人工砂中微石粉对混凝土质量影响的试验研究.pdf

第 4 7卷第 9期 2 0 1 1年 9月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 Ga n s u W a t e r Co n s e r v a nc y a nd Hy d r o p owe r Te c h no l o g y Vo 1 4 7 No 9 S e p ， 2 0 1 1 设计与研究 人工砂中微石粉对混凝土质量影响的试验研究 郭延辉 ( 引大济湟工程建设管理局， 青海 西宁8 1 0 0 0 0 ) 摘要 ： 对人工砂 中微石粉对混凝土质量的影响进行了试验研究， 找 出了控制值， 有针对性地进行 了微石粉含量的控 制 ， 确保 了混凝土质量 。 关键词 ： 人工砂 ： 微 石粉 ； 混凝土质量 ； 试验研 究 中图分类号 ： T U 5 0 2 6 文献标识码 ： A 文章编号： 2 0 9 5 0 1 4 4 ( 2 0 1 1 ) 0 9 0 0 1 6 0 4 1 概 述 黄河炳灵 ( 寺沟峡) 水 电站位于甘肃省永靖县与 积石 山县交界处 的黄河干 流上 。 是龙羊峡一 青铜峡 河段水电开发规划第 1 3个梯级电站 ， 电站右侧主体 工程混凝土方量约 2 1 4万 m 3 , 生产混凝土的粗细骨 料采用坝址开挖产生的石渣经人工破碎和筛分而形 成 ， 其岩性主要为花岗岩和局部的沉积物组成 ， 岩体 破碎 ， 呈 弱一 强风化 ， 裂 隙中的填充物成分复杂 ， 主 要为角砾岩 、 块状岩 、 片状岩 、 糜棱岩 、 岩屑及泥质 等。由于地质分布的不均匀性 ，导致生产的人工骨 料品质差 ， 质量波动非常大。尤其用干法 生产 的人 工砂 中小于 0 0 8 mm的微石粉含量非常高 。且波动 大 ， 用来生产混凝土时对混凝土质量产生了一 系列 的影响 针对存在的问题 ， 对人工砂微石分含量对混 凝土质量 的影响进行试验研究 ， 取得与设计配合 比 相适应 的微石粉含量控制数据 ， 将试验数据应用于 生产控制后 ， 有效地改善了混凝土的质量。 2 原 材料 简 介 2 1 水 泥 试验用水泥为中热 4 2 5级水泥 ， 水泥物理性能 和化 学分析 各项 指标均符 合 中热水 泥 ( G B 2 0 0 2 0 0 3 ) 标准要求。 2 2粉煤 灰 试验用粉煤灰为 级粉煤灰 。 对其进行 了全面 品质检测 ， 检测结果表明各项指标符合 D L T 5 0 5 5 1 9 9 6标准要求。 2 3骨料 ( 1 ) 粗骨料。试验用粗骨料为工地关家川料场 生产的粗骨料 。 经全 面检测 ， 各项指标均满足 D I J T 5 1 4 4 2 0 0 1 水利水电施工规范 要求 。 ( 2 ) 砂料 。试验用砂料为工地关家川料场生产 的人工砂 试验过程中采用配制石粉含量的方法。 2 4外加 剂 试验用外加剂包括缓凝高效减水剂 U N F 一 3和 引气剂 D H9 。对缓凝高效减水剂 、 引气剂分别进行 了品质检 测 所检项 目均满足 G B 8 0 7 6 1 9 9 7 ( 混凝 土外加剂 的要求 。 3 试 验方 案 的制定 在人工砂中 ，小于 O 1 6 mm的颗粒 叫做石粉 ， D L T 5 1 44 2 0 0 1 ( 水利水 电施工规范 中规定 的控制 标准是 6 1 8 ，要研究 的是石粉 中小于 0 0 8 mm 颗粒对混凝土质量的影响。将小于 O 0 8 mm的石粉 称为微石粉 ， 结合工地实际情况 ， 通过试验确定 出满 足配合比设计要求的允许参数。试验选用配合 比为 炳灵 电站右 岸主体配合 比中的 C 2 5 W6 F 2 0 0二级 及三 级料 ( 表 1 ) 。 