面砂在混凝土中的应用研究

2016-12-30王艳马涛蒋临生

商品混凝土 2016年12期

关键词：石屑易性骨料

王艳，马涛，蒋临生

（徐州中联混凝土有限公司，江苏徐州 221100）

面砂在混凝土中的应用研究

王艳，马涛，蒋临生

（徐州中联混凝土有限公司，江苏徐州 221100）

本文研究将面砂取代天然砂应用于混凝土中。试验将天然砂与面砂，机制砂与面砂，水洗石屑与面砂，机制砂、天然砂与面砂，以及水洗石屑、天然砂与面砂以不同比例搭配使用，检测其对混凝土性能的影响。并且给出本试验条件下各种砂的合理掺用比例。

面砂；混凝土；性能

0 前言

长期以来，由于天然中粗砂的随意开采，水域环境遭到了严重破坏，并且对航运安全造成了一定的隐患。这种现状已引起了相关行政主管部门的高度重视，禁采力度也不断加大，许多天然河道和湖泊已实施了永久禁采。天然中粗砂的市场供应日益吃紧，混凝土生产企业都在寻找天然中粗砂的替代材料，机制砂、水洗石屑、尾矿砂、面砂等各种可替代细骨料粉墨登场。由于这些可替代细骨料的性能差异较大，依据各种细骨料自身的性能搭配使用是混凝土企业的最佳选择[1,2]。

河流故道以及流域下游蕴藏着大量的面砂资源，这些面砂细度模数一般在 0.7～0.9 之间，属于特细砂，粒径范围几乎都在 0.315mm 以下，比表面加大，但含泥量较低，适合作为细骨料小粒径范围的填充成分。适量使用面砂可以调节混凝土的和易性，改善混凝土的离析和泌水[3]，且由于面砂的市场价格较低，大规模使用有助于平抑市场上细骨料的整体价格，降低混凝土的配制成本。

1 原材料

（1）水泥：徐州中联 P·O42.5 水泥，28d 水泥强度为52.7MPa；

（2）矿粉：徐州金鑫 S95，需水量 98%，比表面积405m2/kg，28d 活性指数 101%；

（3）粉煤灰：国华Ⅱ级，45μm 方孔筛筛余 12%，烧失量 1.8%，需水量比 100%；

（4）粗骨料：5～25mm 碎石，含泥量 0.5%；

（5）细骨料 1：面砂，细度模数 0.7，含泥量 0.3%；

（6）细骨料 2：机制砂，细度模数 3.0，含泥量 1.4%，含粉量 5%；

（7）细骨料 3：水洗石屑，细度模数 2.7，含泥量0.4%，含粉量 0%；

（8）细骨料 4：天然中砂，细度模数 2.6，含泥量0.4%；

（9）外加剂：苏博特 SBT-1，减水率 25%。

2 试验方法

分别选用机制砂、水洗石屑、天然中砂中的一种和面砂两组分搭配使用，调节两者比例，测试相应混凝土性能，或同时选用机制砂、水洗石屑中的一种和天然中砂及水洗石屑三组分搭配使用，调节三者比例，测试相应的混凝土性能。测试方法参照 GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》、GB/T 50081—2002《普通混凝土力学试验方法》和 GB/T 50082—2002《普通混凝土长期性和耐久性试验方法标准》的有关规定进行，测试的项目包括混凝土的坍落度、7d、28d 抗压强度和混凝土的电通量。试验选用普通 C30 配比为基准配合比，见表1。

表1 C30 商品混凝土配合比 kg/m3

3 试验结果及分析

3.1 天然中砂与面砂的搭配使用

以细骨料全部天然中砂为基准，在天然中砂中掺入一定量面砂，调节两者比例，测试相应的混凝土性能，见表2。

表2 天然砂与面砂搭配使用时混凝土的性能

由试验结果可知，当面砂掺入量较小时，混凝土的和易性、强度和电通量均有一定程度的改善，这是因为面砂填充了细骨料和胶凝材料的颗粒过渡区，使混凝土的孔隙率降低、密实度提高。当面砂掺入量高于 10% 时，混凝土的坍落度降低、坍落度损失加大，强度和电通量也开始劣化，这是由于面砂的比表面积较大，吸附的水量和外加剂量较多，同时增加了硬化混凝土中的凝胶孔数量。从试验数据来看，与天然中砂搭配时，面砂的掺入量不宜超过 10%。

3.2 机制砂与面砂的搭配使用

以细骨料全部天然中砂为参照基准，使用机制砂和面砂作为细骨料完全取代天然中砂，调节两者比例，测试相应的混凝土性能，见表3。

表3 机制砂与面砂搭配使用时混凝土的性能

由试验结果可知，当面砂掺入量较小时，混凝土的和易性较差，离析和泌水现象严重，原因是由于机制砂中含粉量较少，且细颗粒含量较低，少量的面砂不足以填充细骨料中粗颗粒形成的孔隙；当面砂掺入量达到 15% 时，混凝土的和易性明显改善，力学性能也随之提高，电通量也有明显的降低；但当面砂掺入量超过 20% 时，混凝土的坍落度降低、坍落度损失加大，强度也开始衰减，此时面砂比表面积较大带来的负面影响已超过填隙带来的正面影响，电通量变化不大的原因是面砂的填隙作用降低了混凝土的孔隙率。从试验数据来看，与机制砂搭配时，面砂的适宜掺入量为 15%～20%。

3.3 水洗石屑与面砂的搭配使用

以细骨料全部天然中砂为参照基准，使用水洗石屑和面砂作为细骨料完全取代天然中砂，调节两者比例，测试相应的混凝土性能，见表4。

表4 水洗石屑与面砂搭配使用时混凝土的性能

与机制砂的试验结果类似，当面砂掺入量较小时，混凝土的和易性较差，离析和泌水现象严重。水洗石屑中由于不含石粉，相对于机制砂而言情况要更为严重一些。当水洗石屑∶面砂= 16:4～15:5 时，混凝土的和易性较为良好，强度和电通量也明显改善，当面砂掺入量达到 30% 时，由于面砂比表面积的负面影响，混凝土的各项性能指标开始劣化。

3.4 机制砂、天然中砂与面砂的搭配使用

参照表2 和表3 的试验结果，以机制砂作为细骨料中的中粗颗粒主要组分，以面砂作为细骨料中的细颗粒组分，以天然河砂作为细骨料中中等粒度颗粒的适当补充，调节三者比例，测试相应的混凝土性能，见表5。