花岗岩机制砂在高性能混凝土中的试验研究.pdf

文章编号：1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 1 6 ) 0 2 一 O 0 1 6 0 3 固废利用 花岗岩机制砂在高性能混凝土中的试验研究 E x p e r i m e n t a l S t u d y o f A p p l i c a t i o n o f Ma c h i n e - C r u s h e d G r a n i t e S a n d i n H i g h P e r f o r ma n c e C o n c r e t e 袁自运 ，一 ，赵传东 ，王文林 ( 1 安徽建筑大学材料与化学工程学院，安徽 合肥 2 3 0 0 2 2 ；2 黄山中汇实业有限公司，安徽 黄山 2 4 5 0 0 0 ； 3 安徽省城建设计研究院，安徽 合肥 2 3 0 0 0 1 ；4 黄山广和建材有限公司，安徽 黄山 2 4 5 0 0 0 ) 摘 要： 为推广机制砂在高性能混凝土中的应用，通过皖南地区花 岗岩机制砂的石粉含量、细度模数对C6 0 高性能 混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能进行 了一 系列试验。试验结果表明，花 岗岩机制砂完全可以应用 到 高性能混凝土中，石粉含量可以放宽到1 0 0 ，细度模数宜在2 8 - 3 3 的范围。 关键词 ：花 岗岩机制砂 ；高性能混凝土 ；石粉含量 ；细度模数 中 图 分 类号 ：T u5 2 8 5 6 文 献 标 志 码 ：A 0 前 言 近年来，天然砂在工程建设中的大量使用，许多地 区的天然砂资源已经大幅度减少，在这种情况下，充分 发挥当地的岩石资源优势，利用石场中开采出来的岩石 或者河流附近的卵石生产机制砂 ， 已经成为必不可少的替 代资源 i l l 。皖南地区岩石种类较多，花岗岩是其中较为常 见的一种。花岗岩机制砂在混凝土中的应用主要以普通 标号 ( c 1 5 一 C 4 5 )为主，很少涉及到在高性能混凝土中的 应用。机制砂的石粉含量、 细度模数一般都是可以控制的。 本文通过 C 6 0花岗岩机制砂高性能混凝土的大量试验， 研究花岗岩机制砂中石粉含量及其细度模数对配制高性 能混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能的影响，希 望对机制砂在高性能混凝土中的推广起到一定推动 作用。 1 原材料及试验方法 学性能见表 1 。 表 1 不同工艺处理后再生粗集料的物理力学性能 ( 2 ) 砂： 选用皖南地区花岗岩破碎的机制砂，I区连 续级配，细度模数为 3 2 ，石粉含量为 7 0 ，泥块含量 0 ，紧密堆积密度 1 6 3 0 k g m 。 ( 3 ) 石：选用黄山蓝田 5 2 5 m l n连续级配碎石，含 泥量 0 2 ，针片状含量 7 0 ，压碎指标值 8 0 ，表观 密度 2 7 5 0 k g m 。 ( 4 ) 矿物掺合料：选用铜陵捷汇实业有限公司生产的 I 级粉煤灰单掺使用。 ( 5 ) 外加剂：选用黄山市聚信材料有限公司生产的 P C A标准型聚羧酸系高效减水剂，减水率 2 8 0 。 ( 6 ) 水：河水，各项指标均符合 J G J 6 3 2 0 0 6 混 凝土拌和用水标准 。 1 1 原材料 ( 1 ) 水泥： 选用黄山海螺水泥有限公司生产的海螺 1 2 试验方法 P 0 4 2 5水泥，水泥质量较为稳定，各项指标均符合 G B 新拌混凝土性能测试按 G B T 5 0 0 8 0 2 0 0 2 普通混 1 7 5 2 0 0 7 通用硅酸盐水泥标准中的规定。其物理力 凝土拌合物性能试验方法标准进行，根据G B T 1 6 COALASH 2 2 01 6 5 0 0 8 1 2 0 0 2 普通混凝土力学性能试验方法进行力学 性能试验，抗氯离子渗透、抗碳化性能均按照 普通混 凝 土 长 期 性 能 和耐 久 性 能 试 验 方 法 标 准f G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ) 进行相关耐久性进行检测。 