沿海地区采用机制砂制备C35高耐久性混凝土试验研究
2019-11-02林雄
林 雄
（福建省建筑科学研究院有限责任公司 福建省绿色建筑技术重点实验室，福建 福州 350025）
混凝土的耐久性，是指混凝土结构在自然环境、使用环境以及材料内部因素的作用下，在设计要求使用期内，不需后续加固等处理而保持其安全、使用功能和外观的能力。耐久性问题是发展混凝土技术高度关注的难点之一。沿海地区影响混凝土耐久性的因素主要包括：钢筋锈蚀、碳化和侵蚀离子（Cl-、SO42-等）。天然砂是一种不可再生资源，我国天然砂资源严重匮乏。机制砂的生产应用，从根本上解决天然砂资源枯竭和天然砂的无序开采对生态环境的破坏问题。将机制砂和天然砂按比例混合配制C35 混凝土，研究其耐久性，以满足沿海地区的恶劣环境对混凝土的高耐久性需求，同时具有较大的经济效益和社会效益。
1 原材料及性能指标
1.1 水泥
海螺PO42.5R 水泥,3d 抗压强度25.4MPa，28d 抗压强度48.3MPa。
1.2 河砂
Ⅱ区细砂，细度模数1.6，含泥量0.9%，泥块含量0.1%；Ⅱ区中砂，细度模数2.6，含泥量0.6%，泥块含量0.1%。
1.3 机制砂
Ⅰ区粗砂，细度模数3.4，石粉含量6.1%。
1.4 石
5-31.5 连续级配碎石，含泥量0.7%，泥块含量0.3%；
1.5 粉煤灰
Ⅱ级灰，比表面积为285m2/kg，密度为2.67g/cm3；
1.6 矿粉
S95 矿粉，比表面积450m2/kg；
1.7 外加剂
a TW-JS 缓凝高效减水剂（缓凝型），减水率大于18%；
b TW-RC 高性能混凝土耐腐蚀外加剂；
c TW-R1 钢筋阻锈剂；
2 商砼站常用普通C35 配合比及混凝土耐久性能
采用商砼站常用C35 配合比及TW-JS 普通缓凝高效减水剂，配合比见表1，选用中砂配制混凝土，耐久性能测试结果见表2。
表1 配合比
从表2性能测试结果来看，选用常规的配合比和原材料配置的混凝土在强度满足设计要求的条件下，混凝土抗渗等级仅为P8，氯离子扩算系数56d 扩散系数为9.76×10-12（m2/s），56d 电通量为2361C,混凝土耐久性能较差。
3 采用机制砂配制C35 高耐久性混凝土的配合比优化设计及耐久性能测试
3.1 机制砂与细砂的掺加比例
为了确定不同砂的掺加比例，将机制砂与细砂按以下三种比例：10/0、7/3
5/5、3 /7 混掺配制混凝土，研究混凝土和易性及抗压强度，结果可以看出，,采用纯机制砂配制的混凝土的和易性偏差，出现泌水、离析,这是由机制砂级配差、保水性差、本身微观结构有不少棱角和微裂缝引起,需要掺加一定比例的细砂,改善和易型性。细砂太多,需水量大,保坍性能差。当机制砂:细砂比例为7:3,效果最佳。
3.2 C35 高耐久性混凝土的配合比设计及耐久性能测试
为了确定C35 混凝土的配合比，进行了大量的正交实验及数据分析，确定机制砂与天然河砂的比例为7：3，总胶凝材料400 kg，TW-R1 掺量为2.5%，TW-RC 的掺量为3.0%，配合比如表3所示，混凝土长期耐久性能检测如表4所示。
表3 配合比 kg/m3
表4 混凝土长期耐久性能检测
从表4可看出,机制砂与细砂为7:3 配制的混凝土56d 抗渗等级达到P20,56d 电通量为1255C,耐久性较好。
4 结论
a 海水是盐度在3.2%～3.7%、PH 值在 8～8.2 之间的天然强电解质溶液，且含有悬浮泥沙、溶解的气体、生物以及腐败的有机物。沿海地区的混凝土结构长期遭受海水、海风、海雾中各种离子的化学侵蚀，破坏了钢筋表面的钝化膜，引起钢筋锈蚀，降低了建筑物的耐久性。
b 合理的利用机制砂与天然细砂混合，可以很好的替代天然中砂，再根据具体情况，合理调整机制砂与天然细砂的比例，是不会对混凝土的工作性能及强度有太大的影响。机制砂的大比例应用，解决了天然砂资源枯竭、天然砂的无序开采对生态环境的破坏问题，也为矿山开采尾矿找到了再利用的技术途径。
C 机制砂与细砂的混掺比例为7：3，添加2.5%的TW-RC 高性能混凝土耐腐蚀外加剂和3.0%TW-R1 钢筋阻锈剂，配制的C35 混凝土有良好的和易性和耐久性能，满足沿海地区恶劣环境对混凝土的特殊需求，具有较大的经济效益和社会效益。
