机制砂混凝土中石粉含量优选试验分析.pdf

1 4 低温建筑技术 2 0 1 5年第 7期( 总第 2 0 5期 ) I ) O 1 ： 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i a w j z 2 0 1 5 0 7 0 0 6 机制砂混凝土 中石粉含量优选试验分析 李军 (贵州桥梁建设集团有限责任公司 ， 贵阳5 5 0 0 0 0 ) 【 摘要】 文中研究了机制砂中石粉含量对 C 4 0大体积混凝土坍落度、 坍落扩展度、 l h 后坍落度经时损失、 混凝土粘聚性 、 保水性等工作性能， 以及混凝土的抗压强度、 5 6 d电通量的影响。结果表明： 适当的石粉含量有益 于 昆 凝土性能的改善 ， 石粉含量 6 时， 新拌混凝土的工作性最优， 并具有轻微的缓凝作用， 混凝土抗压强度可提 高 1 3 ， 电通量降低 4 5 。 【 关键词】 混凝土； 机制砂； 工作性； 力学性能； 电通量 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 4 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 5 ) 0 7 0 0 1 4 0 3 0 引言 、 随着基础设施建设 事业 的飞速 发展 ， 混凝土 工程 量巨大， 混凝土骨料资源越来越紧张， 天然砂资源的开 采不可避免地带来了若干的生态环境破坏问题。我国 砂石资源分布及其不平衡 ， 江河的源头区域 、 西南地区 天然砂资源稀缺。近二十余年人工砂应用技术研究取 得了明显的进展 ， 在 G B T 1 4 6 8 4 2 0 0 1 建筑用砂 版 的修订过程中， 首次将人工砂 以国家标准的形式确定 为建设用砂之一 ， 并规定了人工砂的具体定义、 相关技 术指标要求 、 对应的检验方法。资源紧张与混凝土技 术进步的双重作用， 推动了人工砂应用技术的快速发 展 ， 其工程应用也越来越多。 天然河砂具有表面光滑， 粒形 良好， 吸水性相对小 的优点 ， 易于配制出优质的混凝土。而人工砂的表面 粗糙 ， 颗粒尖锐有棱角， 在砂率相同的条件下 ， 比表面 积较大 ， 其吸水性通常大于河砂。同时， 与河砂相 比， 由于人工砂生产过程中产生了一定量的石粉 ， 使得人 工砂混凝 土的和易性 可以得到改善 。石粉含量大小直 接影 响到混凝 土工作性 、 力学性能 、 长期性能及抗裂性 能。因此 ， 对 于特定 的混凝 土配合 比设 计过程 中必 须 对其引起足够重视。 贵州地区是机制砂应用非常普遍的省份， 桥梁工 程建设量较大， 其大多数的高墩基础 、 桥梁主塔均采用 大体积混凝土承台结构 ， 根据近年来的工程统计分析， 表9 渗水性试验结果 2 4 抗滑性研究 以摆式摩擦仪测量摆值和铺砂法测量构造深度 ， 试验结果见表 1 0 。结果显示构造深度和摩擦系数较 大， 设计的沥青混合料抗滑能力强， 具有良好的宏观表 面特性 。 表 l 0 抗滑性试验 结果 3结语 通过上 述 试 验 结 果 表 明 ， 采 用 C A V F法 设 计 的 O G F C ， 既有效保证了骨架嵌挤结构 ， 保持 内部排水通 道的耐久性。而且其水稳定、 渗水性 、 抗滑性、 高温稳 定性均远远超过规范要求 ， 提高设计空隙率至2 0 以 上 ， 充分发挥 O G F C材料的抗滑和排水功能。因此， 采用 C A V F 法进行 O G F C配合比设计有着较大的优越 性 ， 进一步完善我国排水沥青混合料设计理论。 