砂粒对混凝土抗渗性影响的研究.pdf

第1 期 ( 总第1 3 0 期) 中国水能 及电气化 N o 1 ( T 0 T A L N o 1 3 0 ) 2 0 1 6 年1 月 C h i n a Wa t e r P o w e r &E l e c t r i fi c a t i o n D OI ：1 0 1 6 6 1 7 j c n k i 1 1 - 5 5 4 3 T K 2 0 1 6 0 1 0 1 3 砂粒对混凝土抗渗性影响的研究 刘 斌 ( 湖南水利水 电职业技术学院水利工程系，湖南 长沙4 1 0 1 3 1 ) 【 摘要】 本文对机制砂与河砂两种类型的砂粒在不同砂率和不同颗粒级配条件下进行了混凝土的抗渗性比较。 研究表明：砂率为4 0 时混凝土抗渗性能好，相同砂率情况下机制砂抗渗性要高于河砂；机制砂中的石粉含量 可提高混凝土的抗渗性。选用最佳砂率按不同颗粒级配拌制的混凝土其抗渗性能有差异，其 中特细砂混凝土抗 渗性差，中砂和细砂混凝土抗渗性好，粗砂混凝土抗渗性一般。 【 关键词】 机制砂；河砂；混凝土；抗渗性 中图分类号 ：T V 4 3 1 文献标识码 ：A 文章编号：1 6 7 3 - 8 2 4 1( 2 0 1 6 )0 1 - 0 0 4 4 - 0 3 S t u d y o f t h e i mp a c t o f c o n c r e t e a n t i p e r me a b i l i t y b y s a n d L I U Bi n ( D e p a r t m e n t o f H y d r a u l i c E n g i n e e r i n g ， Hu n a n T e c h n i c a l C o l l e g e of W a t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r ，C h a n g s h a 4 1 0 1 3 1 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e c o n c r e t e a n t i - p e r me a b i l i t y o f t wo t y p e s o f ma c h i n e - ma d e s a n d a n d fiv e r s a n d u n d e r t h e d i f f e r e n t s a n d r a t i o s an d d i f f e r e n t g r a i n c o mp o s i t i o n c o n d i t i o n s a r e c o mp a r e d Re s e arc h s h o ws t h a t t h e c o n c r e t e a n t i p e rm e a b i l i t y i s g o o d w h e n t h e s a n d r a t i o i s 4 0 T h e c o n c r e t e a n t i p e rm e a b i l i t y o f ma c h i n e ma d e s a n d i s h i g h e r t h a n fi v e r s a n d u n d e r t h e s a me s a n d r a t i o S t o n e p o w d e r c o n t e n t i n ma c h i n e ma d e s an d c a n i mp r o v e c o n c r e t e a n t i p e rm e a b i l i t y T h e b e s t s a n d r a t i o i s s e l e c t e d f o r mi x i n g c o n c r e t e a c c o r d i n g t o d i f f e r e n t gra i n c o mp o s i t i o n s ，t h e c o n c r e t e a n t i p e rm e ab i l i t y i s d i ffe r e n t T h e c o n c r e t e a n t i - p e rm e a b i l i t y o f s p e c i a l fi n e s an d i s wo r s e ，t h e c o n c r e t e a n t i p