超细粉砂在预拌混凝土中的应用.pdf

2 0 1 1年 第 3期 (总 第 2 5 7 期 ) Nu mb e r 3 i n 2 01 l ( T ot a l No 2 5 7) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 READY MD D CONCRETE d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 3 0 2 8 超细粉砂在预拌混凝土中的应用 尹正 刚 ， ，刘 洪刚 、 ，王自强 ( 1 重庆市城投混凝 土有限公司 ，重庆 4 0 8 0 0 0 ；2 重庆市建筑科学研究 院，重庆 4 0 0 0 2 0 ) 摘要 ： 采 _【 j 超细粉砂与机制砂复配制备预拌混凝土 ， 研究 了其 工作性 、 力学性能和抗渗性。 试验表 明： 采用抽砂工艺采集的趣细粉砂 中 0 0 7 5 mm以下部份 ， 用其与机制砂复配制备混凝 土技术上是可行 的， 既利用 了重庆地 区粉砂资源又降低 了成本。 工程应用 中表明 ： 采用超 细粉砂与机制砂复配制备 C 2 0 C 4 0 混凝土 ， 技术指标均达到要求。 关键词 ： 超细粉砂 ；预拌混凝土 ；性能 中图分类号： T U5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 3 0 0 8 8 0 2 App l i c a t i on of uit r a f i ne s a nd i n pr em i x i n g c onc r e t e ， Y I N Zh e n g - g a n g ， LI U Ho n g- g a n g ， WANG Zi q a n g ( 1 C h o n g q i n gC h e n g t o uC o n c r e t eC o ， L t d ， C h o n g q i n g 4 0 8 0 0 0 ， C h i n a ； 2 C h o n g q i n gI n s t i tu t e o f B u i l d i n gR e s e a r c h ， C b o n g q i n g 4 0 0 0 2 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Th i s s t u d y d e a l s wi t h t h e r e s e a r c h o n t h e p r e p a r a t i o n a n d p r o p e i e s o f p r e m i x i n g c o n c r e t e wi t h t h e u l tr a fin e s a n d a n d ma c h i n e - ma d e s a n d Th e t e s t s i n d i c a t e i t i s f e a s ibl e t O a d o p t ul t r a fin e s a n d a n d ma c h i n e ma d e s a n d f o r p r e m i x i n g c o n c r e t e， i t u s e u l t r a fi n e s a n d r e s o u r c e s of C h o n g q i n g a n d r e d u c e t h e c o s t T h e p r a c t i c a l u s e o f C 2 0 一 C 4 0 p r e mi x i n g c o n c r e t e wi t h u l t r a fi n e s a n d a n d ma c h i n e made S a n d i n p r o j e c t p r o v e s a l l t h e d a t a r e a c h t h e r e q u i r e me n t Ke y wor ds ： u l t r a fin e s a n d； p r e mi x i n g c o n c r e t e ； p r o p e i e s 0 引言 砂 的粗细程度按照砂的细度模数 分为粗 、 中、 细 、 特细四 级， 其中特细砂p , r 1 5 - 0 7 1 ； 0 7的砂， 通称为粉砂。 重庆地区 受到地理位置的影响， 普通建筑工程一般使用特细砂或由特细 砂与机制砂混合 的混合砂配制混凝土 。 