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使用機制砂和特細砂混合配制混凝土的性能研究

來源:陳東(四川華西綠舍建材有限公司),石安暉(重慶一建建設集團有限公司)
時間:2015-07-29
摘要:混凝土的原材料對混凝土的工作性能和強度產生巨大的影響。筆者用機制砂和特細枝江砂混合砂配制混凝土做了一些對比試驗,通過測試新拌混凝土的坍落度和硬化混凝土的抗壓強度,得出結論如下:用機制砂和枝江砂混合砂配制混凝土時,在本實驗條件下,機制砂的摻量為50%時,混凝土的工作性和力學性能可以達到一個最佳狀態;使用該種混合砂配制混凝土時存在一個最佳砂率,最佳砂率值為35%左右。
  關鍵詞:混凝土;機制砂;特細砂;抗壓強度

  前言

  人工砂顆粒由于具有棱角和表面較粗糙,因而拌制的混凝土和易性較差,可引起混凝土的較大泌水,但人工砂中通常含有石粉可以部分改善混凝土的工作性能、力學性能和耐久性能。但石粉含量超過一定的值時,混凝土的粘聚性增強,導致新拌混凝土的坍落度減小,工作性不好,所以應該對石粉含量進行必要的限制。

  在相同的水膠比條件下,隨著機制砂的亞甲藍MB值的增大,混凝土坍落度和擴展度下降。對硬化混凝土的抗折強度與7 d抗壓強度有明顯降低作用,增加了混凝土各齡期收縮值,輕微降低了混凝土的抗氯離子滲透性,顯著加快了混凝土的凍融破壞,不利于混凝土的高性能化。

  重慶地區多使用特細砂作為混凝土的原料之一,其主要原因是該地區及周邊缺少天然中粗砂。單純使用特細砂配制,混凝土容易分層,施工部位出現厚厚的浮漿層,使硬化后的混凝土的微觀結構不均勻。特別是厚大體積混凝土和豎向混凝土的施工,其浮砂厚度為200—500mm。不僅混凝土強度低,而且會導致混凝土出現嚴重的分層和裂縫,這無疑會嚴重影響混凝土結構強度和混凝土質量。因此,使用顆粒較粗的機制砂和特細砂混合、合理搭配,用于混凝土配制,具有極強的現實意義。

  1 試驗用原材料

 ?。?)水泥:重慶拉法基水泥有限公司生產的P.042.5R普通硅酸鹽水泥;

 ?。?)機制砂:重慶建工集團機制砂;

 ?。?)天然細砂:重慶騰航建材有限公司配送的湖北枝江砂;

 ?。?)碎石:重慶產5—20mm碎石;

 ?。?)粉煤灰:貴州習水原灰:

 ?。?)礦粉:重慶睿亮建材有限公司生產的S95級磨細礦渣粉;

 ?。?)外加劑:重慶吉升化工有限公司生產的萘系(lons一500)減水劑;

 ?。?)拌合水:為自來水。

  2 細度模數對混凝土性能的影響

  2.1 機制砂、枝江砂的細度模數和顆粒級配

  選用的機制砂的細度模數為2.78,枝江砂選用了細度模數分別為1.03、1.17、1.31、1.48的四種。

  2.2 試驗配合比




  2.3 枝江砂的細度模數對混凝土的工作性能及抗壓強度的影響




  2.4 試驗結果分析

  由圖1可知,隨著試驗用枝江砂的細度模數的增大,混凝土拌合物的初始坍落度也隨之增加。對于細骨料,砂的細度模數愈小,顆粒愈細,在相同用量下總表面積大,用以包裹其表面并填充砂子空隙的水泥漿需要量也愈多,單位用水量與水泥用量就愈大。由圖2可知:①在養護齡期相同的條件下,隨著枝江砂細度模數的增大,混凝土的抗壓強度也逐漸增加;②隨著養護齡期增加,摻有不同細度模數的枝江砂的混凝土抗壓強度逐漸增加。