e rm e ab i l i t y o f me d i u m a n d fi n e s a n d i s g o o d，a n d t h e c o n c r e t e a n t i p e rm e a b i l i t y o f c o a r s e s a n d i s g e n e r a1 Ke y wo r d s ：ma c h i n e ma d e s an d；fi v e r s a n d；c o n c r e t e；a n t i p e rm e ab i l i t y 水利工程建设中混凝土在应具有较高的抗压强度 同时还要有较好的抗渗性。水工建筑物中的水坝、水 渠、港口码头等长期浸泡在水中，组成该建筑物的混 凝土要能耐受一定的水压力，防止水体渗入混凝土内 部将其侵蚀破坏。现在也有采用外加剂提高混凝土抗 渗性的方法 ，外加剂可以抑制并减少混凝土内部孔隙 的形成 ，能起到堵塞渗水通道 防止水渗入 内部的作 4 4 用。实际影响混凝土抗渗性的因素是多方面的，但混 凝土渗水的实质是混凝土不够密实 ，内部孔隙多。其 中细骨料的填充作用会影响混凝土的密实度进而对混 凝土 的抗渗性产生影响 。混凝土 中的细骨料 主要选用 河砂和机制砂，为了使混凝土有良好的抗渗性，试验 分别采用了河砂与机制砂在不同级配的砂粒和不同砂 率下对混凝土的抗渗性进行研究。 科学研究及工程设计 S c i e n t i f i c R e s e a r c h En g i n e e r i n g D e s i g n 1 试验材料与方法 1 1 试验材料 试验选用普通硅酸盐水泥 P 0 3 2 5 ，并采用洁净 的自来水放置两天后使用，以排除自来水中的氯离子 干扰。粗骨料是从采石场购回的石灰岩，压碎制成粒 径在 2 5 4 0 m m之间的粗颗粒 。细骨 料是从 浏 阳河 开 采的河砂和采石场机械破碎岩石形成的机制砂 ，粒径 在 0 1 5 4 7 5 m m之 间。 1 2 试验方法 根据混凝土各材料用量配合比计算方法，计算出 C 3 0强度等级的混凝土各材料用量。根据 混凝土结 构设计规范砂率选择范围，试验设定了4个不同的 砂率 ，分别为3 0 、3 5 、4 0 、4 5 ，用机制砂与 河砂按不同砂率拌制混凝土进行抗渗试验。抗渗试验 采用工程上普遍应用的水压力法，即我国混凝土抗渗 试验标准中所谓的抗渗标号法。试验中每个处理组做 3 个重复试验，每组做 6个试块进行抗渗试验 ，采用 6 个高度为 1 5 0 m m的圆台形试件从 0 1 M P a 开始施加 水压 ，然后每隔 8 h增加一次水压( 0 1 M P a ) ，当 6 个试件中有 3个试件底部出现渗水时则停止加压，记 录数据 。 2 试验结果与分析 表 1中 1 组 、2组 、3组是 同一个处 理 中 的 3次 重复试验 ，三个组中数值均不相同时取平均值作为本 次试验的抗渗强度值 ，当有两个数据相同一个数据不 同时，将不同值剔除。因此表 1中的试验结果显示： 机制砂不同砂率的抗渗强度当砂率3 0 时为0 6 MP a ， 3 5 时 为 0 7 M P a ，4 0 时 为 0 8 M P a ，4 5 时 为 0 8 M P a ；河砂不同砂率的抗渗强度当砂率 3 0 时为 0 5 MP a ，3 5 时为 0 6 M P a ， 4 0 时为 0 7 MP a ，4 5 时为0 7 M P a 。试验 中的砂粒是未经过筛分 的同一类 型砂粒。试验表明：无论是机制砂还是河砂 ，随着细 骨料的含量在混凝土中的增加其抗渗强度不断增加， 当砂率为4 5 时混凝土抗渗性不再增加。砂率的提 高改变了混凝土中细颗粒的表面积，使混凝土更加密 实。但增加混凝土砂率时为了保证混凝土的和易性、 黏聚性以及坍落度 ，必须增加用水量 ，从而水灰 比变 大。已有研究表明：混凝土水灰 比越大其抗渗性越 低 ，混凝土中水量多会使水泥在水化过程中出现多余 的游离态水 ，这些游离态水蒸发时，会在混凝土内部 产生大量的孑 L 隙，影响混凝土的抗渗性。因此在对抗 渗性能要求高的混凝土进行配合 比计算时，要选择合 理的砂率 ，一般选用较高的砂率 ，但不能超过 4 5 ， 试验中发现混凝土抗渗最佳砂率为 4 0 。在对机制 砂与河砂不同材料的比较中发现 ，相同砂率 的情况下 机制砂拌和的混凝土抗渗性能要高于河砂配制的混凝 土。机制砂由人工制成，也称人工砂 ；河砂在河流中 2 1 不同砂率机制砂与河砂对混凝土抗渗性的 自然形成 。