人工砂中的石粉含量对水工混凝土性能的影响.pdf

东北水利水电 2 0 1 1 年第 9期 文章编号 1 o o 2 0 6 2 4 ( 2 0 1 1 ) 0 9 0 0 3 0 0 2 人工砂中的石粉含量对水工混凝土性能的影响 李 远 I ， 臧志刚 2 ( 1 辽宁江海水利工程公司禹泰 新型建筑材料分公司 ， 辽宁 沈 阳 1 1 0 0 0 3 ； 2 辽宁省水利水 电科学研究院 ， 辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 3 ) 摘 要 文章分析 了人工砂 中不同石粉含量对水工混凝土中新拌混凝土的影响( 包括坍落度、 舍气量) ， 以及对抗压强度、 抗冻性和抗渗性的影响。通过各项试验表明， 人工砂 中随着石粉含 量 的增加 ， 混凝 土的含 气量 、 坍 落度 不 断减 小 ； 当人工砂 的石粉含量 为 1 6 时 ， 硬 化混凝 土的抗 压强度、 抗冻性、 抗渗性达到最佳效果。 关键词】人工砂 ； 石粉含量； 影响分析 【 中图分类号 T V5 4 4 + 9 2 文献标识码】 A O 引言 随着我 国建筑业 的不断发展 ，砂 的用量不断 攀升。长期 的开采 ， 在我 国不少地区出现天然砂资 源枯竭 ， 环境遭受严重破坏的现象。由于天然砂资 源短缺 、 价 格上涨 ， 同时为 了环 境保护 的需要 ， 对 天然砂 的开采进行 了限 制措施。人工砂作为一种 新型建筑 用砂已经进入建筑市场。 在北 方地区水工混凝土大部分处于严寒的气 候条件 下或水位变化 区，这对北方地 区的水工混 凝土的抗冻性和抗渗性有较高 的要求 。砂 中的含 泥量是影响混凝土抗冻、 抗渗的主要 因素之一。人 工砂 中的石粉 与天然砂 中的泥成分不 同、粒径分 布不同， 在混凝土中所起的作用亦不同。 天然砂中 的泥对混凝土有害， 必须严格控制其含量。而人工 砂 中适量的石粉对混凝 土是有益 的 ，有适量 的石 粉存在能提高混凝土抗冻性和抗渗性。 计规程 设计的混凝土配合比见表 1 。其中二级配 碎石的比例 5 N 2 0 ： 2 0 4 0为 4 ： 6 ， 配合 比设计 人工砂 的石粉含量为 0 。 抗压强度试件的制作采用 1 5 0 m mX1 5 0 mmx 1 5 0 n l m 的规格 ， 该配合 比为基准配 合比， 抗冻设计指标为 F 2 0 0 。 表 1 混凝土基 准配合 比表 l 箍 丰斗 强 度 等 级水 泥 水 砂 石 子外 加 剂 坍 落 度 k g m C2 5 3 2 0 1 4 1 7 0 6 1 1 5 3 3 2 0 7 0 2 0姗 1 3 试验方案 本次研究的人工砂中的石粉含量为小于 0 _ 1 6 mm的颗粒含量。 通过调整人工砂 中的石粉含量为 ： 0 ， 6 ， 1 0 ， 1 2 ， 1 4 ， 1 6 ， 1 8 ， 2 0 ， 2 2 ， 2 4 ， 2 6 ， 2 8 时， 对水工混凝土的新拌混凝土( 包括含 气量、 坍落度 ) 、 抗压强度、 抗冻性、 抗渗性的影响 进行分析测试。 1 主要原 材料 、 混 凝土 配合 比及 试验 方案 2 试验 结果及 分析 1 1 主要原材料 水泥 ：抚顺水泥股份 有限公司生产 的浑河牌 P 04 2 5级水泥 ； 外 加剂 ： 辽宁江 海水利工程 公司 禹泰新型建筑材料分公司生产的 L S Y T型引气减 水剂( 粉剂 ) ； 石： 5 2 0 r n m， 2 0 4 0 m m的碎石； 砂 ： 细度模数为 3 0的人工砂。 1 2 混凝土配合比 依据 D L T 5 3 3 0 2 0 0 5 有抗冻性要求 的混凝土应掺用引气型外加剂，掺引气型外加剂 的混凝土含气量见表 2 。 随着石粉含量的增加混凝 土含气量不断减小 ；当石粉含量达到 2 0 时混凝 土含气量为 3 9 小于骨料最 大粒径为 4 0 I T U 2 1 的 含气量的标 准要求。 