微 石 粉含 量采 用人 工 配制法 ，人 工砂 中微 石粉 含量的配制分为微石粉的人工剥离和人工 比例配制 表 1 试验用配合比参数表 收 稿 日期 ： 2 0 1 1 0 7 1 8 作者简介： 郭延辉( 1 9 7 9 一 ) ， 男， 陕西大荔人， 工程师 ， 学士， 主要从事水利工程建设管理。 1 6 第 9期 郭延辉 ： 人工砂 中微石粉对混凝土质量影响的试验研究 第 4 7卷 2项 。 3 1 人工砂筛分剥离 剥离的步骤为 ： 第 1步将取回的含水人工砂用 炒干法炒干： 第 2步分批将炒干的人工砂过细度模 数 筛 O 1 6 mm筛 ，将 0 1 6 mi l l 以下 的石 粉和 0 1 6 mm以上的砂剥离开；第 3步将 O 1 6 mm以下 的石 粉分批 置于 0 0 8 m m 的负压筛上 ，将石粉筛 分成 O 1 6 一 O 0 8 mm的石粉和小于 O 0 8 m m的微石粉。 3 - 2微 石粉 人工 配制 微石粉的人工配制采用 比例配制法 ， O 1 6 0 0 8 m n ,l 的石 粉 和 小 于 O 0 8 m m 的 微 石粉 以及 0 1 6 mm 以上 的砂 料各 占一 定 的 比例 。在 此次 试验 中将 O O 8 0 1 6 l n l n石粉含量确定为 5 。 然后通过调整小 0 0 8 m m的微石粉含量 。将 0 0 8 0 1 6 m m石粉 与小 0 0 8 mm的微石粉之和的总量控制在 6 1 8 之间 。 配制比例见表 2 。 4 掺 用 配制 人工砂 混 凝土性 能试验 研 究 将序号为 1 4的人工砂 分别掺用进 C 2 5 W6 F 2 o o二级配 、 三级配混凝土内拌制混凝 土 ， 掺用进 二级料 的组合编号 为 1 ，掺用进 C 2 5 W6 F 2 0 0 三级料的组合编号为 广 。 袭 2 人工砂配制比例 人工砂各级配制比例 序号0 0 8 - 0 1 6 I l I l小于0 0 8 姗0 1 6 5 m m 石粉含量 石粉含量 砂颗粒含量 配制人工砂 的整体外观 4 1 各 组合混凝土拌和物性能 对各组合下出机 1 5 ra i n混凝土拌和物性能进 行了试验统计 ， 可以看 出， 随着微石粉含量的增加 ， 混凝土坍落度及含气量都呈有规律的下降趋势。对 不同微石粉掺量与相对应的混凝土拌和物含气量及 坍落度进行了线性分析 。回归方程是一种处理试验 数据的常用方法。在混凝土单位用水量一定的情况 下 ，混凝土拌和物中的含气量与坍落度与微石粉含 量是否具有 良好 的线性关系，是要研究和为实际生 产提供控制标准的依据。 具体统计结果见表 3 ， 微石 粉掺量与相对应的混凝土拌和物坍落度一元线性 回 归方程见表 4 ，微石粉掺量与相对应的混凝土拌和 物含气量一元线性回归方程见表 5 。 表 3 各组合混凝土拌和物性能 表 4 各组合下坍落度与微石粉掺量一元线性回归方程 表 5 各组合下含气量与微石粉掺量一元线性回归方程 l 7 2 0 1 1年第 9 期 甘肃水利水 电技术 第 4 7卷 从表 5的统计结果可 以看 出，小于 O 0 8 mm的 微石粉含量与混凝土拌和物的坍落度和含气量都有 较好的相关性 ，回归方程的相关系数 R2都在 O 9 7 以上。通过将微石粉含量代人 回归方程可知 ， 微石 粉含量每增加 1 O 1 5 。 坍落度下降 1 e m； 微石粉 含量每增加 2 3 ， 含气量下降 1 。利用回归方程 的代人法可知 ， 各组合混凝土拌和物坍落度及含气 量在小于 0 0 8 m m微石粉颗粒含 量为 5 8 之 间 变化时 与配合 比设计要求数据基本吻合。 