2 花岗岩机制砂的石粉含量对配制高性能混凝 土的影响 2 I C 6 0配合比 本试验花 岗岩机制砂 的石粉含量依次取 1 0 、 4 0 、7 0 、1 0 0 、1 3 O ，经多次试验，确定试验配 合比见表2 。 表 2 不同物理强化工艺处理后再生粗集料的吸水率 机制 砂石粉 含量 混凝土各原材料用量 k g m。 编号 蒜 水水 泥 粉 煤 灰砂 石外 加 剂 2 2 试验结果与分析 根据表 2中的混凝土配合比进行试验，测得混凝土 拌合物的工作性能、力学性能如表3 所示。 表 3 机制砂石粉含量对C 6 0 高性能混凝土 工作性能和力学眭能的影响 从表 3中的数据可以看出，随着石粉含量的增加， 花岗岩机制砂配制的 C 6 0高性能混凝土拌合物的坍落度 和扩展度也在变大，混凝土的 7 d和 2 8 d强度也成上升 趋势；当石粉含量增加到 1 0 0 时，混凝土的各项性能 达到最优；此后继续增加机制砂的石粉含量， 拌合物的 坍落度和扩展度却变小了，混凝土的 7 d和 2 8 d强度也 成下降趋势。 石粉能够增加机制砂堆积密度，降低机制砂的空隙 率，其细小的颗粒可以起到较好的微集料填充效应，增 加浆体和界面过渡区的密实度 2 j ，因而能够提高混凝土的 强度。但当机制砂中的石粉含量达到到一定程度之后， 继续增 加石粉的含量 ，由于石粉 的形貌接近于水泥颗粒 形貌，颗粒形状不规则、多棱角 ，因此石粉颗粒 的需水 量较大，需要更多的水去包裹，此时浆体的稠度和黏度 过大，拌合物除了保水性得到进一步增强以外， 坍落度、 扩展度都变小，拌合物流动性变小，工作性能明显降低， 不利于混凝土的泵送与施1 二 。 3 花岗岩机制砂的细度模数对配制高性能混凝 土的影响 3 1 配合比 选择最佳石粉含量 1 0 0 花岗岩机制砂，调整机制 砂的细度模数，同时调整混凝土的砂率，配制 C 6 0高性 能混凝土的配合比见表4 。 表 4 混凝土配合比 3 2 试验结果与分析 根据表4中的混凝土配合比进行试验，测得混凝土拌 合物的工作性能、力学性能如表5 所示。 表 5 机制砂的细度模数对C 6 0 高性能 混凝土工作性能和力学性能的影响 配制 C 6 0高性能混凝土对机制砂的细度模数也是有 要求的，当机制砂选择中粗砂，细度模数在 3 0左右波动 时，混凝土的工作性能和抗压强度达到一个较好的水平。 2 2 0 1 6 粉煤灰 l 7 8 8 8 8 8 3 3 3 3 3 8 8 8 8 8 O O 0 O 0 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 6 6 6 6 6 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 4 4 4 4 4 J 5 5 5 5 5 5 5 5 5 0 O 0 1 2 3 4 5 当机制砂细度模数过大时，砂中较大颗粒所占比例较大， 细小颗粒较少，空隙率一般也较大，虽然在配制混凝土 时砂率也随之调整到很大，但拌合物粘聚性没有得到改 善，砂浆难以包裹住粗集料，一些试验中还可以看到不 少石子外漏，混凝土包裹性也较差，混凝土的坍落度和 扩展度变小，不利于混凝土的泵送和施工。反过来，机 制砂细度模数过小，砂的比表面积增大，在胶凝材料不 变的情况下，容易导致新拌混凝土发黏，流动性较差， 且坍损较大 l 3 l 。从强度来看，中等偏粗的机制砂配制的混 凝土强度较高，另外机制砂细度模数过大引起的砂率过 大也影响了混凝土的体积稳定性。配制 C 6 0高性能混凝 土所选用的机制砂细度模数宜在2 8 3 3的范围内。 4 花岗岩机制砂高性能混凝土的耐久性试验 试验选取最佳石粉含量 1 0 0 、细度模数为3 2 花岗 岩机制砂，使用表 4中编号为 4的混凝土配合比，采用 电通量法检测混凝土抗氯离子渗透性能，混凝土试件养 护到 2 8 d后经过 6 h的总电通量为 7 9 4 0 C ，依据美国 A S Y MC 1 2 0 2标准中的规定，电通量 1 0 0 0 C时，混凝 土密实度高，抗氯离子渗透能力强。花岗岩机制砂混凝 土中一定量的石粉提高混凝土的密实度，也增强了界面 过渡层结构的密实度，提高了混凝土的抗渗性能。 