人工砂代替河砂对混凝土工作性能及抗压强度的影响.pdf

表1试验用砂的检测结果 种类 各筛孔（mm）的累计筛余（%） 细度 模数 石粉含量 （%）4.752.361.180.600.300.15 河砂614223573962.2- 人工砂329486484933.13.0 近年随着我国房地产业和基础建设的快速发展， 河砂的用量急剧上升，但河砂的质量急剧下降。 对于 建筑用砂，最常规最经济的是利用当地河砂资源，但 由于国家政策及资源的日益减少， 尤其是天然中砂 的储量越来越少， 在一些地区甚至没有可用的天然 中砂1。 随着广东省“三打二建”工作的深入开展，河砂 市场受到巨大冲击， 市场上几乎没有可供使用的天 然河砂，在这种环境下，寻找一种能代替河砂的细骨 料显得相当重要，此时国家标准JGJ T241-2011 人 工砂混凝土应用技术规程已颁布实施。 为了更好地 利用人工砂代替河砂， 本文研究了人工砂对混凝土 工作性能、泵送性能及抗压强度的影响，为使用人工 砂代替河砂的应用提供技术参考。 1试验用原材料 1.1水泥：广东英德产P.O 42.5R水泥，其物理 性能检测结果为：比表面积366m2kg，初凝时间 160min，终凝时间215min，标准稠度27.6%，3d、 28d抗折强度分别为5.6，8.8MPa，抗压强度分别 为29.2，50.6MPa。 1.2粗骨料：惠阳产石灰岩碎石，531.5mm连续粒 级，其检测结果为：表观密度2640kg m3，堆积密度 1420kg m3，紧密密度1640kg m3，含泥量0.4%，泥块 含量0.2%，针片状含量8.5%，压碎指标8.5%。 1.3细骨料：本公司使用的人工砂是利用惠阳某石 场加工碎石时的下脚料通过5mm筛筛分后再经水 冲洗加工制成。 人工砂细度模数大都在2.93.5之 间，1.25mm以上颗粒一般都在 45%以上，石粉（公称 粒径小于0.08mm）含量一般都在5%以下。 该人工砂 具有粒形较差，比表面积大，孔隙率大，粗颗粒较多， 细度模数较大等特点。 两种砂的检测结果见表1。 1.4掺和料：使用虎门某电厂级粉煤灰，其检测 结果如下：细度19.4%，需水量比96%，烧失量1.7%， 三氧化硫0.6%，含水量0.2%。 1.5外加剂：韶关产JZB-3型缓凝型高效减水剂。 人工砂代替河砂对混凝土工作性能及抗压强度的影响 陈建新颜远袁 （东莞市盛源混凝土有限公司广东东莞523651） 摘要：主要对人工砂在商品混凝土中的应用进行了研究，探讨了人工砂对混凝土工作性能、泵送性能及抗压强度的影响 及经济效益分析，试验结果及工程应用表明，使用人工砂代替河砂配制的混凝土具有良好的工作性能及泵送性能，能配制C45 及以下强度的混凝土。 关键词：人工砂混凝土； 取代率； 工作性能； 泵送性能； 抗压强度 Artificial Sand Instead of River Sand Influence on the Working Performance and the Compressive Strength of Concrete Chen JianxinYan Yuayuan （Dongguan Shenyuan Concrete Co.，Ltd.Dongguan 523651，China） Abstract：This article mainly investigated the application of artificial sand in commercial concrete，explored artificial sand influence on the work performance，the pump performance and the compressive strength of concrete and economic benefit analysis. Test results and engineering application showed that using artificial sand instead of river sand in concrete has good work performance and pumping performance，to for- mulate concrete of the C45 and its following strength