  由以上試驗結果可以看出,砂的細度模數對所配制的混凝土性能影響較大。所以控制混凝土用砂的細度模數是設計配合比和施工現場保證混凝土工程質量的一個十分有效的途徑。

  3 枝江砂與機制砂相對含量對混凝土性能的影響

  選用的機制砂、枝江砂的細度模數分別為2.78、1.10。

  3.1 試驗配合比

  試驗采用C30等級的配合比,水泥用量為290 kg/m3,細骨料為693 kg/m3,碎石為1 120 kg/m3,粉煤灰摻量90 kg/m3,水的為175 kg/m3,外加劑的摻量為2.69%。

  3.2 枝江砂與機制砂相對含量對混凝土性能影響




  3.3 試驗結果分析

  由表2可知,隨著替代率的增大,機制砂混凝土的抗壓強度呈現增大的趨勢,但是7d的齡期以后替代率為50%的機制砂混凝土的抗壓強度均大于其他替代率的混凝土的強度。這說明:機制砂與天然砂的比例存在著一個最佳摻量,在這個最佳摻量范圍內,混凝土的拌合物不但具有良好的施工和易性,而且硬化后的混凝土具有較高的強度。

  4 機制砂中石粉含量對混凝土工作性能的影響

  機制砂中的石粉主要是磨細的巖石粉末,對水泥起一種惰性摻和料的作用,石粉可以填補混凝土骨料之問的空隙,改善混凝土和易性,提高混凝土密實度,因而提高了混凝土的強度,也有益于混凝土的長期耐久性。

  4.1 試驗配合比




  4.2 不同石粉含量對混凝土抗壓強度的影響




  4.3 試驗結果分析

  由表4可知,4—6%石粉含量可增加混凝土坍落度。在膠凝材料用量相同的條件下,不含石粉的機制砂和含有4%的石粉的機制砂配制C30混凝土進行對比試驗,結果見表5。

  綜合表4和表5可以看出,砂中含有少量石粉,混凝土各齡期的抗壓強度有所提高,抗拉強度、抗折強度等性能亦均略有提高,然而石粉含量超過一定比例,混凝土各齡期抗壓強度則均略有降低。



  5 砂率對混凝土性能的影響

  試驗所使用的砂為混合砂,即枝江砂和機制砂以固定比例混合使用。

  5.1 試驗原材料

  礦粉為S95級磨細礦渣粉,比表面積4 530 cm2/g,摻量為膠凝材的2.0%。細骨料為枝江砂與機制砂的混合料,粗骨料為5—20 mm連續級配的碎石。

  5.2 試驗配合比

  本次試驗采用C50的配合比,具體見表6。



  5.3 砂率對混凝土性能的影響



  5.4 試驗結果分析與討論


  由表7可知,混凝土的坍落度隨砂率變化的趨勢是先隨砂率的增大而逐漸增加,而后又降低,表明混凝土坍落度與砂率并不是一個簡單的線性關系,是存在一個最佳值。

  分析抗壓強度試驗結果可知,砂率對混凝土抗壓強度的影響存在同樣的變化趨勢,在本實驗條件下,最佳砂率值為35%左右。

  從上述結果可以發現:砂率對混凝土的工作性、抗壓強度均有不同程度的影響。其中混凝土的工作性受砂率的影響尤為顯著,且存在最佳砂率值。五組試驗均是使用相同水泥用量,在水泥漿含量不變的情況下,砂率過大會造成集料總表面積及隙率的增大,水泥漿將相對減少,造成混凝土拌合物的粘聚性增大流動度降低,如果砂率過小,在粗集料之間不能保證有足夠的水泥砂漿也會降低混凝土拌合物的流動性,還易造成離析、流漿等現象。

  6 結論

  本文主要研究了細骨料的性質對混凝土性能的影響。

  通過研究,發現了細骨料性能對混凝土工作性和力學性能的影響規律,并得出以下結論:枝江砂的細度模數增大,在相同用水量和水泥用量的前提下,混凝土的初始坍落度會增大,硬化后的抗壓強度也相應提高。用機制砂和枝江砂混合砂配制混凝土時,在本實驗條件下,機制砂的摻量為50%時,混凝土的工作性和力學性能可以達到一個最佳狀態?;炷恋目箟簭姸群统跏继涠入S著砂率的增大先呈增大趨勢,后又逐漸減小,因此在配制混凝土時存在一個最佳砂率,在本實驗條件下,最佳砂率值為35%左右。

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編輯:金哲

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