近年来 ， 由于三峡 大坝 的建设 ， 长江 、 嘉陵江上游两岸的水 土流失的治理 ， 以及重庆及 长江上游地区建筑业的逢勃发展， 使得原本不富裕的天然砂资 源 日愈枯竭 ， 尤其在久旱之后 ， 更难找到细度模数 0 7的河 砂； 而重庆地区人工机制砂的细度模数一般为 3 2 3 8 ， 而且级 配极不合理，若在预拌混凝土中全部使用机制砂做为细骨料， 混凝 土的T作 性能极差 ， 而且生产成本偏 高 ， 因此利用细度模 数0 5 、 0 6粉砂与机制砂混合生产预拌混凝土已变得较为广泛。 我国已有学者成功地用粉砂配制出坍落度12 0 0 m m， 扩展度 6 0 0 mm， 2 8 d抗压 强度 1 0 0 MP a的粉砂 高性能混 凝土 【2 ， 然 制预拌混凝土， 还没有相关的资料 ， 笔者曾使用细度模数 0 2的超 细粉砂与人lT机制砂混合， 试验配制预拌混凝土， 并成功应用于混 凝土结构上， 现将有关 的试验及混凝土使用情况介绍如下 。 1 细骨料 的混合 该粉砂为长江抽砂 ， 颗粒级配及技术指标如表 1 ， 它的特点 是 ： 颗粒平均 粒径 小 ， 比表 面积 大 ， 最大的颗粒粒径 为 0 3 m m； 0 0 7 5 m m筛的通过率高达 2 1 ， 6 ， 采用虹吸管法测定该粉砂的 含泥量为 8 6 ， 孔隙率大。 参照人T砂石粉含量的方法亚 甲蓝法进行测试 ， MB值为 1 2 ， 说明此砂 O 0 7 5 m m以下的部份 绝 大多数为细砂 ， 泥土的含量较少 。 该机制砂为重庆天堂山的石灰石人工机制砂， 颗粒级配表 l ， 它的特点 ： 颗粒平均粒度偏粗 ， 接近粗砂的上限值， 含粉量较 少 ， MB值 为 0 6 ， O _ 3 mm 以下的通过率 只有 1 4 0 ， 若全部 使 用该机制砂配制混凝土， 混凝土拌合物很硬， _T作性能极差， 尤 而， 使用超细粉砂( 细度模数0 2 0 3 ， 0 0 7 5 m m以下部分 2 O ) 配 其在强度等级较低的混凝土中尤为突出。 表 1 细骨料的颗粒级配 收稿 日期 ：2 0 1 O - 1 0 - 2 7 88 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 混凝土的骨料级配不仅影响到各种骨料所占的比例， 还影 响着水泥和水的用量， 最终影响到混凝土的 _ 作性 、 泵送性 、 经 济性、 孑 L 隙率、 收缩率和耐久性_3 】。 为了获得性能优良的混凝土， 对 C 2 0 C 5 0的混凝土进行不 同粉砂掺量的试验 ， 选用最 优的混 合方案为： C 2 0 、 C 2 5采用混合砂 1 ， 由3 5 的粉砂与6 5 的机制 砂混合而成 ， C 3 0 、 C 3 5 采用混合砂 2 ， 由 3 0 的粉砂与7 0 的机制 砂混合而成 ， C 4 0 C 4 5采用混合砂 3 ， 由 2 5 的粉砂和 7 5 的机 制砂混合而成， C 5 0采用混合砂 4 ， 由2 0 的粉砂和 8 0 的机制 砂混合而成 ， 各种混合砂 的级配分布如 图 1 所示。 筛 孔直径 ra m 图 1 混合砂的级 配分布图 2 其他原材料情况 ( 1 ) 水泥 ： 重庆天助水泥有限公司生产的 P O4 2 5 R级水泥， 标准稠度 2 6 3 ， 细度( 0 0 8 1 T l l 筛余) 0 8 ， 安定性合格， 2 8 d 抗 压强度 4 9 6 MP a 。 ( 2 ) 粉煤灰： 重庆华能珞璜电厂的 I I 级粉煤灰 ， 细度( 0 4 5 m m 筛余) ： 2 4 2 ， 需水量比： 9 8 8 ， 烧失量： 1 6 2 ， j氧化硫含量： 0 7 0 。 ( 3 ) 外加剂 ： 采用氨萘复配的泵送剂 ， 胶凝材料的 1 6 掺人 时， 坍落度增加值大于 1 4 0 mm， 砂浆减水率 2 0 1 。 ( 4 ) 粗骨料 ： 天堂产 5 2 5 mm的碎石 ， 表观密度 2 6 9 0 k g m ， 堆积密度 1 3 6 5 k g m 。 压碎指标为 9 3 ， 含泥量 O 。 3 5 ， 针片状 颗粒含量为 8 2 。 3 对比试验 为了了解粉砂的掺入对混凝土的性能造成的影响， 采用对 比试验的方法来研究， 即在 C 2 0 、 C 3 0 、 C 4 0 、 C 5 0四个等级的混 凝 土中 ， 分别加入粉砂 和特细砂 ， 混凝土 的其他原材料不变 ， 比 较其 工作性能 、 力学性能及耐久性能的变化 。 试验的配合 比详见 表 2 ， 混凝土性能对 比情况详见表 3 。 表 2 C2 0 C 5 0两种河砂混凝土配合 比 从 以上试验表明 ： 掺人超细粉砂相对特细砂 的混凝土 ， 在拌 合物工作性能、 力学性能、 抗渗性能方面都会造成影响。 