关于山砂及山砂混凝土应用中几个问题的探讨.pdf

2 0 1 3年第 1 2期 铁道建筑 Ra i l wa y Eng i n e e r i n g 1 35 文章 编 号 ： 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 3 ) 1 2 0 1 3 5 0 3 关于山砂及 山砂混凝土应用中几个问题的探讨 陈尚伟 ， 徐 立斌 ， 佘 东林 ， 胡伟伟 ( 贵州 中建建 筑科 研设计院有 限公 司 ， 贵州 贵 阳5 5 0 0 0 6 ) 摘要 ： 目前贵州混凝土生产中普遍使 用山砂 。通过对比试验发现， 细度模数并不能准确表征 山砂的粗细 程度 ， 用相 同细度 模数 山砂 配制 出的 混凝 土性 能 差异 很 大 。配 制 混凝 土 时 不 能仅 仅 用 细度 模 数 来评 判 山砂 的粗 细 ， 同时要 参考 颗粒 分析 的 结果 。石 粉是 山砂 与 河砂 的主 要 区别之 一 ， 其对 山砂 混凝 土 的需水 量有一定的影响 ， 石粉含量控制在 5 1 0 较为适宜。山砂 由于 自身特性 ， 配制混凝土时其需水量比 河砂 大。通过控制单方用水量在一定范围内调整拌合物的黏度 ， 再通过外加剂调整流动性， 可以有效提 高山砂 混凝 土 的可 泵性 。 关键 词 ： 山砂 石 粉 细度模 数 需水量 可泵 性 中图分 类号 ： T U 5 2 8 0 4文献 标识 码 ： A D O I ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 3 - 1 9 9 5 2 0 1 3 1 2 3 9 山砂是指碳酸盐类岩石经除土开采 、 机械破碎 、 筛 分 而成 的公 称粒 径 5 O 0 m m 的岩 石颗 粒 。 山砂 的 化学组份与母岩相同， 0 1 6 0 m m 的颗粒含量在 5 2 0 。山砂 的表面粗糙 ， 棱角多 ， 对于集料与水泥等 胶凝材料 的水化产物粘接力有利。大量 的试验证 明， 山砂混凝土除耐磨性较差外 ， 轴心抗压强度 、 与钢筋的 粘 接强 度 、 弹性模 量 均 不 比 中 、 粗 河 砂 混 凝 土 低 ， 抗 折 强度 、 抗压强度 、 疲劳修 正系数均接近 中、 粗河砂混凝 土 ， 机制 山砂 混 凝土 的 收缩 与徐 变总 和与 中 、 粗河 砂混 凝 土接 近 。 本文将从用细度模 数表征山砂粗 细出现 的误 区、 山砂中石粉含量对需水 量的影 响、 如何提高山砂混凝 土的可泵性 3个方面进 行探讨 ， 为山砂的合理使用 及 山砂混凝土的配合 比设计提供指导。 1 用细 度模 数表征 山砂粗细 出现 的误 区 为了更好地对比细度模数相同而颗粒级配不 同的 山砂性能之间的差异 ， 使用两种 山砂配制混凝土来 比 较混凝土的工作性。 1 ) 试 验用 原 材料 水 泥为 拉法 基 P O4 2 5硅酸 盐水 泥 ， 粉 煤灰 为 名 川 I I 级粉煤灰 ， 粗骨料为 中国建筑第 四工程局有限公 司三公司砂石厂生产 的碎石 ， 水为城市 自来水 ， 泵送剂 为 贵州 科之 杰新 材料 有 限公 司生 产 的 P o i n t 一 4 0 0 S 。 2 ) 山砂 细度 模数 的试验误 区 两种细度模数都是 3 4的山砂 ， 其颗粒级配分别 见 表 1和表 2 。两 种 山砂配 置 出 的混 凝 土 工作 性 对 比 见表 3 。 表 1 砂 样 1颗粒 级配 注 ： 做筛分析前 ， 已经筛 除公称 粒径 1 0 0 m m的颗粒 。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 - 0 3 2 0 ； 修 回日期 ： 2 0 1 3 - 0 7 - 2 8 作者 简介： 陈尚伟( 1 9 8 6 一) ， 男 ， 安徽砀山人 ， 工程师 。 