与河砂相比，机制砂中含有一些石粉 ，适 影响 表 1 不 同 砂 率 的 机 制 砂 与 河 砂 的 抗 渗 强 度 单位：M P a 机制砂 河 砂 砂率 1组 2组 3组 1 组 2组 3组 3 O O 6 O 6 O 7 0 6 O 5 0 5 3 5 0 8 O 7 O 7 O 6 0 6 0 6 4 0 O 8 0 8 0 9 O 7 O 7 O 8 4 5 0 9 0 8 O 8 0 7 O 8 0 7 量的石粉可以起到填充混凝土中孔隙的作用，有利于 提高混凝的抗渗性。 2 2 机制砂与河砂颗粒级配对混凝土抗渗性的 影响 颗粒级配是砂粒用作混凝土细骨料的一个重要指 标，是指砂粒堆集料中不同粒径砂粒所 占的比例。测 量采用累计筛余法，根据每个筛网剩余量 占总量的百 分 比计算砂粒细度模数。 45 科学研究及工程设计 S c i e n t i f i c Re s e a r c h& E n g i n e e r i n g De s i g n = 生 ( 1 ) 后试验得出 机制砂与河砂的 抗渗性相同。 式中 M 细度模数； A1 、A2 、A3 、A4 、A5 、A6 4 75 mm、2 3 6 mm、 1 1 8 m m、0 6 m m、0 3 m m、0 1 5 m m筛 的累计 筛余百分率。 根据砂粒的细度模数值可将砂粒分为特细砂 、细 砂、中砂、粗砂。试验在砂率为 4 0 最佳抗渗砂率 的情况下将河砂与机制砂进行筛分 ，采用不同粗细程 度的砂粒拌制混凝土进行抗渗试验。 表 2 不 同颗粒 级配的机制砂 与河砂 的抗渗强度 单位：MP a 机制砂 河 砂 级配 1组 2组 3组 1 组 2组 3组 特细砂 O 7 O 7 O 7 O 7 O 6 O 7 细砂 O 8 O 9 O 9 0 9 O 9 O 8 中砂 O 9 O 8 0 9 0 9 O 8 0 9 粗砂 O 7 O 8 0 8 O 7 O 8 0 7 从表 2可 知机 制砂 的不 同颗 粒 级配 下 的抗 渗 强 度 ：特 细 砂 为 0 7 MP a ，细 砂 为 0 9 M P a ， 中 砂 为 0 9 M P a ，粗砂为 0 8 M P a ；河砂的不同颗粒级配下的 抗渗强度：特细砂为 0 7 M P a ，细砂为 0 9 M P a ，中砂 为 0 9 MP a ，粗砂为 0 8 M P a 。特细砂与粗砂的抗渗强 度要低于细砂与中砂。特细砂用于拌制混凝土，水泥 浆的流动作用增大，易使粗骨料发生离析作用 ，有时 会出现溃散导致混凝土孔隙增加 ，使抗渗性变差。粗 砂因颗粒较粗 ，颗粒与颗粒之间就含有空隙，这是造 成混凝土成型后孔隙增多的原因。为提高混凝土的抗 渗性要求可以选用中砂或细砂。试验中还发现在同一 级配下使用机制砂与河砂拌制的混凝土抗渗强度无明 显差异。机制砂在试验室通过筛分后 ，其 中的石粉含 量被过筛掉，而其筛得的粒径又和河砂一样，因而最 3 结论与讨论 试验通过对混凝土拌制过程中对所用砂粒需要考 虑的两个参数进行分析 ，得出了以下三个结论 ： f1 混凝土在拌制过程中抗渗性与砂率相关 ，并 得出配制混凝土抗渗性能好的最佳砂率为4 0 。 b 机制砂中的适量石粉含量可有效提高混凝土 的抗渗性 ，相同的砂率下机制砂配制的混凝土抗渗强 度 高于河砂 配制的混凝 土。 c 在混凝 土抗渗性能好的最佳砂率条件下，不 同级配砂粒拌制的混凝 土抗渗性 比较结果为：特细 砂 粗砂 细砂 =中砂。并且机制砂将所含石粉清除 后相同的颗粒级配下抗渗强度无差别。 关于混凝土抗渗性已有一些理论上的研究 ，很多 的理论研究都是从工程经验出发或者采用添外加剂的 方法改善混凝土的抗渗性能。本文主要从工程材料中 的砂粒角度研究混凝土的抗渗性能。砂粒是填充混凝 土孔隙的重要材料 ，在影响混凝 土抗渗性众多因素 中，实质是对混凝土内部孔隙的影响，今后还可从其 他方面进行研究 。A 参考文献 1 陈立军， 王永平， 尹新生， 等 混凝土孔径尺寸对其抗渗性的影 响 J 硅 酸盐学报 ， 2 0 0 5， 3 3 ( 4 ) ： 5 0 0 - 5 0 6 2 张李黎 ， 柳炳康 ， 胡 波 再生混凝 土抗渗性 试验研 究 J 合肥 工业大学学报 ， 2 0 0 9， 3 2 ( 4) ： 5 0 8 - 5 1 2 3 王璩玉， 许丹毅， 张立勇， 等 高强混凝土的抗渗性试验研究 J 新型建筑材料 ， 2 0 0 6 ( 1 0 ) ： 5 9 - 6 1 4 彭辉 ， 杨海宁 ， 刘绍林 低强度 抗冻抗 渗混 凝土配 合 比设 计及 其力学特性 J 煤炭学报， 2 0 1 2 ， 3 7 ( 7 ) ： 1 1 2 3 1 1 2 9 5 戴镇潮 混凝土的抗渗性和抗渗要求 J 商品混凝土， 2 0 1 0 ( 1 )： 1 8 - 2 2