4 2各组合混凝土力学性能试验研究 为了使试验数据具有可 比性 ， 以拌和物试拌数 据为基准 ， 在试拌数据的基础上 ， 以小于 O 0 8 mm微 石粉含量为 5 时所拌 出的二级料、 三级料坍落度为 基准 ， 保持单方混凝土胶凝材料不变 ， 通过增减单方 混凝土用水量 ， 使坍落度达到基准坍落度进行混凝 土各龄期试件的成 型，最后进行 强度统计分析 。 调 整用水量混凝土强度统计结果见表 6 。为 了分析混 凝土强度与微石粉含量之间存 在怎样 的相关关系 ， 利用线性 回归方程进行 了分析 ， 微石粉掺量 与相对 应的各龄期混凝土强度一元线性 回归方程见表 7 、 8、 9。 以上力学试 验 方案 具有 较 强 的针对 性 与 施工 表 6 各组合调整用水量后混凝土强度统计 编号 试拌混凝土标号 混凝土级配 一元线性叻方程 相关系数 d 抗 M 压强 Pa 度 1 8 第 9期 郭延辉 ： 人工砂 中微石粉对混凝土质量影响的试验研 究 第 4 7卷 中拌和楼质控吻合 。 拌和楼质控时随着人工砂中微 石粉含量 的增加 。 要达到设计坍落度 ， 须增加用水 量 ， 这样必将导致水胶 比放大 ， 混凝土强度 降低 ， 从 上表的数据统计及线性分析结果可以看 出 ， 随着微 石粉含量的增大 ， 混凝土强度呈线性下降 ， 两者问的 相关性很好 ， 通过代 入法 ， 发现微石粉含量在 5 一 8 时混凝土强度与配合 比吻合 。 5结语 通过对人工砂中微石粉对混凝土质量影响试验 研究 ，找出了适应于工地混凝土质量控制 的人工砂 微石粉含量允许参数 ， 有效地控制了混凝土质量 ， 也 为类似工程提供参考依据。 ( 上接第 1 2页) 定。最大水平位移量仅为几十厘米 ， 剪应变增量也较小， 主要集中在堆积体 中后部 ， 尤其 是在左、 右两耳附近区域有局部小变形 ， 但已不至于 影响堆积体整体稳定( 图 6 ) 。 图6 第4阶段剪应变增量 4结语 通过实地调查 ，结合 有关资料分析 ，并利用 兀 C 如软件模拟计算后综合分析 ， 对该堆积体的开 挖过程及开挖后支护工况下的稳定性进行 了研究分 析。 该堆积体在第 1阶段即开挖前整体稳定性较好 ， 与现场实地调查结果吻合 。在第 2阶段开挖后 。 由 于堆积体前缘部位临空 ，中下部产生了较大的变形 破坏， 整体处于欠稳定状态。在第 3阶段开挖后 。 堆 积体前缘 ， 中部及后部变形剧增 ， 堆积体处于不稳定 状态 。 严重影响到前缘导流明渠的安全运行 。 在第 4 阶段开挖后 ， 按照设计支护措施及时分级支挡 ， 支护 后通过模拟计算 发现对处治该堆积体变形破坏起 到了非常好的效果 ， 堆积体整体趋 于稳定 ， 仅在堆积 体后部的左、 右两耳位置有部分小变形 ， 需在后续支 护中予以重点考虑。 利用 F L A C ， o 软件对堆积体进行 稳定性分析 ， 具有直观 ， 便捷 ， 经济等优势 ， 但由于模 型建立过程及试验手段导致参数取值均会与实际有 一 定的差异 ， 因此 ， 评价时需要与宏观地质判断及类 似工程对 比综合分析 ， 才能得 出更为正确的结果 。 参 考文 献 ： 1 陈育民， 徐鼎平 F L A C F L A C 3 D基础与工程实例 M 北 京： 中国水利水电出版社 ， 2 0 0 9 2 熊征 ， 李先福， 杨利伟 F L A C 在库岸斜坡稳定性分析 中的应用 J ， 武汉工程大学学报， 2 0 0 7 ， 2 9 ( 3 ) ： 2 5 2 8 3 张倬元， 王士天， 王兰生， 等 工程地质分析原理r M ， 北 京： 地质出版社 ， l 9 9 4 4 刘波， 韩彦辉 F L A C原理、 实例与应用指南 M 北京 ： 人民交通出版社， 2 0 0 5 1 9