1 3 6 铁道建筑D e c e m b e r 2 0 1 3 相同细度模数 的山砂 ， 配制出的混凝土工作性为 什么会截然不同?这要从细度模数的定义说起。细度 模数是用来衡量砂粗细程度 的指标 ， 它 的计算公式为 =丝 ，其中 A 1 , A 2 ， A 3 ， A 4 ， A 5 ， 6分另 0 为 5 0 0 m m， 2 5 0 m m， 1 2 5 m m， 0 6 3 0 m m， 0 3 1 5 m m， 0 1 6 0 m m筛 的累计筛余百 分率。同 时 ， 相关规范 对机制砂的颗粒级配进行 了要求 ， 要求公称粒径 5 0 0 m m的累计筛余不允许大于 1 0 。 但 目前 由于贵州地区建设的快速发展 ， 砂 、 石原材料供 不应求 。砂 、 石供应商宁愿选择产量大、 工艺落后的破 碎方式 ， 质量控制不到位 ， 导致公称粒径 5 0 0 mm 的 累计筛余经常超过 1 0 ， 砂样 2公称粒径 5 0 0 m m的 累计筛余达 2 3 1 ， 已经大大超过规范 的要求 ， 这样 就会出现细度模数一样 ， 但砂却截然不同， 使用性能也 完全不同。因而在实际工作中配制混凝土时不能仅仅 用 细 度模数 来评 判 山砂 的粗 细 ， 同时 还 要查 看 颗 粒 的 具 体 级配 。 2 石粉含量对 需水量 的影响 石粉含量对需水量的影响通过水泥净浆流动度试 验来测试 。在水泥 、 水、 泵送剂不变 的情况下 ， 通过变 化石粉含量 ， 得 出水泥复合浆体 的净浆流动度。净浆 流动度越小 ， 说明水泥复合浆体的需水量越大。 1 ) 试 验用 原材 料 水泥为海螺 P O4 2 5硅酸盐水泥 ， 水为城市 自来 水 ， 泵 送 剂 为 贵 州 科 之 杰 新 材 料 有 限 公 司 的 P o i n t 一 4 0 0 S ， 石粉采取普通 山砂 ( 经 过 0 0 8 0 m m 方孔筛 筛 取 ) 。 2 ) 石粉 含量对 水 泥净浆 流 动度 的影 响 水泥净浆流动度试验按照 混凝土外加剂均质性 试验方法 ( G B I T 8 0 7 7 -2 0 0 0 ) 中方法进行 ， 石粉采用 外掺和内掺两种方式进行试验。由于贵州地区常见 的 山砂中石粉含量在 3 2 0 ， 所 以选取石粉掺量 0 ， 5 ， 1 0 ， 1 5 ， 2 0 进 行试 验 。结 果 见表 4和表 5 。 表 4 石粉内掺对水泥复合浆体流动度的影响 2 0 1 3年第 1 2期 陈 尚伟等 ： 关于 山砂及 山砂 混凝 土应用 中几个 问题 的探讨 1 3 7 由表 4可知 ， 随着石粉内掺量的不断增大 ， 水泥复 合浆体的流动度不断增大。这主要是 因为石粉 的比表 面 积略 小 于水 泥 ， 石 粉 与 水 泥 之 间 可 相互 发 生填 充 反 应 ， 使颗粒间的孔隙减少 ， 孑 L 隙水量 降低 ， 自由水量增 加 ， 故水泥复合浆体 的流动度会不断增大。 由表 5可知 ， 随着石粉外掺量的不断增大 水泥复 合浆体的流动度不断减少 ， 浆体黏性不断增大。这 主 要是因为总的粉料量在不 断增加 ， 其需水量也在不断 增加 ， 从而降低了水泥复合浆体的流动度 。 试验表 明， 在配制山砂混凝土时 ， 一定量的石粉存 在对于提高混凝土黏聚性 、 减少混凝 土的离 析泌水是 有利 的。但石粉含量过高会增加混凝土 的需水量 ， 因 而石粉含量也不宜过高 ， 一般控 制在 5 1 0 较为 适 宜 。 3 山砂 泵送混凝土可泵性 的调整 为 了解 山砂 混凝 土 和河 砂 混 凝 土 泵 送 性 差 异 ， 按 照倒坍落度筒测下落时间的方法对 山砂泵送混凝土进 行 可泵 性试 验 。 