由于试 验配合比是按照超细粉砂与机制砂混合的级配来设计的， 在保 证较好的r 作性能的情况下确定的砂率 ， 当河砂细度变粗， 复 合细度模数变大 ， 细骨料的比表面积减少， 混凝土需水量及浆 体应该减少， 或应当增加砂率 ， 达到比表面积相同， 因此， 在砂 率和用水量都不变的情况下， 表现出超细粉砂的混凝土工作性 能较好。 同样， 由于超细粉砂的比表面积相对于特细砂大 ， 需要 包 裹的水泥浆体 多 ， 而水泥 的用量是一样 的 ， 因此就会使 混凝 土的抗压强度及抗渗性能降低。 但由于粉砂的掺人量较少 ( 细集料的 2 0 3 5 ) ， 因此对混凝土 以上 各种性能 的影 响程 度不大 ， 同样都 能满 足混凝土结构的要求。 同时试验也表 明， 超 细粉砂的掺人， 对较高强度等级 C 5 0混凝土抗压强度的降低较 大 ， 而对 C 4 0以下 等级 的混凝 土影响较小 ， 因此 ， 此 超细粉砂 ， 控制使用在 C 4 0 及以下的强度等级中， 若要用于C 4 5 、 C 5 0强度 等级的混凝土中， 应适 当增加水泥用量 。 4工程 应 用情 况 某年， 重庆地区遭遇百年不遇的特大暴雨， 长江上洪水爆发， 很长一段时间， 根本无法取到细度模数肼 0 7的河砂， 只有少数 的几艄抽砂船， 在河边能吸到少量的上文所示粉砂， 重庆某混凝土 下转第 1 1 3页 8 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 0 (4 8 )TM - E 4 s 、 。 o AT - 一 E 0 ( 1 ) d AT = 一 3 1 5 1 0 ( 1 1 x e _ 0 。 9 4 8 ) x l O x l 0 _ 6 x 2 3 8 ： 一7 4 0 N mm2 C 3 5 混凝土偻板在浇筑 4 8 h的抗拉强度 ： 1 = O 8 R m ( 1 e t ) = 0 8 x 2 2 0 x ( 1 g 4 8 ) 。 2 7 93 2 MPa 740 M P a 此时混凝土表面产生的拉应力大于其抗拉强度， 混凝土表 面产生裂缝。 为保证混凝土表面不产生裂缝 ， 则混凝 土表面温度 与养护水温的温差应小于 2 3 8 ( 7 4 + 2 7 9 3 2 ) = 8 9 8 3 5 。 即养护 水温温度应大于 ： 3 9 8 8 9 8 3 5 = 3 0 8 2。 C。 4结 论 混凝土表面的温度与拆模 时的大气温差 、 或混凝土表面温 度与养护水温的温差 、 或裸露的混凝 土表面突遇寒潮 时的突然 降温温差控制是保证混凝土表面不裂缝或少裂缝的关键控制 上接第 8 7页 t h e s i s o f m e t h a c r y l i c a c i d c o p o l y m e r s i n a q u e o u s me d i a J C h e mC o m mL I n ， 1 9 99： 1 2 8 5 1 28 6 7 WA N G X S ， A R ME S S P F a c i l e a t o m t r a n s f e r r a d i c a l p o l y me r i z a t i o n o f me t h o x y - c a p p e d o l i g o( e t h y l e n e g l y c o 1 )me t h a c r y l a t e i n a q u e o u s me d i a a t a m b i e n t t e mp e r a t u r e J Ma c r o m o l e e u l e s 。 2 0 0 0 ( 3 3 ) 6 6 4 0 6 6 4 7 8 J C T 1 0 8 3 -2 0 0 8 ， 水泥与减水剂相容性试验方i k L S 【 9 YO S H I O K A K， S AK A 1 E， D AI MON M， e t a 1 R o l e o f s t e r i c h i n d r a n c e i n 内容。计算或实测混凝土表面温度， 并计算其温度与养护水温 形成的温差、 或拆模时与大气温度之差值、 或裸露的混凝土表面与 大气突遇寒潮时形成的温差等所产生的拉应力及此时混凝土表面 的抗拉强度是施工期防止混凝土表面开裂的主要内容。 通过计算 提出合适的保温措施是减少混凝土表面的主要控制方法。 