习水铜灌口水库砂岩骨料品质对混凝土性能的影响

2014-03-05毛天鹏遵义水利水电勘测设计研究院

河南水利与南水北调 2014年10期

□王益 □毛天鹏（遵义水利水电勘测设计研究院）

0 前言

工程区大面积出露白垩系夹关组地层，岩性以长石石英砂岩、长石岩屑砂岩为主。原设计混凝土骨料采用距工程区40km外石灰岩料，其进场公路为乡村道路，运输困难，且强度不满足要求。为了更好地利用工程区广泛出露的砂岩，特对砂岩骨料的品质进行试验研究，分析其对混凝土性能的影响。

1 砂、石在混凝土中的作用

砂、石在混凝土中起到骨架作用。水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在细骨料表面并填充粗骨料空隙，在硬化前，水泥砂浆起润滑作用，赋予拌和物一定的和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则将骨料胶结为一个坚实的整体。砂、石在混凝土中还有限制收缩作用（主要是失水干缩和化学收缩）。混凝土中掺入砂、石的另一个原因是砂、石是混凝土组成材料中用量最大（75%左右）且最便宜的原材料，大量掺入可显著降低混凝土成本。在实验室通过调整砂石用量、砂率、高效减水剂掺量等混凝土各组成材料，使混凝土在保证强度性能的前提下满足施工和易性的要求。

假设使用的砂、石骨料也能像水泥、混凝土外加剂和矿物掺合料一样满足标准要求，就可以根据相关规程计算出各种强度等级及坍落度要求的混凝土配合比，当需要哪种强度等级及和易性、坍落度的混凝土时，查手册即可。事实上，目前人们还做不到。原因就是砂、石骨料受其母岩强度、加工工艺的影响，其品质差异较大。

2 砂、石骨料配制混凝土性能

工程料场砂岩破碎细骨料颗粒级配试验成果与检测指标成果见表1、表2。

表1 砂岩细骨料颗粒级配试验成果表

表2 砂岩细骨料检测指标表

砂、石骨料配制C25混凝土性能，成果见表3。

表3 C25混凝土性能指标表

砂、石骨料配制C30混凝土性能，成果见表4。

表4 C30混凝土性能指标表

3 对砂、石骨料品质的评价

高品质的骨料应该质地坚固，级配良好，表面洁净，无有机质及软弱颗粒，不含（或较少）扁平及细长状颗粒（针片状颗粒符合标准规定），表面比较粗糙，受潮及烘干时不会分解，并不得含有可能引起碱骨料破坏反应的活性SiO2成分。

一是细骨料：检测指标符合国家标准《建设用砂》、行业标准《水工混凝土施工规范》和《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准—混凝土工程》（SL632-2012）要求。

二是粗骨料：检测指标符合国家标准《建设用卵石、碎石》、行业标准《水工混凝土施工规范》和《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准—混凝土工程》（SL632-2012）要求。

三是母岩强度：《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2000）第5.2.6条规定了“混凝土用人工骨料质量技术要求，岩石单轴饱和抗压强度应>40MPa”，但它没有考虑混凝土强度等级不同对骨料的要求也不同；GB/T14685-2011第6.6.1条规定了“在水饱和状态下，其抗压强度火成岩应≥80MPa，变质岩应≥60MPa，水成岩应≥30MPa”。在配制高强混凝土时，《混凝土质量控制标准》（GB50164-2011）第2.2.3条规定“对于高强混凝土，粗骨料的岩石抗压强度应至少比混凝土设计强度高 30%”。

四是骨料粒形：岩石的抗压强度高，只能说明母岩的质量好，混凝土不是直接用母岩，而是用经母岩破型后得到的砂和碎石，母岩经破型后只能保留其一些特性而非全部。因此碎石质量的好坏和破型方式，与母岩强度的高低及母岩的节理等情况都有关系。由于混凝土受压时，大量的粗骨料不仅处于受压，而且受折、受剪的复杂力学状态。由于骨料的受力状态复杂，故骨料的坚固性指标除取决于骨料的母岩强度外，也取决于骨料的粒形。

五是针片状含量：GB/T14685-2011第3.3条规定“卵石、碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应粒级的平均粒径2.40倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.40倍者为片状颗粒”。骨料的针片状含量是骨料的一项重要指标，泵送混凝土的可泵性受骨料的针片状含量的影响大。要求骨料的粒形好，其针片状含量自然就低。

六是颗粒级配：级配是骨料的一项重要指标，从表1、表2中可见骨料的粗细搭配情况。就同类骨料而言级配好，意味着骨料的密实度高，空隙率低，堆积密度高，骨料的骨架作用好，压碎指标低。

七是配制混凝土性能：从实验室配制混凝土过程中及表3～表4成果可见，混凝土和易性、坍落度等工作性能和强度等级满足设计要求。