grade. Keywords：artificial sand；concrete；replace the rate；work performance；pump performance；compressive strength 广东土木与建筑 GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2013年3月 第3期 MAR 2013 No3 49 表2混凝土试验配合比 编 号 混凝 土 取代率 （%） 人工 砂 河 砂 水 泥 粉煤 灰 石 外加 剂 增效 剂 水 001 C25 泵送 施工 007862309010857.02.24160 002201616442309010667.22.24160 003403294942309010487.42.56160 004504244252309010177.42.88165 005605143422309010097.72.88165 00680699175230909868.02.88170 0071008830230909768.32.88170 008 C45 泵送 施工 00623340110115711.53.15155 00940264395340110112111.73.60155 01060411274340110109511.94.05155 01180570142340110107112.24.05155 0121007450340110102912.44.05160 表3混凝土的工作性能与强度试验结果 编 号 坍落度（mm） 初始1h后 和易性 泵送 性能 抗压强度（MPa） 7d28d60d 001200 180良好良好19.531.036.3 002205 180良好良好20.631.335.2 003210 180良好良好24.231.834.5 004205 175良好良好23.930.233.8 005200 165良好良好24.631.533.6 006195 145一般，粘性较差一般23.829.631.2 007185 115较差，粘性差较差25.628.831.0 008220 190良好良好30.145.353.1 009220 185良好良好35.248.555.2 010225 190良好良好41.850.956.7 011220 180良好良好44.655.261.3 012225 155一般，粘性差较差43.250.854.9 陈建新等： 人工砂代替河砂对混凝土工作性能及抗压强度的影响 1.6混凝土增效剂：广州产的CTF-2C型增 效剂。 2试验情况与结果分析 本试验选择C25和C45两个强度等级 的混凝土进行比对试验， 根据人工砂不同取 代率来设计商品混凝土配合比，通过控制混 凝土的抗压强度、工作性能及泵送性能指标 探索人工砂代替河砂的合理取代率。 本试验 设计坍落度为16020mm， 混凝土试件经标 准养护7d、28d、60d后检测其抗压强度。 试验 结果见表23，分析如下： 人工砂用量依次增大时，混凝土配合 比的砂率也依次增大。 这是因为人工砂表面 粗糙、棱角多，粗颗粒多，细度模数偏大，为了达到相 同工作性能，需要增大砂率。 人工砂用量依次增大时，外加剂用量也依次 增多。 这是因为人工砂表面不规则，粒形不规则，棱 角多，比表面积比天然砂大，在用水量不变的情况下 需增加外加剂用量2，部分混凝土配合比为了达到相 同工作性能，需同时增加外加剂用量和用水量。 人工砂用量依次增大时，混凝土增效剂用量 也依次增多。 这是因为与天然砂相比，人工砂比表面 积大，需要有较多的浆体来包裹，为了达到相同工作 性能，在胶凝材料不变的情况下，需增加混凝土增效 剂用量。 人工砂用量依次增大时，坍落度损失也依次 增大， 这是因为人工砂颗粒内部微裂缝多， 孔隙率 大，开口相互贯通的孔隙多，比表面积大4，对水的 吸附作用时间长，导致坍落度损失大。 人工砂用量依次增大时，和易性和泵送性能 依次变差。 这是因为人工砂表面粗糙、棱角多，粒形 较差，粗颗粒多，细度模数偏大造成的。 人工砂用量依次增大时，在用水量不变的情 况下，7d、28d强度依次增加，这是因为人工砂粒形较 粗，表面粗糙，外形富有棱角，质地坚硬，与水泥石有 更强的粘结力2，人工砂（较粗）与河砂（较细）混合 后，颗粒级配明显改善。 人工砂用量依次增大时，人工砂混凝土一般 早期强度增加，后期强度增长较慢。 