機(jī)制砂代替天然砂在泵送混凝土中的應(yīng)用

趙日新 白永智

（1遼寧喜信商品混凝土有限公司，遼寧 葫蘆島125004；2中國建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，北京100024）

引 言

隨著建筑業(yè)的發(fā)展以及對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視，天然砂已不能滿足建筑工程和預(yù)拌混凝土的需要，使用機(jī)制砂代替天然砂已經(jīng)成為形勢(shì)所需。機(jī)制砂是一種通過機(jī)械破碎、篩分或通過水洗形成的粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，一般含有較多石粉，顆料表面粗糙，尖銳多棱角，細(xì)度模數(shù)可調(diào)。通過試驗(yàn)，使用機(jī)制砂完全能夠代替天然砂，生產(chǎn)坍落度大于200mm以上，強(qiáng)度C60以下的泵送混凝土，此次試驗(yàn)為坍落度200mm，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C50的泵送混凝土。

1 原材料[1]

水泥選用唐山冀東水泥廠生產(chǎn)的盾石牌P·O42.5水泥，性能指標(biāo)見表1。

表1 水泥性能指標(biāo)

粉煤灰選用綏中熱電廠的Ⅰ級(jí)粉煤灰，質(zhì)量指標(biāo)見表2。

表2 粉煤灰質(zhì)量指標(biāo)

粗集料：主要控制指標(biāo)為最大粒徑、針片狀含量和級(jí)配。根據(jù)泵送混凝土施工技術(shù)規(guī)范，最大粒徑與輸送管管徑之比為：泵送高度<50m 時(shí)，≤1:3，泵送高度在50～100m時(shí)，宜為1:3～1:4，泵送高度>100m時(shí)，宜為1:4～1:5。為此確定采用5～25mm連續(xù)級(jí)配地產(chǎn)石灰石碎石，表觀密度為2700Kg/m3，松散堆積密度為1550 Kg/m3，壓碎值為14.7%。

細(xì)集料：采用粗骨料同廠家生產(chǎn)的機(jī)制砂，各性能指標(biāo)見表3。對(duì)比天然砂采用綏中地產(chǎn)河砂，細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量0.5%

表3 機(jī)制砂性能指標(biāo)

外加劑采用XL1730聚羧酸高效減水劑，固含量20%，減水率35%。

2 配合比設(shè)計(jì)

配合比設(shè)計(jì)的主要依據(jù)為《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011、《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50080-2002、《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081-2002，主要控制指標(biāo)為強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、拌合物和易性及坍落度經(jīng)時(shí)損失等。

配合比確定：混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C50，按照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011中公式fcu.0≥fcu.k＋1.645σ計(jì)算配制強(qiáng)度為60MPa（因無統(tǒng)計(jì)資料，σ按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定取值為6.0MPa），根據(jù)天然砂配合比設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)選擇取水泥用量為470Kg/m3，粉煤灰用量為70 Kg/m3。

根據(jù)集料最大粒徑25mm、泵送坍落度要求及原材料等情況綜合水灰比及材料用量，考慮機(jī)制砂的棱角性及石粉含量等特點(diǎn)對(duì)混凝土和易性的影響，首先按理論配合比參數(shù)選用不同的砂率（分別為40%、39%、38%、37%、36%、35%、34%、32%、30%）及水灰比（分別為0.39、0.37、0.35、0.33、0.31、0.29）進(jìn)行試拌。通過對(duì)拌合物性能及混凝土強(qiáng)度等方面的比較，確定砂率為37%，水膠比為0.31 ，各原材料每m3用量見表4（單位：Kg）[2]。

表4 混凝土配合比各種原材料m3用量

3 試 驗(yàn)

混凝土拌合物的工作性按《普通混凝土拌合物質(zhì)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50080-2002進(jìn)行檢測(cè)，抗壓強(qiáng)度按《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081-2002進(jìn)行檢測(cè)，試件尺寸為150mm×150mm×150mm，長(zhǎng)期性能和耐久性能按《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50082-2009進(jìn)行檢測(cè)，試件尺寸按標(biāo)準(zhǔn)尺寸。成型室實(shí)測(cè)溫度為19～22℃之間，實(shí)測(cè)濕度為70%，養(yǎng)護(hù)方法為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)齡期為28天。

