机制砂在配制商品混凝土中的应用分析

2015-12-20王兴国

商品混凝土 2015年4期

关键词：砂率石粉模数

王兴国

（重庆市梁平县吉龙混凝土有限公司，重庆　405200）

机制砂在配制商品混凝土中的应用分析

王兴国

（重庆市梁平县吉龙混凝土有限公司，重庆405200）

本文研究了机制砂的石粉含量、细度模数、砂率三个因素对机制砂应用于混凝土拌合物中，对拌合物性能和强度的影响。结果表明，适量石粉可以提高混凝土的工作性、强度、耐久性；机制砂的细度模数宜控制在 2.4～3.2 之间；砂率的选用范围宜在 36%～44% 之间。

机制砂；特细砂；应用

0　前言

随着我国基础建设的迅猛发展，建筑材料消耗巨大。特别是重庆市直辖十年来，其经济和建设的迅猛发展，商品混凝土的发展与使用已遍及整个重庆地区。但是，由于重庆市地处长江上游的环境与位置特殊性和长江三峡大坝的建成，商品混凝土所使用的河砂资源变得越来越枯竭，生产成本随之越来越高；这对商品混凝土的推广与发展带来一个严峻的考验。为了解决这个问题，本文就采用人工机制砂完全取代河砂来配制商品混凝土的可行性进行分析讨论。

1　原材料和试验方法

1.1原材料

1.1.1水泥

采用某水泥厂生产的旋窑 P·O42.5 水泥，其主要物理性能指标见表 1。

表1　水泥的主要物理性能

1.1.2粉煤灰

重庆某电厂的粉煤灰：原灰，需水量比为 109%，其化学成分分析见表 2。

表2　粉煤灰化学分析结果

1.1.3外加剂

重庆某混凝土外加剂有限公司生产的萘系高效泵送减水剂，减水率为 19.1%，含固量 36%。

1.1.4粗骨料

采用 5～2 5 m m 连续级配的碎石，表观密度为2670kg/m3。经过筛分见表 3。

表3　粗骨料筛分%

选用人工机制砂，表观密度为 2670kg/m3，所含石粉比表面积达 593m2/ kg，粗砂细度模数为 3.2，中砂细度模数为2.7，泥含量小于 1.0%，经亚甲蓝法检测石粉含量，其 MB 值为 0.9。筛分情况见表 4。

表4　细骨料筛分 %

1.2试验方法

1.2.1石粉含量不同的对比试验

采用细度模数为 2.7，砂率一样，石粉含量不一样的机制砂，其相同配合比对比试验结果见表 5。

由表 5 试验结果分析：机制砂的石粉含量对混凝土的性能有很大的影响。随着石粉含量的增加，混凝土的坍落度有所增加，扩展度也有很大的提高，粘聚性也很好，有力的改善了混凝土的和易性，更有利于混凝土的可泵性、流动性，也便于施工过程中工人的操作；另一方面，随着石粉含量的增加，使得混凝土的早期强度和 28d 的强度都有明显的提高。因此，在同一成本控制中，对混凝土的质量保障就更安全。但是，并不是石粉含量越高就越好，石粉含量过高，混凝土的收缩就会加大，混凝土要达到相同的和易性，其混凝土的需水量也会有所增加，这样很可能会导致混凝土结构发生早期收缩开裂的现象。根据笔者单位机制砂使用经验，机制砂的石粉含量控制在 8%～15% 较佳，对混凝土的强度、工作性、及耐久性等性能都有帮助。虽然石粉属于惰性材料，但是通过试验和生产中的实际应用，当机制砂中所含的石粉其比表面积达到 500m2/kg 左右时，它不光具有填充效应，还具有一定的活性；与粉煤灰复合使用时，对混凝土的强度贡献，其效果更加显著。