这是因为人工砂 吸附大量的水分，实际上降低了混凝土水灰比3引起 早期强度增加；因为人工砂粒形较差，针片状颗粒较 多，孔隙率大，导致混凝土密实性差，后期强度增长 较慢。 从试验结果和经济角度考虑，C25、C45泵送混 凝土的生产配合比人工砂的最佳取代率分别选为 60%和80%。 市场上的河砂价格为120130元m3， 人工砂价格为5060元m3，005编号的配合比每 1m3混凝土可节约1620元，011编号的配合比每 1m3混凝土可节约1825元，经济效益较为可观。 3结束语 3.1本文阐述的人工砂的最佳取代率是根据本试验 结果得出的，当人工砂和河砂的质量变动时，人工砂 的最佳取代率也要相应变动。 （下转第30页） MAR 2013No32013年3月第3期 50 广东土木与建筑MAR 2013No32013年3月第3期 4结语 4.1综合检测鉴定结果，得到以下结论：该建筑砌 体强度、圈梁设置和墙体高厚比不符合规范要求；部 分挑梁和楼板存在裂缝，个别楼板出现露筋锈蚀情 况；抽检的梁构件、楼板构件和承重墙体构件不满足 承载力要求。 4.2对该文物建筑提出处理意见如下：对混凝土强 度低于C20的构件和不满足承载力要求的构件进 行加固，并对存在裂缝的构件及不满足规范要求的 构造采取相应的处理措施。 4.3鉴于文物建筑保护的特殊性， 应避免选择 破损较大的检测方法， 比如本次砂浆强度检测 选择了回弹法检测砂浆强度， 具有较好的操作 性。 4.4由于文物建筑检测的特殊性， 检测评定的 研究还处于起步阶段， 相关的技术规范和操作 规程尚未建立，大量工作还处于摸索阶段，因此 对文物建筑应综合考虑房屋的实际情况、 经费 和技术条件等进行检测和分析。 参考文献 1GB T 50344-2004建筑结构检测技术标准S 2CECS 03:2007钻芯法检测混凝土强度技术规程S 3GB 50203-2011砌体结构工程施工质量验收规范S 4GB 50003-2011砌体结构设计规范S 5GB 50009-2012建筑结构荷载规范S 6GB 50010-2010混凝土结构设计规范S 7GB 50011-2010建筑抗震设计规范S 8GB 50292-1999民用建筑可靠性鉴定标准S 9GB T 50315-2011砌体工程现场检测技术标准S ! 图4结构空间分析模型 訴 EG轴訳 AE轴 在实际生产过程中，人工砂的取代率要随人工砂和 河砂的质量变动进行相应调整。 3.2人工砂混凝土早期抗裂和收缩性能的试验证 明，人工砂混凝土早期失水速率较快收缩变形大而 易产生微裂缝，因此其配合比设计应优选早期抗裂 性能好且收缩小的人工砂混凝土配合比5。 干缩率 随石粉含量的增加而增大4。粉末含量在5%以内时， 对收缩基本无影响，含量在10%以内时，影响不明显。 粉末含量达到15%时，收缩值的增加已相当显著3。 为预防人工砂混凝土早期收缩开裂，本公司使用的 人工砂石粉含量一般控制在5%以内。 3.3人工砂石粉含量较小时，配制低强度等级的混 凝土时，为了达到相同工作性能，胶凝材料用量会要 增加很多，导致混凝土成本明显提高。 为了控制混 凝土成本，控制胶凝材料用量，本试验使用了混凝土 增效剂，达到改善混凝土工作性能的目的。 工程应 用实践证明，在胶凝材料不变或少量增加的情况下， 混凝土也能达到相同的工作性能。 3.4通常外加剂与水泥混凝土体系存在适应性问 题，其中外加剂与胶凝材料、人工砂中石粉和粉泥含 量的适应性问题最为突出5。 外加剂适应性不太好 时， 人工砂混凝土的工作性能和坍落度损失都很难 控制， 因此使用人工砂时要选用外加剂适应性很好 的外加剂。 3.5广东省的河砂价格普遍较高，一些企业为节省 成本普遍使用加工后的海砂， 笔者建议有条件的企 业可以考虑掺入一部分人工砂来降低混凝土中氯离 子含量，以确保工程质量。 参考文献 1 张震，马树军，孙永军等.人工砂混凝土性能试验研究 C.第七届全国混凝土耐久性学术交流会论文集，2008 2 韩静云，王春明等.人工砂商品混凝土配合比的试验研究 J.混凝土与水泥制品，2011（12） 3 邓君尧，毕万里，毕重良等.机制砂商品混凝土研究J. 混凝土，1993（4） 4 徐健，蔡基伟，王稷良等.人工砂与人工砂混凝土的研究 现状J.国外建材科技，2004（3） 5JGJ T 241-2011人工砂混凝土应用技术规程S （上接第50 页） 30