浅析山砂在高性能混凝土中的应用

吴泉兴

（漳州市华信建材有限责任公司常山分公司， 福建 漳州 363307）

0 引言

混凝土是土木工程中必不可少的建筑材料之一，砂、石子、水泥是混凝土的重要组分。由于加工机制砂选材方便，近年来我国大量使用机制砂作为混凝土细集料；而机制砂颗粒较尖锐，表面粗糙，多棱角，对混凝土工作性影响较大。在福建漳州南部沿海地区，山地富含砂砾土，这种砂土经反复清洗，可得到一种砂，因产自山地丘陵，故称为山砂。这种山砂优点：颗粒较浑圆，表面较光滑，属天然砂；使用成本比较低，取材方便。山砂缺点：含泥量比较高，吸附性强，配制混凝土拌和物需水量较大，坍落度损失也较大。因此，单纯用山砂作为细集料只能配置低标号、流动性小混凝土；用山砂配置高性能混凝土，需要山砂和机制砂按一定比例混合。

1 原材料确定：

1.1 水泥：采用华润水泥（永定）有限公司润丰P.0 425

（表一）润丰P.0 42.5 水泥的物理性能

1.2 掺合料：益材粉煤灰（Ⅱ级）

（表二）粉煤灰性能

（表三）S95 矿渣性能

1.3 外加剂：厦门建研集团（科之杰）point-400s 高效减水剂，减水率为18.6%，由外加剂公司派技术员现场调整合适配方，由于山砂泥粉含量较高，山砂对外加剂的吸附能力较强，必须解决外加剂与砂子的适应性，减少坍落度损失，要求外加剂厂方加入适量阻泥剂和保塌剂，可减少施工现场二次加水，避免现场随意加水带来强度影响。

1.4 确定拌和用水：饮用水。

1.5 粗骨料：5～25mm 碎石，针片状含量8%，压碎值12%，含泥量0.5%。

1.6 细骨料：选择山砂、机制砂并将山砂与机制砂按合理比例混合，进行性能测试，结果见表四、表五、表六所示：

（表四）山砂颗粒级配

(表五)机制砂颗粒级配

(表六)细骨料各项性能

根据表六试验表明：六种按不同比例混合所得混合砂通过0.315mm 筛孔的颗粒含量都大于15%，其细度模数也都符合配置泵送混凝土，而且混合砂空隙率相对比较小。所以，根据表（九）所示，不同比例混合砂均可作为配制高性能混凝土的细骨料。

2 试配与讨论：

1.配合比设计强度等级C35；根据上述原材料，配合比为：水：水泥：砂：石子：掺合料：外加剂=175：286：735：1029：（灰63+矿52）：8.4。试配采用相同配合比，不同比例混合的细骨料，拌制混凝土进行各项性能检验，结果见表七：

（表七）混凝土拌合物性能及立方体抗压强度

表七结果表明，首先，当配合比中细骨料全部采用山砂，用同样配合比，很难达到混合砂配制的混凝土效果。因为山砂中泥粉含量较高、空隙率较大，对外加剂的吸附能力增强，吸附了一定比例的外加剂，混凝土拌和物坍落度损失变大，其次，山砂和机制砂按比例混合试验如表七 ：KS1917 及KS1918和易性很好，随机制砂掺量不断提高，坍落度、扩展度增大，经1 小时坍落度损失都较小，而且KS1917 及KS1918 混合砂分别配置混凝土强度较高。因此，KS1917 与KS1918 这两种混合砂分别作为细骨料配制混凝土较为理想。由于山砂价格相对低，数量也比较充足，所以我们优先选用40%山砂与60%机制砂作为细骨料。

2.细骨料品种对混凝土抗渗性能的影响

试验在同配合比情况下，采用山矿、混合砂（40%山砂+60%机制砂）、机制砂作为细骨料配制混凝；进行抗渗性能对比。结果见下表八：

（表八）混凝土抗渗性能

上表八试验结果表明：混合砂配制混凝土相比单纯山砂和单纯机制砂配制混凝土，具有显著的抗渗性能。混凝土的抗渗性能是评价混凝土耐久性的重要指标之一，混凝土抗渗性能好，说明混凝土内部结构密实，空隙小，外面腐蚀物质就不易渗入混凝土中，混凝土抵抗侵蚀的能力就越强。所以说明混和砂（40%山砂+60%机制砂）配制混凝土具有较高的耐久性能。

3.抗氯离子渗透试验

采用快速测定氯离子迁移系数法（RCM 法），测定氯离子扩散系数如下表（九）所示

（表九）56 天氯离子迁移系数（10-12m/s）

表（九）试验结果表明，56 天相同电通量情况下，三种不同细骨料的混凝土氯离子迁移系数都比较小，而且混合砂配制混凝土氯离子迁移系数最小，说明抗氯离子渗透性较高，因此，按40%山砂和60%机制砂混合作为细集料的混凝土具有较理想耐久性。

4.工程应用

某小区浇筑室内停车场地面，方量 400m3,强度 C35，坍落度要求160mm-200mm 之间，于2018年3月采用泵送施工，施工时为了比较机制砂与混合砂（40%山砂+60%机制砂）,分别配制这两种不同细集料混凝土，采用了每种混凝土各浇筑一半停车场方式。浇筑过程中，机制砂混凝土保水性不好，石子外露，可泵性比较差；混合砂和易性较好，可泵性令人满意。现场留置标养试块和同条件试块，养护28 天强度均满足设计强度要求，而且混合砂配制的混凝土强度比机制砂配制的混凝土强度高2.5Mpa。停车场已运行2年多，未出现起砂和开裂等异常情况。

3 结论

大量机制砂代替天然砂已实行多年，具有一定经济效益和环境效益。由于机制砂生产不受气候、季节影响，而且在生产工艺上能得到有效控制，因而其品质指标相对稳定，对提高混凝土拌和物工作性、力学性能及耐久性能等有明显效果。机制砂表面粗糙多棱角，细度模数普遍较大，单纯使用机制砂作为细集料的混凝土，其拌和物工作性差，不利于现场施工。实验结果与工程应用情况表明：40%山砂+60%机制砂混合作为细骨料配置混凝土，具有良好的效果。