参考文献 ： 1 MA C G RE GO R J G R e i n f o r c e d c o n c r e t e - - m e c h a n i c s a n d d e s i g n M 1 9 9 7 2 】 李潘武 大体积混凝土非荷载应力的施工系统ff j lJ D 西安： 西安建 筑科技大学， 2 0 0 4 3 王铁梦 工程结构裂缝控S H M 北京： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 7 作者简介 联 系地址 联系电话 李潘武( 1 9 6 3 一 ) ， 男， 博士 ， 副教授， 主要研究方向： 建筑结 构、 施 工技术及施工组织 管理。 西安市长安中路 1 6 1 号 长安大学建筑工程学院( 7 1 0 0 6 1 ) 0 2 9 8 5 3 9 2 7 7 9 t h e p e r f o r ma n c e o f s u p e r p l a s t i c i z e r s f o r c o n c r e t e J J o u r n a l o f t h e A me r i c a n C e r a m i c S o c i e t y ， 1 9 9 7 ， 8 0 ( 1 0 ) ： 2 6 6 7 2 6 7 1 作者 简介 ： 联 系地址 联系电话 ： 徐磊 ( 1 9 8 4 一 ) ， 男 ， 硕士研究生， 研究方向 ： 混凝土外加剂。 山东省济南市济微路 1 0 6号 济南大学化学化工学院 ( 2 5 0 0 2 2 ) I 8 7 6 3 9 9 7 2 63 上接第 8 9页 公司由于河砂备料不足， 在迫不得已的情况下， 使用上述粉砂与机 术指标均达到设计要求， 出厂检验2 8 d 强度统计如表4 。 通过严格 制砂混合， 生产 C 2 0 - C 4 0 各种等级的混凝土 1 8 万 m3 , 混凝土的 的施工程序的控制， 此批混凝土结构， 均达到验收标准。 一年以后， 和易性好 ， 可泵性好 ； 此批混凝土各等级混凝土交货检测的各项技 对此批混凝土浇筑的结构部分进行检查， 均未发现异常睛况。 表 4某混凝土有 限公司混凝土出厂检验强度统计表 5问题 与讨论 首先， 为控制混凝土的质量， 现行标准规定凡是公称粒径 小于 8 0 m的颗粒都称为“ 泥” ， 并对不同等级混凝土用砂石的 含泥量做 了限定。 这些规定在砂石资源比较恶劣的地区必然限制 了当地砂石资源的利用， 同时提高了混凝土生产成本。 但是由于 对河砂采集 工艺 的不 同 ， 这部份 “ 泥 ” 对混凝 土 的影 响是不 同 的 ， 为 了确定 河砂 中泥土的含量 ， 本试验 参照人工砂石粉含 量 的方法进行判断 ， 是否有更简单 、 更准确 的试验方法 ， 对这部份 “ 泥” 中的有害成分进行定量的分析? 需要做大量的研究工作。 其次， 河砂中那部分不属于泥土的“ 泥” ， 是否可以认为是 一 种惰性的矿物掺合料? 是否可以参照矿物掺合料的使用方法进 行运用? 是否还有更好的混凝土外加剂与其配合比使用? 还需 要大量试验研究 。 再次， 此次混凝土的应用只是在 C 2 0 C 4 0 强度范围， 而且只 是对混凝土的工作性能、 力学陛能及抗渗透性能进行了初步的试验， 要扩大此混凝土的使用面， 还需在混凝土的耐久性方面进行深入 的研究， 尤其对其抗碳化性能、 早期抗裂性能等进行细致的研究。 另外， 此混凝土由于细骨料的组成不同， 为确保混凝土结 构的施工质量 ， 应采取 的哪些有效的 、 科学 的施工方法 和手段 进行控制 ， 还需要一个长期 的积累过程 。 参考文献 ： 【 1 J G J 5 2 - - 2 0 0 6 ， 普通混凝土用砂 、 石质量及检验方法标准f s 1 2 】王冲， 蒲心诚 粉砂高性能混凝土的研制【J 1 重庆建筑大学学报， 2 0 0 1 ( 2 ) ： 7 7 8 0 3 S t e v e n H K o s m a t k a ， 等 混凝土设计与控 O f M 钱觉时， 等译 重庆： 重 庆大学 出版社 ， 2 0 0 5 4 】 J G J F F l O 一9 5 ， 混凝土泵送施工技术规程 s 【 5 】D B 5 0 1 5 0 3 0 - - - 2 0 0 4 ， 机制砂、 混合砂混凝士应用技术规程 s 6 DB 5 0 5 0 2 8 -2 0 0 4 ， 特细砂混凝土应用技术规程 S 作者简介 联系地址 联系电话 尹正 1J ( 1 9 7 2 一 ) ， 男， 高级工程师。 重庆市大渡口区建桥工业园区C区铁西路 重庆市城投混 凝土有限公司( 4 0 8 0 0 0 ) l 3 8 9 61 2 2 6 6 6 1 1 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m