参考文献 1 吴金航 排水沥青混合料关键性能研究 D 重庆： 重庆交通 大学 ， 2 0 1 2 2 张肖宁 ， 王绍怀 ， 吴 旷 怀， 等 沥青 混合 料组 成设 计 的 C A V F 法 J 公路， 2 0 0 1 ， 1 2 ( 3 )： 1 2 1 1 2 4 3 徐亦航 排水 性沥青 路面 技术性 能研 究 D 西安 ： 长安 大 学 2 0 0 7 4 李东海， 李智 O G F C沥青混合料设计中 C A V F 法 J 科学 技 术与工程， 2 0 1 2 ， 1 2 ( 2 7 ) ： 7 1 3 4 7 1 3 7 收稿日期 2 0 1 5- 0 3 2 7 作者简介 熊汉武( 1 9 8 3 一) ， 男， 重庆丰都人， 工程师， 从事 交通 、 市政道路方面 的设计研究 。 李军 ： 机制 砂混凝 土中石粉含量 优选试 验分析 1 5 大体 积混凝 土承 台大多采用 C 4 0强度 等级 的混凝 土 ， 而 大体 积混凝土温控 难度 大 ， 在要 求混 凝土 温升较 低 的同时， 还要求混凝土具有较高力学性能和抗裂性能 ， 因此， 文中针对机制砂中石粉含量对 C 4 0大体积混凝 土的工作性和抗压强度等性能的影响开展试验研究 ， 以优选其含量范围。 1 原材料配合 比及试 验方案 试 验采用贵州汇瑞水泥 有 限公司产 P 0 4 2 5普 通硅 酸盐 水 泥 ， 2 8 d抗压 强度 5 1 2 M P a ； 黔西 电厂产 I 级 粉煤灰 ； 5 2 5 m m连续 级 配 碎石 ； 机 制砂 为 与碎 石 同母材机制而成 ， 去除石粉后的具体性能指标如表 1 所示； 聚羧酸系高性能减水剂基泵送剂 ， 减水率 2 0 。 表 1 机制砂试验检测结果 试验采用前期试验室研究基本确定 的配合比： 水 泥 2 6 7 k g m ， 机制砂 8 5 0 k g m ， 碎石 1 0 7 2 k g m ， 粉煤 灰 1 0 5 k g m ， 水 1 4 9 k g m ， 泵 送 剂用 量 7 4 4 k g I n ， 配合 比中砂率为 4 4 ， 水胶 比0 4 0 。机制砂中石粉含 量 的调节采用 同种母材 石粉 ， 增 加石粉含量时 ， 对应减 少 砂 的用 量 ， 保 证 砂 总 质 量 不 变 。分 别 对 石 粉 含 量 0 、 3 、 6 、 9 、 1 2 、 1 5 等 6组混凝 土进行试 验 ， 研 究石粉含量 变 化对 混 凝土 早 期工 作性 和抗 压强 度 等的作用规律。 标准试验条件下 进行 配合 比试验 ， 分别 测试 混凝 土的坍落度 、 坍落扩展度 、 1 h后坍落度经时损失 、 混凝 土粘聚性 、 保水性 、 凝结 时间 、 抗 压强度 、 5 6 d电通量 。 2试验结 果与分析 2 1 石粉含量对混凝土工作性的影响 ( 1 ) 混凝土坍 落度及 坍落 扩展 度。不 同石 粉含 量机制砂对 C 4 0混凝土的坍落度 、 坍落扩展度、 1 h后 坍落度及扩展度的经时损失试验结果见图 1 和图2 。 从 图 1 、 图 2中可以看出 ， 机制 砂 中石 粉含量 对混 凝土的坍落度与坍落扩展度均具有显著影响。混凝土 坍落度是混凝土可泵性的重要表征参数之一， 有此可 以看出 ， 石粉含量对混凝 土可泵性能具有直接影 响 ， 随 着 石粉含量增加 ， 混 凝土坍 落度 和扩展 度均 先增大 后 减小， 在 6 时达到最佳效果 ， 含量超过 9 以后坍落 度和坍落扩展度显著降低 ， 已经不适宜泵送使用。从 现代混凝土配合比理论出发来分析这种影响规律 ， 其 原 因在于 ， 随石粉含量增 加 ， 混 凝土 内部 的颗粒级配更 加合理， 石粉填充部分空间， 使得部分水分得以释放出 来 ， 增加了混凝土内部颗粒间的润滑作用。石粉为惰 性颗粒， 对减水剂的吸附作用很弱， 不会对减水率产生 大 的影 响。另外 ， 石粉 对粗糙 多棱角 的机制 砂具 有一 定 的包裹作用 ， 对粗 细骨料 问也起 到 了润滑作 用 。这 种作用在石粉含量 6 时达到最佳状态。当石粉含量 继续增加时， 其吸附水分的作用逐渐增大， 导致混凝土 坍落度及坍落扩展度急剧下降。随石粉含量的增加， 对于混凝土 1 h经时损失的影响也越发明显 ， 因此 ， 基 于可泵性方面的考虑 ， 应该尽量控制石粉 的含量在 6 以内 。 