按表4試拌混凝土各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如下：混凝土拌合物的坍落度220mm，擴(kuò)展度550mm，經(jīng)時(shí)1小時(shí)損失后坍落度為210mm，擴(kuò)展度為500mm，7d強(qiáng)度達(dá)到46.8MPa，28d強(qiáng)度達(dá)到71.4MPa，完全符合C50泵送混凝土要求。

按表4同配合比用天然砂拌制的混凝土各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)如下：混凝土拌合物的坍落度230mm，擴(kuò)展度560mm，經(jīng)時(shí)1小時(shí)損失后坍落度為220mm，擴(kuò)展度為510mm，7d強(qiáng)度達(dá)到45.6MPa，28d強(qiáng)度達(dá)到68.0MPa，同樣完全符合C50泵送混凝土要求，但塌落度略好，強(qiáng)度略低于機(jī)制砂混凝土[3]。

4 調(diào)整及注意事項(xiàng)

按表4配合比用量其他材料不變，外加劑用量調(diào)整為12.2后，各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如下：混凝土拌合物的坍落度240mm，擴(kuò)展度580mm，經(jīng)時(shí)1小時(shí)損失后坍落度為220mm，擴(kuò)展度為520mm，7d強(qiáng)度達(dá)到48.9MPa，28d強(qiáng)度達(dá)到73.4MPa。

用機(jī)制砂拌制的混凝土，凝結(jié)時(shí)間比天然砂拌制的混凝土長(zhǎng)約1～2小時(shí)，坍落度比天然砂所拌機(jī)的混凝土小10mm～20mm，但適當(dāng)增加外加劑用量后，其工作性能及強(qiáng)度等指標(biāo)優(yōu)于天然砂所拌制的混凝土[4]。

另外，機(jī)制砂拌制混凝土受石料含量影響較大，應(yīng)嚴(yán)格控制機(jī)制砂中石料含量；由于機(jī)制砂中所含石粉較多，混凝土拌合物中漿體增多構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，施工過程中應(yīng)適當(dāng)縮短振搗時(shí)間，以防產(chǎn)生離析泌水現(xiàn)象；同時(shí)因漿體較多容易產(chǎn)生干燥收縮，應(yīng)在施工過程中加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)以預(yù)防混凝土開裂，一般應(yīng)養(yǎng)護(hù)14d以上[5]。

5 結(jié) 語

機(jī)制砂石生產(chǎn)線已在全國各地廣泛投入使用，所產(chǎn)機(jī)制砂、石各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ52—2006）或國標(biāo)《建筑用砂》GB/T14684—2001的要求，在優(yōu)級(jí)選配合比的情況下，用機(jī)制砂拌制泵送混凝土中的各項(xiàng)指標(biāo)均不低于用天然砂拌機(jī)的混凝土，完全能夠用機(jī)制砂代替天然砂。

機(jī)制砂與天然砂優(yōu)越性對(duì)比具有質(zhì)量可靠、可使大量廢棄資源再利用、天然資源十分豐富、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，有利于機(jī)制砂工業(yè)就地取材，就地生產(chǎn)，就地供應(yīng)，既減少運(yùn)輸費(fèi)用，又減少生產(chǎn)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

[1]段瑞斌、石從黎、宋開偉《全機(jī)制砂預(yù)拌混凝土的研究》[J] 商品混凝土2010(4).39-43

[2]易文、王永和、魯云崗 《機(jī)制砂混凝土強(qiáng)度與變形試驗(yàn)研究》[J] 中南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2008(6).141-143

[3]賀圖升、周明凱《石粉對(duì)機(jī)制砂混凝土拌合物泌水率的影響》[DB/OL]中國混凝土網(wǎng)http://www.cnrmc.com/book/list.asp?id=25397&jdfwkey=kqule 2007.4.12

[4]李婷婷、王稷良、鄭國榮、周明凱、李北《機(jī)制砂中石粉含量對(duì)混凝土抗?jié)B性能的影響》[J] 混凝土2009(3).42-44

[5]陳躍龍、吳建軍、蔡維剛、盧映琨《機(jī)制砂高強(qiáng)高性能混凝土泵送施工方法》[DB/OL]http://wenku.baidu.com/view/044a654ee518964bcf847cae.html 2011.8.3