用于索塔机制砂混凝土的复合掺合料研究Compound M ineral Adm ixture in Manufactured-Sand Concrete forCable Tower

张　博，马　虎，罗　晖，陈航，王传彪，李　欣（中交路桥华东工程有限公司，上海00；重庆轨道交通（集团）有限公司，重庆000；重庆交通大学，重庆0000；重庆市锦艺硅材料开发有限公司，重庆0）

用于索塔机制砂混凝土的复合掺合料研究
Compound M ineral Adm ixture in Manufactured-Sand Concrete forCable Tower

张博1，马虎2，罗晖3，陈航4，王传彪3，李欣3
（1中交路桥华东工程有限公司，上海201203；2重庆轨道交通（集团）有限公司，重庆400042；3重庆交通大学，重庆400020；4重庆市锦艺硅材料开发有限公司，重庆401121）

以芙蓉江大桥的索塔C50机制砂混凝土为研究背景，开展混凝土用复合掺合料研究。复合沸石粉掺合料具有多孔结构特征和典型的二次水化反应特征，净浆和砂浆的研究结果显示复合沸石粉掺合料将有利于索塔机制砂混凝土的施工工作性能。

复合掺合料；沸石粉；混合砂浆；流动度；抗压强度比；相容性

0　引言

道安高速公路TJ08标芙蓉江大桥主桥为170m独塔单跨地锚混凝土斜拉桥。斜拉索采用扇形布置，梁上索距8m，地锚箱索距为1.65m，塔上索距1.5～3.0m。索塔设计采用C50混凝土，混凝土的施工性能、力学性能、耐久性能对工程质量意义重大。且由于项目所在地的特殊情况，需要使用石灰石机制砂为混凝土细集料，而石灰石机制砂具有不同于天然河砂的性能特征，在机制砂混凝土配合比设计过程中及以机制砂为主要原料配制的混凝土都体现出不同于天然河砂混凝土的特点。通常机制砂的棱角多于天然河砂，直接导致机制砂混凝土的工作性要稍逊于天然河砂配制的混凝土。对于机制砂混凝土使用合适的掺合料是有必要的，不仅可以改善混凝土的工作性，而且对降低混凝土早期水化热亦将有所贡献。

目前，作为辅助胶凝材料的矿物掺合料主要包括粉煤灰、矿渣等。市场上矿渣价格较高，而且供不应求。由于近年建设工程量大，以及燃煤锅炉的一些变化，符合现有掺合料标准的高品质的煤粉炉粉煤灰在部分地区也较紧缺。因为传统掺合料的紧缺，以及矿物掺合料的应用范围越来越广，由两种或两种以上矿物掺合料复合形成的复合矿物掺合料正逐渐受到工程技术人员的关注。

1　沸石粉

天然沸石是火山喷发形成的玻璃体在长期的碱溶液条件下二次成矿所形成的岩石，将其粉磨至一定细度可得磨细沸石粉，相关标准［1］（GB/T18736）将磨细天然沸石作为矿物外加剂的一种。邢锋［2］的研究结果显示，含沸石粉的混凝土泌水量低，粗骨料的裹浆量大，混凝土的均匀性好，抗渗性高，抗冻性好，具有优异的预防AAR性能。巴恒静［3］的研究结果显示含沸石粉的复合掺合料其次级颗粒级配更趋合理，叠合效应显著，其性能优于单掺。且沸石粉的多孔结构蕴含丰富的水分，在胶结料用量多的高强混凝土的水泥水化后期，提供了进一步水化的必要条件。沸石粉的特性及相关研究结果显示，使用含沸石粉的复合掺合料对于有耐久性要求，且采用泵送施工的索塔混凝土是有益的。研究过程中选择了某公司以沸石粉为主要成分的复合掺合料进行试验分析，以下简称复合掺合料Ze。

2　复合掺合料Ze的研究

2.1复合掺合料Ze的基本理化特性

［4］［5］［6］中有代表性的三种天然沸石的主要化学成分及平均值列于表1。

表1　不同沸石的主要化学成分（%）

对复合掺合料Ze的化学成分测试结果见表2，其碱含量测试值为0.96%。化学分析显示复合掺合料Ze的成分与沸石一样是以铝硅酸盐为主。

表2　复合掺合料Ze化学成分（%）

参照GB/T18736中的磨细天然沸石为主要组分进行分类测试，其最重要的性能参数是混合砂浆28d活性指数，复合掺合料Ze掺量为总胶凝材料的10%。吸铵值为磨细天然沸石区别于其它掺合料的特征参数，因此也进行了测试分析。

