机制砂在C35 大体积混凝土配合比中的应用

2021-01-05钟志清

江西建材 2020年12期

钟志清

厦门百城建材有限公司，福建厦门 361000

厦门某污水处理厂底板设计使用C35 混凝土，底板厚度1.0～1.3m，属于大体积混凝土。混凝土的水化反应过程会产生大量水化热，而本工程底板的截面尺寸较大，处于混凝土底板中间的水化热不易散发，导致底板的表面与内部有较大的温差，并产生温度应力，一旦温度应力过大，将会导致底板表面产生温度裂缝，这些裂缝会影响混凝土结构的力学强度和抗渗性能。

由于工程所需混凝土的数量较大，厦门混凝土用河砂资源紧张，无法保证工程所需混凝土的顺利供应，因此本工程在C35大体积底板混凝土配合比中混合使用机制砂与河砂，并通过试配调整混合砂的比例，配制出工作性能、力学性能、耐久性能满足要求的混凝土。

1 原材料性能指标

水泥：P・O42.5 级水泥，标准稠度用水量26.6%，28d 抗压强度48.6MPa。

粉煤灰：II 级粉煤灰，细度21.1%，活性指数89.6%。

矿渣粉：S95 级磨细矿渣，流动度比104%，28d 活性指数99%。

减水剂：聚羧酸缓凝高效减水剂，减水率25%，7d 抗压强度比148%，28d 抗压强度比140%。

粗骨料：使用5～25mm 连续级配碎石。

细集料：河砂，细度模数2.4。机制砂，细度模数3.0。

2 配合比设计

根据施工图纸设计，底板混凝土的强度等级为C35，抗渗等级P8，胶凝材料控制在320～340kg/m3，试配混凝土的60d抗压强度≥43.2MPa，混凝土塌落度（160±20）mm，一小时塌落度损失<20mm；混凝土为泵送施工，要求混凝土流动性及和易性良好。

由于混凝土构件属于大体积混凝土，为降低水化热，减少裂缝产生，本次混凝土配合比设计采用大掺量矿物掺和料及缓凝高效减水剂，降低水泥用量，以达到降低水泥的水化热和水化速率，从而减小混凝土内外温差。为保证混凝土的流动性及和易性，最初配合比设计方案采用优质河砂作为细骨料，由于厦门地区的河砂资源紧张，且底板混凝土的需求量大，仅用河砂无法满足混凝土的供应需求，因此最终采用河砂与机制砂混合使用配制混凝土，并通过试配来确定两种砂的合理比例［1］。

3 混凝土试配及试配结果分析

3.1 混凝土试配

本次试验过程依据JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》进行，试验采用不同比例的机制砂与河砂混合进行试配，并成型150mm×150mm×150mm的立方体试件，进行标准养护后测试混凝土的抗压强度，以此研究机制砂对C35 大体积混凝土拌合物性能和抗压强度的影响。

试配采用0.45 的水胶比，复合使用粉煤灰和矿粉作为掺和料，粉煤灰掺量20%，矿粉掺量15%，机制砂比例按照0%、20%、40%、60%、80%、100%的比例递增，保持用水量不变，调整减水剂比例，使混凝土塌落度保持在（160±20）mm。混凝土配合比数据见表1。

表1 底板C35 大体积混凝土配合比

3.2 试配结果

3.2.1 混凝土拌合物性能及分析

由表2 可知，A～F 组的塌落度为155～170mm，1h 后塌落度为130～165mm，拌合物密度为2330～2350kg/m3，其中A～D组的混凝土拌合物和易性好，满足施工要求；E、F 组混凝土拌合物和易性一般，相比A～D 组的流动性略差。随着机制砂比例的增加，为了保持塌落度，减水剂使用比例也相应增加了，即使增加了减水剂，混凝土拌合物的塌落度也随着机制砂比例的增加而出现减小的趋势。这是由于在机制砂表面粗糙，增大了机制砂的表面积，因此混凝土的用水量相应的增加了，且机制砂含有石粉，石粉也会吸附减水剂和拌合水。虽然在试配过程中不同机制砂比例的混凝土塌落度均能达到（160±20）mm，但是由于机制砂本身粒型及石粉含量高的原因，造成E、F 组混凝土的粘性大，塌落度损失也相应较大［2］。

3.2.2 混凝土试件抗压强度及分析

由表2 可以看出6 组配合比的60d 抗压强度均能满足设计要求，当不使用机制砂时，混凝土试件的28d、60d 抗压强度均为最高，而随着机制砂的比例增加，混凝土抗压强度呈现先减小后增大的趋势，而机制砂比例超过60%后，混凝土强度逐渐下降。虽然纯河砂的混凝土抗压强度高于机制砂比例60%的混凝土，但是由于河砂资源的限制，以及混凝土成本方面考虑，最终确定C35 大体积混凝土的机制砂最佳比例为60%。