表5　 C30 混凝土的配合比(不同含粉量)　 kg/m3

1.2.2细度模数不同的对比试验

采用细度模数不一样，砂率一样，石粉含量均控制在8.0% 的机制砂，在相同配合比下进行对比试验，试验结果见表 6。

表6　 C30 混凝土的配合比(不同细度模数)　 kg/m3

由表 6 试验结果分析：机制砂的细度模数对混凝土的性能也有很大的影响。仅从上述 C30 混凝土试验结果看，细度模数 2.7 的中砂，其坍落度与扩展度与细度模数为3.2的粗砂相比较，中砂的工作性能相对较好，这也就是说它的可泵性能得到提高，更利于施工中的可操作性。但从强度看，细度模数 2.7 与细度模数 3.2 其差异并不十分明显。但从笔者单位的机制砂实际应用中表明：对于配制 C35 及以上强度等级的混凝土，采用自产的粗机制砂（细度模数为 3.0～3.2），混凝土的和易性效果较好，这是因为混凝土强度等级越高，胶凝材料也随之增加的缘故；同样，对于配制 C35 以下强度等级的混凝土，采用自产的中砂机制砂（细度模数 2.4～2.6），混凝土的和易性和强度比自产粗机制砂效果较好(当然，对于 C25～C35 强度等级的混凝土，也可以采用两种砂混合使用)。因此，对于不同强度等级、不同工作性要求的混凝土，对机制砂的选用必须根据试配情况而定。

1.2.3砂率不一样的对比试验

采用细度模数 2.7 的中砂，石粉含量控制在 8.0%，砂率不一样的机制砂，在相同配合比下进行对比试验，试验结果见表 7。

表7　 C30 混凝土的配合比(不同砂率)　 kg/m3

由表 7 试验结果分析：砂率的大小在很大程度上也会影响混凝土的性能。对以上 C30 混凝土配合比而言，砂率较大，其坍落度与扩展度也相对较大，施工性能较好，就目前国内施工情况看，也很容易被施工方接受；反之，砂率较小，坍落度与扩展度相对较小。但是上述试验表明，随着砂率的增加，其混凝土的强度有所下降，其原因是在同一强度等级配合比情况下，砂率的增加，细骨料随之增加，比表面积增大，在水泥用量不变的情况下，强度相对下降。也就是说，砂率大，虽然提高了混凝土的工作性，但是对于混凝土的强度发展是不利的。因此，配合比的设计必须根据其所使用的原材料来选用合适的砂率，既保证混凝土的工作性，又要确保混凝土的强度发展，对于控制混凝土的成本有很大的益处。笔者单位在应用机制砂的砂率经验控制上，对于 C40以下的混凝土，其砂率宜在 41%～44%，C40 及以上强度等级的混凝土，其砂率宜在 36%～43%。

2　机制砂在工程中的实际应用效果

位于重庆南涪路涪陵段的沙溪沟大桥，采用了 T 型梁预应力后张法混凝土结构，其 T 型梁有 50m 跨度，设计强度等级为 C50，要求掺 8%GNA 膨胀剂，施工要求采用泵送，并且 7d 强度达到设计强度等级的 90% 以上。沙溪沟大桥 5～2 T 型梁，见图 1。

图1　沙溪沟大桥 5～2 T 型梁

当时正直夏天，气温高达近 40℃，既要保证强度，又要保证混凝土结构不发生收缩开裂现象，并且 T 型梁表面光滑，不需要进行外表修饰。为了满足施工方的要求，使用长江砂、简阳中砂、自产机制砂做了大量的试验工作。通过试验表明：决定采用笔者单位自产的粗机制砂，其细度模数为 3.2，石粉含量为 8.7%（比表面积 531m2/kg），砂率为 36%，并外掺入了水泥用量 10% 的粉煤灰。通过施工实际证明：泵送可行，7d 强度 47.8MPa，达到了设计强度的 95.6%，28d 强度达到61.2MPa，其 T 型梁结构表面达到了清水墙效果，未出现任何开裂现象，7d 张拉， T 型梁结构也未受到任何破坏，完全达到施工方的设计要求。