1 ) 试 验 用原 材料 水泥为赛德 P O4 2 5硅酸盐水泥 ， 粉煤灰为鸭溪 级粉煤灰 ， 粗骨料 采用 3种粒 级 ( 1 01 5 m m， 1 5 2 0 m m， 2 0 3 1 5 m m) 的碎 石 进行搭 配 ， 细骨 料采 用细 度模数 3 2的山砂 ， 水为城市 自来水 ， 减水剂为贵州科 之杰 新 材料 有 限公 司生产 的 P o i n t 4 0 0 S 。 2 ) 可 泵性 调 整 山砂 中 由于 含有 一 定 量 的 石 粉 ， 石 粉 中 经 常还 夹 带一定量的泥粉 ， 用山砂 配制混凝土时需水量比一般 河砂混凝土偏大。 目前大部分错误的想法是使用外加 剂尽量降低单方用水量 ， 进而降低胶凝材料用量。这 种方法配制出的混凝土粘度高 ， 泵送性不好 ， 坍落度损 失很快 ， 1 h的坍落度损失可高达 46 c m。这样就导 致现场施工时经常加 “ 生水” 来解决泵送性不好 的问 题 ， 致使泵送混凝土的质量无法保证 。 试验 结果 见 表 6 。从 表 6可 见 ， 山 砂 混 凝 土 单 方 用水量在 1 7 0 5 ， 1 7 8 7 ， 1 8 7 3 k g m 时( 减水剂为水 剂) ， 坍落度均保持在 2 1 0 mm。随着单方用水量 的增 加 ， 山砂混凝土所需减水剂的量逐渐降低 ， 倒坍时间逐 渐下降 ， 说明混凝土的黏度在逐渐下降 ， 山砂混凝土的 泵送性在逐渐提 高， 混凝土抗压强度 只是略微 降低 。 说 明山砂混凝土的单方需水量略大 ， 一 味地 降低其单 方用水 量 会影 响 山砂混 凝 土 的泵 送性 。 表 a 用水量对 c 3 0山砂混凝土工作性和 强度的影响 4 结论 1 ) 细度模数不能准确表征 山砂的粗细程度 ， 用相 同细度 模 数 的 山砂 配制 出的混凝 土 性能 差异 很 大 。其 原 因主要是山砂 中公称粒径 5 0 0 mm的 累计筛余 经 常超过 1 0 ， 因而配制山砂混凝土时要特别注意山砂 颗 粒 的级 配 。 2 ) 石粉内掺 02 0 时 ， 水泥复合浆体 的流动度 会不断增大 。主要是 因为石粉 与水泥之 间可相互填 充 。石粉外掺 02 0 时 ， 水泥复合浆 体 的流动度不 断下降， 浆体黏性不断增大。在配制 山砂混凝土时 ， 由 于山砂 中间级配少 ， 一定量的石粉存 在对 于提高混凝 土黏聚性、 减少混凝土的离析泌水有利 ； 但石粉含量过 高会增加混凝土 的需水量 和黏度 。 3 ) 山砂 由于 自身的特性 ， 配制混凝 土时需水量 比 一 般河砂偏大。 目前施工 中常使用外加剂尽量降低单 方用水量 ， 进而降低胶凝材料用量。这样 配制 出的混 凝土黏度高。通过控制单方用水量在一定范围内调整 拌合物 的黏度 ， 再通过外加剂调整流动性 ， 可以有效提 高 山砂 混凝 土 的可 泵性 。 参 考 文 献 1 贵州省住 房和城乡建设厅 D B J 5 2 一 O 1 6 2 O 1 0 山砂混 凝土 技术规程 S 贵州 ： 贵州 中建建筑科研设计 院有 限公 司 ， 2 0 1 0 2 丁志贤 ， 夏章 中， 尹志府 ， 等 山砂混凝土 M 北 京 ： 中国建 筑工业 出版社 ， 1 9 7 9 3 中国砂石协会 ， 北京建筑工程 学院 ， 建筑材料工业技术 监督 研究 中心 G B T 1 4 6 8 4 -2 0 1 1 建设用 砂 S 北 京 ： 中 国标 准 出版社 ， 2 0 1 1 4 重 庆大 学 ， 中建 五局第 三建设 有 限公 司 J G J T 2 4 1 2 0 1 1 人工砂混凝土应用 技术规程 S 北 京 ： 中 国建 筑工业 出版社 ， 2O11 5 郭育霞 ， 贡金鑫 ， 李 晶 石粉 掺量对 混凝土 力学性 能及耐 久 性的影响 J 建筑材料学报 ， 2 0 0 9， 1 2 ( 3 ) ： 2 6 7 2 6 8 ( 责任 审编葛全红)