C30混合砂細(xì)石混凝土的配制及性能研究

何民偉

(漳浦永華混凝土工程有限公司，福建 漳州 363208)

0 前 言

隨著建設(shè)量的增加，我國(guó)天然河砂資源已逐漸稀缺，人工砂在建筑工程中的地位越來(lái)越重，成為建筑工程用砂的主要來(lái)源[1]。故建筑行業(yè)開(kāi)始探索就地取材，利用當(dāng)?shù)厥慕?jīng)過(guò)一定的加工工藝而制成人工砂，用于拌制混凝土。而機(jī)制砂的應(yīng)用在很大程度上可以減少河砂的開(kāi)采量，在生產(chǎn)加工工藝不斷得到發(fā)展后，一些建筑垃圾也可以制成人工砂，具有節(jié)約、環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)。但是人工砂細(xì)度模數(shù)大、多棱角、石粉含量高，容易出現(xiàn)混凝土性能不佳，影響混凝土質(zhì)量的問(wèn)題，所以相關(guān)人員要針對(duì)機(jī)制砂的特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)配比以改善混凝土性能。

1 試驗(yàn)原料

水泥：本次選取的水泥為P·O42.5，選擇的廠家為華潤(rùn)水泥(龍巖曹溪)有限公司，該公司水泥的基本物理性能可參見(jiàn)表1。

表1 水泥的基本性能

粉煤灰：使用的粉煤灰規(guī)格為Ⅱ級(jí)，同時(shí)粉煤灰的細(xì)度要達(dá)到23.6%，通過(guò)優(yōu)質(zhì)工廠篩選，最終選定漳州市福海創(chuàng)古雷電廠供貨，該工廠生產(chǎn)的粉煤灰不僅達(dá)到細(xì)度要求，且在需水量比和燒失量?jī)身?xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中也達(dá)標(biāo)，數(shù)據(jù)分別為99%和2.11%。

礦微粉：此項(xiàng)材料由三鋼集團(tuán)(龍海)礦微粉有限公司提供，此工廠生產(chǎn)的S95級(jí)礦渣粉符合各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。比表面積為422 m2/kg，流動(dòng)度比為98%

粗骨料：漳浦佛曇羅仔山石子場(chǎng)生產(chǎn)的5～10 mm碎石，連續(xù)粒級(jí)。

砂：河砂為漳浦佛曇河砂，人工砂的出處與河砂相同，兩者物理性狀檢驗(yàn)結(jié)果參考表2。

表2 細(xì)集料性能檢驗(yàn)結(jié)果

減水劑：原料中的減水劑由科之杰新材料集團(tuán)福建有限公司提供，該集團(tuán)中研發(fā)生產(chǎn)的Point-400S聚羧酸高效減水劑，減水率達(dá)到19%。

水：本次試驗(yàn)中的攪拌水為日常生活用水，可以滿足建設(shè)工程中《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ 63—2006)中有關(guān)的用水標(biāo)準(zhǔn)。

2 配合比設(shè)計(jì)與試驗(yàn)結(jié)果

1)人工砂的細(xì)度模數(shù)較大、棱角多、石粉含量高，故在試驗(yàn)中采用與天然河砂按不同比例組成混合砂的方法來(lái)配制混凝土。

2)細(xì)石具有表面積較大的特點(diǎn)需要較多的漿體，在試驗(yàn)中采用大摻量摻合料代替水泥的方法提高漿體總量。混凝土的配合比見(jiàn)表3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 混凝土配合比 單位：kg·m-3

表4 混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 對(duì)工作性能的影響

從表3～4可知，隨著人工砂比例的提高混凝土的工作性會(huì)受到顯著的變化，其中坍落度的變化情況如圖1所示。

結(jié)合表3～4和圖1明顯可見(jiàn)，隨著人工砂比例的提高，混凝土和易性越來(lái)越差，相同用水量的情況下坍落度越來(lái)越小且呈現(xiàn)迅速下降趨勢(shì)，在人工砂占0～60%，混凝土具有較好施工的坍落度跟和易性。

圖1 人工砂含量對(duì)混凝土坍落度的影響

本試驗(yàn)中用水量、膠凝材料及外加劑摻量是一樣的，對(duì)混凝土的影響主要是人工砂的比例不一樣，由于人工砂具有一定的石粉含量且顆粒棱角多，導(dǎo)致需水量大，引起坍落度的減小及和易性變差，故要控制混凝土的施工性能必須掌握好人工砂的比例。

3.2 對(duì)強(qiáng)度的影響

人工砂含量對(duì)混凝土強(qiáng)度影響見(jiàn)圖2。

圖2 人工砂含量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

結(jié)合表3～4和圖2可知，隨著人工砂的比例提高混凝土的強(qiáng)度先增加后稍微下降，當(dāng)人工砂含量在40%～60%時(shí)，混凝土的28 d及90 d強(qiáng)度先后達(dá)到頂峰。由于人工砂中含有一定的石粉，能夠起到填充混凝土內(nèi)部空隙的作用，使混凝土更加密實(shí)從而增加強(qiáng)度，但是隨著石粉含量的增多，混合砂的級(jí)配越來(lái)越不合理，減弱了骨架作用，抵消了石粉的部分填充作用從而降低強(qiáng)度。另外，本試驗(yàn)中采取的是大摻量摻合料取代水泥，摻合料在早期并未完全激發(fā)出活性，主要起到填充的作用，但是隨著時(shí)間的推移，摻合料慢慢發(fā)揮出活性作用，所以混凝土后期的強(qiáng)度也有較明顯的增加。

4 結(jié) 論

1)混合砂只要控制好河砂與人工砂的比例就能改善砂的顆粒級(jí)配，再摻入大量的摻合料取代水泥增加漿體也能配制出較好性能的C30細(xì)石混凝土。

2)人工砂中含有石粉，適量的人工砂能夠提高混凝土的強(qiáng)度。

3)綜合本試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，人工砂的比例在40%～60%時(shí)，不但具有較好的施工性能，而且混凝土的強(qiáng)度也是最高的。

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