機制砂在C35 大體積混凝土配合比中的應(yīng)用

鐘志清

廈門百城建材有限公司，福建 廈門 361000

廈門某污水處理廠底板設(shè)計使用C35 混凝土，底板厚度1.0～1.3m，屬于大體積混凝土?；炷恋乃磻?yīng)過程會產(chǎn)生大量水化熱，而本工程底板的截面尺寸較大，處于混凝土底板中間的水化熱不易散發(fā)，導(dǎo)致底板的表面與內(nèi)部有較大的溫差，并產(chǎn)生溫度應(yīng)力，一旦溫度應(yīng)力過大，將會導(dǎo)致底板表面產(chǎn)生溫度裂縫，這些裂縫會影響混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)強度和抗?jié)B性能。

由于工程所需混凝土的數(shù)量較大，廈門混凝土用河砂資源緊張，無法保證工程所需混凝土的順利供應(yīng)，因此本工程在C35大體積底板混凝土配合比中混合使用機制砂與河砂，并通過試配調(diào)整混合砂的比例，配制出工作性能、力學(xué)性能、耐久性能滿足要求的混凝土。

1 原材料性能指標(biāo)

水泥：P?O42.5 級水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量26.6%，28d 抗壓強度48.6MPa。

粉煤灰：II 級粉煤灰，細(xì)度21.1%，活性指數(shù)89.6%。

礦渣粉：S95 級磨細(xì)礦渣，流動度比104%，28d 活性指數(shù)99%。

減水劑：聚羧酸緩凝高效減水劑，減水率25%，7d 抗壓強度比148%，28d 抗壓強度比140%。

粗骨料：使用5～25mm 連續(xù)級配碎石。

細(xì)集料：河砂，細(xì)度模數(shù)2.4。機制砂，細(xì)度模數(shù)3.0。

2 配合比設(shè)計

根據(jù)施工圖紙設(shè)計，底板混凝土的強度等級為C35，抗?jié)B等級P8，膠凝材料控制在320～340kg/m3，試配混凝土的60d抗壓強度≥43.2MPa，混凝土塌落度（160±20）mm，一小時塌落度損失<20mm；混凝土為泵送施工，要求混凝土流動性及和易性良好。

由于混凝土構(gòu)件屬于大體積混凝土，為降低水化熱，減少裂縫產(chǎn)生，本次混凝土配合比設(shè)計采用大摻量礦物摻和料及緩凝高效減水劑，降低水泥用量，以達(dá)到降低水泥的水化熱和水化速率，從而減小混凝土內(nèi)外溫差。為保證混凝土的流動性及和易性，最初配合比設(shè)計方案采用優(yōu)質(zhì)河砂作為細(xì)骨料，由于廈門地區(qū)的河砂資源緊張，且底板混凝土的需求量大，僅用河砂無法滿足混凝土的供應(yīng)需求，因此最終采用河砂與機制砂混合使用配制混凝土，并通過試配來確定兩種砂的合理比例［1］。

3 混凝土試配及試配結(jié)果分析

3.1 混凝土試配

本次試驗過程依據(jù)JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》進(jìn)行，試驗采用不同比例的機制砂與河砂混合進(jìn)行試配，并成型150mm×150mm×150mm的立方體試件，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后測試混凝土的抗壓強度，以此研究機制砂對C35 大體積混凝土拌合物性能和抗壓強度的影響。

試配采用0.45 的水膠比，復(fù)合使用粉煤灰和礦粉作為摻和料，粉煤灰摻量20%，礦粉摻量15%，機制砂比例按照0%、20%、40%、60%、80%、100%的比例遞增，保持用水量不變，調(diào)整減水劑比例，使混凝土塌落度保持在（160±20）mm。混凝土配合比數(shù)據(jù)見表1。

表1 底板C35 大體積混凝土配合比

3.2 試配結(jié)果

3.2.1 混凝土拌合物性能及分析

由表2 可知，A～F 組的塌落度為155～170mm，1h 后塌落度為130～165mm，拌合物密度為2330～2350kg/m3，其中A～D組的混凝土拌合物和易性好，滿足施工要求；E、F 組混凝土拌合物和易性一般，相比A～D 組的流動性略差。隨著機制砂比例的增加，為了保持塌落度，減水劑使用比例也相應(yīng)增加了，即使增加了減水劑，混凝土拌合物的塌落度也隨著機制砂比例的增加而出現(xiàn)減小的趨勢。這是由于在機制砂表面粗糙，增大了機制砂的表面積，因此混凝土的用水量相應(yīng)的增加了，且機制砂含有石粉，石粉也會吸附減水劑和拌合水。雖然在試配過程中不同機制砂比例的混凝土塌落度均能達(dá)到（160±20）mm，但是由于機制砂本身粒型及石粉含量高的原因，造成E、F 組混凝土的粘性大，塌落度損失也相應(yīng)較大［2］。

3.2.2 混凝土試件抗壓強度及分析

由表2 可以看出6 組配合比的60d 抗壓強度均能滿足設(shè)計要求，當(dāng)不使用機制砂時，混凝土試件的28d、60d 抗壓強度均為最高，而隨著機制砂的比例增加，混凝土抗壓強度呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，而機制砂比例超過60%后，混凝土強度逐漸下降。雖然純河砂的混凝土抗壓強度高于機制砂比例60%的混凝土，但是由于河砂資源的限制，以及混凝土成本方面考慮，最終確定C35 大體積混凝土的機制砂最佳比例為60%。

表2 混凝土性能試驗結(jié)果

4 混合砂大體積混凝土底板的應(yīng)用

本工程的底板混凝土在施工前經(jīng)過充分的混凝土配合比設(shè)計工作和技術(shù)交底，且后期的構(gòu)件施工及養(yǎng)護(hù)工作嚴(yán)格按照要求執(zhí)行，混凝土的各項指標(biāo)均滿足工程要求，圓滿完成了整個大體積混凝土底板的澆筑，獲得了施工單位的好評，也積累了相關(guān)的經(jīng)驗。

5 結(jié)束語

近幾年，因為環(huán)境保護(hù)等方面的政策，天然河砂的開采量越來越少，機制砂逐漸成為混凝土細(xì)骨料的主力，合理使用機制砂也可以配制出滿足設(shè)計要求的混凝土。但是由于機制砂與河砂差異較大，在使用機制砂時要充分考慮到機制砂的特殊性能：

（1）機制砂的表面較河砂粗糙，石粉含量也較高，會造成混凝土拌合物的和易性明顯下降，摻加機制砂的混凝土在塌落度損失及和易性方面差于純河砂混凝土。

（2）機制砂對混凝土的抗壓強度有明顯的影響，這是由于機制砂的針片狀顆粒、粗糙粒型及石粉含量等方面造成的。因此在混凝土配合比設(shè)計時，應(yīng)通過實驗來確定機制砂的最佳比例。