使用酚酞指示剂测定混凝土的碳化深度，测得 7 d 、 1 4 d 、2 8 d花岗岩机制砂混凝土的碳化深度均为 0 ，6 0 d 的碳化深度为 1 4 m m。C O ，是从混凝土内部的气孔和毛 细孔中进行扩散。这样水胶比很大程度上决定了 c 0 在 混凝土中的扩散速度，C 6 0 混凝土的水胶比较低，且在石 粉的作用下混凝土的密实性增强，混凝土的孔隙率降低， c 0 渗透及扩散都很不易，从而增强了其抗碳化能力。 5 结 论 ( 1 )皖南地区花岗岩机制砂中的石粉含量可以适当放 大，但不宜超过 1 0 0 。 ( 2 ) 花岗岩机制砂在配制 C 6 0高性能混凝土时，细 度模数宜在 2 8 3 _ 3的范围内， 据此可以要求砂场控制好 机制砂的细度模数。 ( 3 ) 花岗岩机制砂高性能混凝土的耐久性完全可以达 到设计要求。 参考文献 1 王雨利低强度等级泵送高石粉机制砂混凝土的研究【 D ：武汉： 武汉理工大学 ，2 0 0 7 2 J T R A GA RD HMi c r o s t r u c t u r a l f e a t u r e s a n d r e l a t e d p r o p e r t i e s o f s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e C I n ：A k e s k a r e n d a h l a n d O P e t e r s s o n ， Pr o c e e d i n g o f t h e Fi r s t I n t e r n a t i o n a l RI LEM S y mp o s i u m o n S e l f - Comp a c t i n g Co n c r e t e， RI LEM Pu bl i c a t i o n， Ca c h a n Ce d e x， l 9 9 9： 1 7 5 1 8 6 3 邢福燕， 刘洋，杨文杰，等砂子细度及级配对新拌混凝土性能的 影响研究【 J 混凝土，2 0 1 5( 1 )：1 1 8 1 3 0 作者简介： 袁自 运 ( 1 9 8 O 一) ， 男， 硕士研究生。联系地址： 安徽省黄山市 经济开发区黄山中汇实业有限公司 ( 2 4 5 0 0 0 )， 电子信箱 ：1 2 0 8 3 9 4 0 9 q q c o m 收稿 日期： 2 0 1 5年 8月 2 4日 ( 上接 第 1 0页 ) 3 结 论 ( 1 ) 外加剂与工艺参数等不同因素对粉煤灰水泥胶砂 试样 3 d 抗压强度的影响从大到小的次序分别为粉磨时间、 激发剂掺量、水灰比、助磨剂掺量、减水剂掺量、助磨 剂品种、激发剂品种。 ( 2 ) 外加剂与工艺参数等不同因素对粉煤灰水泥胶砂 试样 2 8 d抗压强度的影响从大到小的次序分别为粉磨时 间、 减水剂掺量、 激发剂掺量、 助磨剂掺量、 助磨剂品种、 激发剂品种、水灰比。 ( 3 ) 正交试验法确定的提高粉煤灰水泥胶砂试样 3 d 与 2 8 d抗压强度的最佳配方均为：激发剂选用 C a C 1 。 ，掺 量为 2 ；助磨剂选用丙三醇，掺量为 0 0 3 ； 减水剂掺 1 8 COAL ASH 2 20 16 量为 1 5 ；粉磨时问为 1 5 ra i n ；水灰比为0 4 。 参考文献 1 杨恒义，祁文明，宋福志 粉煤灰应用技术浅谈【 J J 中国水泥，2 0 0 7 f 1 2 、 ：7 0 - 7 1 2 1陈磊 ，聂强 粉煤灰对长龄期混凝土抗压强度的影响 J 】 l 粉煤灰综合 利用 ，2 0 0 8 ( 1 ) ： 4 3 4 5 3 】李少辉， 赵澜，包先成，等 粉煤灰的特性及其资源化综合利用 J 混凝土， 2 0 0 5 ( 4 1 ：7 6 - 7 8 4 赵宏义全国水泥及混凝士外加剂应用技术文集 M 北京： j 国 建材工业出版社，2 0 0 3 ：1 1 8 【 5 任书霞 ，要秉文 ，王长 瑞粉煤灰活性的激发及其机理研究 J 】 粉煤灰综合利用 ，2 0 0 8( 4 ) ：5 0 - 5 2 6 】王复生，杜瑞臣，孙瑞莲，等粉煤灰活性激发方法探讨【 J 】 水 泥，2 0 0 3 ( 2 ) ：1 4 - 1 6 收稿 fi t 期： 2 0 1 5年 8月 1 8日