cè)定氯離子遷移系數(shù)法（RCM 法），測(cè)定氯離子擴(kuò)散系數(shù)如下表（九）所示

（表九）56 天氯離子遷移系數(shù)（10-12m/s）

表（九）試驗(yàn)結(jié)果表明，56 天相同電通量情況下，三種不同細(xì)骨料的混凝土氯離子遷移系數(shù)都比較小，而且混合砂配制混凝土氯離子遷移系數(shù)最小，說明抗氯離子滲透性較高，因此，按40%山砂和60%機(jī)制砂混合作為細(xì)集料的混凝土具有較理想耐久性。

4.工程應(yīng)用

某小區(qū)澆筑室內(nèi)停車場(chǎng)地面，方量 400m3,強(qiáng)度 C35，坍落度要求160mm-200mm 之間，于2018年3月采用泵送施工，施工時(shí)為了比較機(jī)制砂與混合砂（40%山砂+60%機(jī)制砂）,分別配制這兩種不同細(xì)集料混凝土，采用了每種混凝土各澆筑一半停車場(chǎng)方式。澆筑過程中，機(jī)制砂混凝土保水性不好，石子外露，可泵性比較差；混合砂和易性較好，可泵性令人滿意?，F(xiàn)場(chǎng)留置標(biāo)養(yǎng)試塊和同條件試塊，養(yǎng)護(hù)28 天強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，而且混合砂配制的混凝土強(qiáng)度比機(jī)制砂配制的混凝土強(qiáng)度高2.5Mpa。停車場(chǎng)已運(yùn)行2年多，未出現(xiàn)起砂和開裂等異常情況。

3 結(jié)論

大量機(jī)制砂代替天然砂已實(shí)行多年，具有一定經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。由于機(jī)制砂生產(chǎn)不受氣候、季節(jié)影響，而且在生產(chǎn)工藝上能得到有效控制，因而其品質(zhì)指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)提高混凝土拌和物工作性、力學(xué)性能及耐久性能等有明顯效果。機(jī)制砂表面粗糙多棱角，細(xì)度模數(shù)普遍較大，單純使用機(jī)制砂作為細(xì)集料的混凝土，其拌和物工作性差，不利于現(xiàn)場(chǎng)施工。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與工程應(yīng)用情況表明：40%山砂+60%機(jī)制砂混合作為細(xì)骨料配置混凝土，具有良好的效果。