石粉含量 一 初始一1 h 图1石粉含量对混凝土坍落度及经时损失影响 石粉含量， 一 初始一1 h 图2 石粉含量对混凝土扩展度及经时损失影响 ( 2 ) 混凝 土和易性及凝 结时间。石粉含量对混 凝土和易性及凝结 时间影 响的试验结 果如表 2所示 。 表 2 不同石粉含量混凝土的和易性及凝结时间 由表 2数据可 以看 出， 石 粉含量 对混凝 土 和易性 的影响显著 ， 随石粉含量增加 ， 混凝土粘 聚性 与保水性 髓瓣蜜 ， 噬 辫密 1 6 低温建筑技术 2 0 1 5年第 7期( 总第 2 0 5期 ) 均增加 ， 有此可见 ， 石粉可以有效消除混凝土的泌水情 况 ， 增加混凝土 的密实性 。 石粉的分散作用使得混凝土的凝结时间延长 ， 并 且随着石粉的含量增加作用越显著 ， 但是不会使凝结 时间产生过长的延迟。而大体积混凝土的凝结时间应 适当的延长， 较长的凝结时间即有利于混凝土施工期 间的施工控制 ， 又可以有效延长混凝土早期热量的释 放及延缓混凝土 中胶 凝材料 的水化放 热 ， 有 利于大 体 积混凝土内部最高温度的降低 ， 对混凝土温控有利。 2 2 石粉对混凝土抗压强度的影响 石粉 含量对混凝土抗压强度 的影 响见 图 3 。 石粉含量， 一 3 d一7 d一2 8 d 图3石粉含量对混凝土抗压强度的影响 由图3可见， 在石粉含量 6 时， 随着石粉含量 的增加 ， 混凝 土强 度增大 ， 6 含量混 凝土较 不含 石粉 混凝 土强度 提高了 1 3 ， 石粉 含量超 过 9 后强 度 出 现负面影 响 ， 但在 2 8 d龄期 时 ， 石粉 含量 9 时对混 凝土均有增强作用。石粉的大部分颗粒粒径介于细骨 料与胶凝材料颗粒粒径之间， 因此， 使得混凝土内部的 颗粒级配得以优化， 更加合理， 混凝土结构的密实程度 亦增加。虽然石粉是惰性掺合料 ， 但与混凝土内部的 水化产物间仍存在二次水化作用， 这也是其增强的一 个原因。这些作用均在混凝土后期表现明显， 即随着 龄期的延长增加 ， 石粉的增强作用越来越好。在大体 积混凝土中， 可以充分利用其后期强度增长作用来优 石粉含量， 图4 石粉含量对混凝土电通量的影响 化混凝土的配合比。 2 3 石 粉含量 对混凝 土电通 量的影 响 石粉含量对 电通量 的影 响见 图 4 。可 见 ， 石粉 含 量对电通量影响的最佳值亦为 6 。石粉含量 6 时， 随石粉着含量的增加 ， 电通量降低 ， 混凝土抗离子 侵蚀能力增强， 石粉含量 9 范围内， 对电通量降低 均有贡献， 超过此范围， 对抗渗性能产生负面影响。 3结语 ( 1 ) 石粉含量对混凝土的工作性与凝结时间存 在显著影响， 石粉含量 6 时达到最优， 可明显提高混 凝土的坍落度， 并具有轻微的缓凝作用。 ( 2 ) 混凝 土 的抗压 强度 受石 粉含 量影 响 明显 ， 龄期越长增 强 越 显 著 ， 石 粉 含 量 6 时 ， 增 强 效 果 最 高 ， 达 1 3 。 ( 3 ) 石粉含量对电通量影响亦较大， 石粉含量 6 时， 电通量可降低 4 5 。 综上所述 ， 适 当的石粉含量 ， 有益 于新拌混凝 土工 作性 、 硬化混凝 土强度 、 抗渗性能 的改善 。但是石 粉含 量存在最 优值， 不宜过高 ， 本研究条件 下最佳值 为 6 参考文献 1 安明酤粗骨料石粉含量对C 5 0 高性能混凝土性能的影响研 究 J 中国铁道科学 ， 3 0 1 3 ， ( 4) ： 2 73 3 2 王稷 良机制砂 特性对 混凝 土性能 的影 响及机 理研究 D 武汉 ：武汉理工大学 ， 2 0 0 8 3 李北星， 周明凯，田 建平 ， 等 石粉与粉煤灰对 C 6 0机制砂高 性能混凝土性能的影响 J 建筑材料学报， 2 0 0 6 ， ( 4 ) ： 3 8 1 3 8 7 收稿 日期 2 0 1 5 0 51 8 作者简介 】 李军( 1 9 6 3一) ， 男 ， 山东金乡人 ， 高级工程 师 从事交通建设与研究工作 。 龟鼍 嘿幽