不同砂率对路用卵石机制混凝土的影响试验分析

2022-08-01邢晗翰王志强谢政专

西部交通科技 2022年5期

毛帅，邢晗翰，夏彪，王志强，谢政专

(1.中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北宜昌 443008；2.广西道路结构与材料重点实验室，广西南宁 530007；3.广西交科集团有限公司，广西南宁 530007)

0 引言

随着我国西南地区交通行业的高速发展，公路建设项目数量与日俱增，对混凝土的用量也随之增加，同时也一并增加了砂石的用量。但随着近年来我国砂石的大量开采，天然砂资源日益紧缺，在广西、贵州、四川等西南地区这一情况尤为严重，因此，采用机制砂代替天然砂已经成为发展趋势[1-2]。卵石是一种天然的椭圆形颗粒，直径在60～200 mm，开采便利，在广西区内分布较多，适合用于制备机制砂[3]。

目前已有学者对机制砂混凝土展开研究[4-6]，但针对路用卵石机制砂混凝土相关特性的研究报道相对较少。因此，本文设计了多组试验，对不同砂率下卵石机制砂混凝土的工作性能展开了分析研究。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

本次试验所用到的卵石机制砂混凝土试验原材料采用的粗集料和细集料符合国家标准《公路水泥混凝土路面施工技术细则》(JTG/T F30-2014)，其技术指标以及级配曲线如表1～2和图1～2所示。

表1 卵石机制混凝土粗集料技术指标表

表2 卵石机制混凝土细集料技术指标表

图1 粗集料级配曲线图

图2 细集料级配曲线图

1.2 试验方法

按照某公路项目实际情况，采用与工地现场相同材料进行室内试验，将不同砂率视作影响因素，以2%梯度调整砂率，制作多组卵石机制砂混凝土试块。试块制作完成养护7 d后对每组混凝土试块的坍落度、砂浆富余系数和混凝土强度进行测量并汇总分析，寻找满足工程要求的卵石机制砂混凝土最优砂率。

2 试验结果

2.1 砂率对卵石机制砂混凝土坍落度的影响

如表3所示，本次试验共设计了7组配合比，每组水泥、水和减水剂的用量不变，仅调整机制砂和碎石以控制砂率。

表3 不同砂率对卵石机制砂混凝土坍落度的影响试验结果表(一次实验)

为更直观地显示砂率对卵石机制砂混凝土坍落度的影响，制作砂率与坍落度关系的曲线如图3所示。

图3 不同砂率对卵石机制砂混凝土坍落度的影响曲线图(一次试验)

由表3和图3可知，卵石机制砂混凝土坍落度随着砂率的增加呈现出先增大后减小的趋势，砂率在34%～38%时，混凝土的坍落度为30 mm。当砂率继续增加，坍落度减小。这是由于在水泥浆用量一定的条件下，砂率增大时空隙率和总表面积随之增大，需要用于包裹集料的浆体也随之增加，因此导致混凝土变得干稠，坍落度降低。而当砂率过小时，虽然集料的总表面积减小，但由于砂浆量不足，不能在粗集料的周围形成足够的砂浆层以起到润滑作用，且使混凝土拌和物的流动性降低，坍落度减小。

为进一步优化混凝土配合比，在工地现场适当增加水泥浆进行了第二次试验。由于第二次试验使用的粗集料来源于工地现场，与第一次试验略有不同，19 mm筛孔的累计筛余百分率略大于第一次试验所使用的粗集料，其余基本一致。具体配合比见表4，砂率与坍落度关系曲线如图4所示。