测试结果见表3，结果显示复合掺合料Ze的吸铵值符合Ⅱ型磨细天然沸石特征，其混合砂浆28d活性指数达到Ⅰ型磨细天然沸石的指标值。

表3　复合掺合料Ze测试结果

2.2复合掺合料Ze与水泥组合的胶凝材料特性

对混凝土掺合料性能的评价通常是基于将掺合料掺入基准水泥中测试得到的数据，而实际工程中使用的水泥与基准水泥所含的混合材种类及数量均不相同，因此使用基准水泥测得的掺合料性能往往与实际使用中表现出的性能有较大出入。此处分别研究了复合掺合料Ze与基准水泥及索塔工程实际使用的海螺（贵州遵义）42.5普通硅酸盐水泥组合后的胶凝材料性能。

表4　与基准水泥组合

表5　与海螺水泥组合

在不改变胶凝材料总量及用水量的条件下，改变掺合料用量，测试混合砂浆的流动度比和抗压强度比。结果见表4和表5。

复合掺合料Ze与不同水泥组合的试验结果显示，在所试验的掺量范围内，随着掺合料Ze的加入，胶砂的流动度略有增加，这对于索塔混凝土的工作性是有利的。

混合砂浆的抗压强度在试验掺量范围内随掺合料Ze掺量的增加，早期强度下降明显，后期强度较好，体现出典型的二次水化反应特征。在相同掺量时，掺合料Ze与基准水泥组合后的胶凝材料强度高于其与工程所用海螺水泥组合后的胶凝材料强度。

2.3复合掺合料Ze与减水剂的相容性

水泥的矿物组成、细度、含碱量、石膏品种和掺量的不同，混凝土掺合料品种和掺量等不同，都可能会引起减水剂的化学定性不适应和剂量定量不适应，在选择减水剂与胶凝材料的组合时，需要通过减水剂与胶凝材料的相容性试验确定。研究方法参照《水泥与减水剂相容性试验方法》，工程中选用的是某品牌的聚羧酸高性能减水剂，试验结果见表6。由于聚羧酸减水剂的缓释效果，净浆流动度呈现出早期损失较快而后期又逐渐恢复的特征。

分别分析加掺合料和不加掺合料时各时间段净浆流动度的最大值，可以发现加入掺合料Ze之后，与只使用海螺水泥相比，获得相同流动度时减水剂的掺量有减小的趋势，掺合料Ze与聚羧酸减水剂的相容性较好。

3　结论

（1）复合掺合料Ze具有典型的二次水化反应特征，吸铵值结果显示其具有沸石粉的多孔结构特征。

（2）在相同掺量时，复合掺合料Ze与基准水泥组合后的胶凝材料强度高于其与工程所用海螺水泥组合后的胶凝材料强度，显示出随水泥品种的变化，复合掺合料Ze的强度影响系数不同。

（3）复合掺合料Ze的加入，胶砂的流动度有所提高，并且复合掺合料Ze与该研究中索塔工程所用聚羧酸减水剂相容性较好，这些都将有利于索塔机制砂混凝土的施工工作性能。

表6　与减水剂相容性

参考文献：

［1］GB/T18736高强高性能混凝土用矿物外加剂［S］.国家质量监督检验检疫总局，2002.

［2］邢锋，冯乃谦.掺天然沸石粉水泥及其混凝土的性质［J］.低温建筑技术，1999（1）：3-5.

［3］巴恒静，杨英姿，赵霄龙.掺合料复合化对高强混凝土强度及显微结构的影响［J］.混凝土，000（9）：7-10.

［4］朱家亮，郝硕硕，吴文惠，等.改性沸石对铜吸附性能的研究［J］.西南大学学报，2012，34（11）：52-56.

［5］危克周，戴民赐.贵州束沸石元素组成和在农牧业上的应用前景［J］.贵州农学院学报，1989（2）：99-100.

［6］刘翠娥，夏先林.饲用沸石的研究进展［J］.贵州畜牧兽医，2007，31（4）：24-25.

责任编辑：孙苏，李红

Based on C50manufactured-sand concrete in the cable towerof Furongjiang Bridge，thestudy on the compoundmineraladmixtureof concrete is performed.Compound zeolite pow der adm ixture has the characteristics of porous structure and typical secondary hydration.The study on paste and mortar shows that the compound zeolite powderadmixturebenefits theperformanceofmanufactured-sand concrete for cable tower.

compoundmineraladmixture；zeolitepowder；mixedmortar；fluidity；compressivestrength ratio；compatibility

TU528

A

1671-9107（2015）05-0048-03

2015-04-10

张博（1982-），男，山东济宁人，本科，工程师，主要从事道路与桥梁施工工作。