砌 加 石粉含量 图 1 不 同石粉 含量下 混凝土 的含气 量 表 2掺引气型外加剂混凝土含气量表 骨 料 最 大 粒 径 鱼 苎 兰 mm 1 = 2 0 0混凝土 F 1 5 0混 凝土 注 ： F 1 5 0混凝土掺 用与否 ， 根 据试验 确定。 2 1 2 坍 落度 在相同用水量下，人工砂 中随着石粉含量的 增加混凝土坍落度不断减小 ；坍落 度变化曲线见 图 2 。 人工砂的石粉含量小于 1 0 时对混凝土 的坍 落度影 响比较小 ，当人工砂 的石粉含量达 到 2 2 时混凝土坍落度为 4 5 mm， 小于配合比设计要求。 1 l 越 密 石 粉 含 置 图 2 不 同石 粉含量 下混凝 土坍 落度 2 1 3 单位 用水量 依据表 1中的混凝土配合比，控制混凝土相 同坍落度为 8 0 9 0 mm； 在 不同石粉 含量下进行 用 水量试验 ， 其试验结果见表 3 。石粉含量小于 1 0 坍落度控制在 8 0 9 0 I T I 1 T I 时 ，混 凝土单位 用水量 保持不变； 当石粉含量大于 1 0 ， 石粉含量每提高 2 时 ， 每立方米混凝土用水量提高 2 3 。 2 2 硬化混凝土试验 2 2 1 抗压强度 依据表 1的混凝土配合 比在相同用水量条件 下， 各龄期的混凝土抗压强度试检结果见表 4 。当 石粉含量小于 1 6 时，随着石粉含量的增加混凝 土的抗压 强度不 断增加 ； 当石粉 含量大于 1 6 时 ， 表 3 不用石 粉含量下 混凝土用 水量 表 随着石粉含量的增加混凝土抗压强度不断降低。 由试验结果可知石粉含量为 1 6 时 ， 混凝土的 3 d ， 7 d ， 2 8 d抗压 强度达到相应龄期 的最高值 ；当石 粉含量达到 2 6 时 ，混凝土 2 8 d抗压强度小于设 计基准配合 比的 2 8 d抗压强度。 表 4 不用石 粉含量的 混凝土抗 压强度表 石粉 含量 抗压强度( MP a ) 抗压强度 比( ) 3 d 7 d 2 8 d 2 2 2 抗渗性 当石粉含量小于 1 6 时，混凝土的抗渗性随 着石粉含量的增加而提高；当石粉含量大于 1 6 时， 混凝土的抗渗性随着石粉含量的增加而降低。 石粉含量为 1 6 时，混凝土的抗渗性达到最佳效 果； 当石粉含量达到 2 6 时， 混凝土的抗渗性小于 基准混凝土的抗渗性( 见图 3 ) 。 2 2 3 抗 冻性 不同石粉含量下混凝土含气量与抗冻性试验 结果见表 5 。根据 S L 3 5 2 -2 0 0 6进行试验 ，相对动弹模量下降至初始值得 6 0 或质量损失率达到 5 时，认为试件已达到破 坏 ， 即可停止冻融试验。在水工混凝土中， 有抗冻 要 求的混凝土一般要求抗冻性为 F 2 0 0 ，本试验的 最高 冻融循环为 2 0 0次。在同一配合 比条件下 ， 通 过 2 0 0次冻融循环混凝土的抗冻性随着石粉含量 的增加， 抗冻性先增加后减小。石粉含量达到 1 6 时，混凝土通过 2 0 0 次冻融循环的抗冻指标达到 最大值 ； 当石粉含量为 2 2 时， 混凝土的抗冻性只 能满足 1 5 0次 ； 当石粉含量 为 2 8 时 ， 混凝土的抗 冻性只能满足 5 0次。 3 结语 1 ) 随着人工砂石粉含量的增加， 混凝土的含气 量、 坍落度不断减， J 、 ； 在相同坍落度条件下， 石粉含 量每提高 2 每立方米混凝土用水量提高 2 k g o 2) 人工砂 的石粉含 量 为 1 6 时 ， 混凝 土抗压 强度、 抗渗性和抗冻性达到最佳状态。 3 4 衷 5 抗冻试验结果裹 【 参考 文 献】 1 陈改新， 蔡跃波( 主编 ) 水工混凝土试验规程 s 中国 水利水电出版社 ， 2 0 0 6 2 陈福厚， 周厚贵 。 刘文彦 ， 等 水工混凝土施工规范I s 中华人民共和国国家经济贸易委员会 ， 2 0 0 0 2 3 余 化 混凝土常用标准汇编 M 北京： 中国标准出版社。 2 0 0 5， 1 2 4 刘数华， 李家正( 译 ) 混凝土配合比设计 M 中国建筑 工业出版社， 2 0 0 9 【 收稿日期】 2 0 1 0 - 1 2 - 2 7