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2 2 2 四川建筑科学研究 S i e h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 3 6卷第4期 2 0 1 0年 8月 一 种机制砂 自密实混凝土的制备和工程应用 高育欣 ， 叶 勇 ， 修晓明 ， 简晓军 ( 1 中建商品混凝土成都有限公司， 四川 成都6 1 0 2 1 3 ； 2 成都建工科学研究设计院， 四川 成都6 1 0 0 5 1 ) 摘要： 研究了利用四川成都地区的机制砂制备 自密实混凝土材料的技术， 对机制砂自密实混凝土材料的工作性能、 稳定性 能进行了评价， 并成功进行了工程应用。 关键词： 自密实混凝土； 机制砂； 石粉 ； 工作性能； 稳定性能 中图分类号： T U 5 2 8 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 8 1 9 3 3 ( 2 0 1 0 ) 0 4 2 2 2 0 2 0 前言 近年来 ， 我国西部地 区建设量逐年增加 ， 建筑工 程越来越大型化 、 特性化， 许多新建筑构思应用的新 材料技术， 往往会受到地区资源的制约， 人们越来越 意识到 ， 结合地区资源开发工程需要的材料 ， 有助于 节约建筑成本、 提高建造质量 ， 是一件利国利民的大 事。本文结合成都地 区天然砂稀缺、 机制砂资源丰 富的特点 ， 对机制砂 自密实混凝土进行 了研究 ， 提出 了一套配合 比设计思路 ， 并成功进行了工程应用。 1 自密实混凝土的特点 自密实混凝土最显著的特点是具有优良的流动 性， 且不离析、 不泌水， 可不经振捣( 或略作振捣) ， 即在 自重作用下 自由流淌， 充满模板和包裹钢筋， 形 成均匀密实的混凝土结构 j 。 文献 1 表明， 自密实混凝土配合 比设计主要 应解决流动性与抗分离性的矛盾， 从而提高混凝土 间隙通过能力和填充性。因此 ， 在实际应用时 ， 自密 实混凝土对各种材料的颗粒粒形 、 物理级配有很高 的要求 ， 目前可供参考的 自密实混凝土技术资料中， 常用的配制方法一般包含有 ： 大掺量粉煤灰、 使用超 塑化剂、 对粗骨料级配进行再搭配 、 使用 区中粗河 砂等。这些方法都尽可能地利用了对流动性能有利 的材料。 2 机制砂 自密实混凝土的配合 比设 计 资源分布受到地域 的限制 ， 在我 国的云、 贵 、 川 等地区， 传统用来制备自密实混凝土的天然砂资源 收稿 日期 ： 2 0 0 9 -0 1 - 2 0 作者简介： 高育欣( 1 9 8 1 一 ) ， 男 ， 湖南慈利人， 工程师， 主要从事与混 凝土相关 的工作 。 E ma i l ： 2 4 1 3 6 4 3 7 q q e o m 稀少 ， 而山砂、 机制砂资源丰富， 从技术特点来看 ， 这 种材料并不是制备 自密实混凝土的最佳选择。 四川成都地区河流多属 于上游地区 ， 天然 区 中粗河砂资源较少， 且含泥量过大， 不适宜于混凝土 中大量使用。在这种资源条件下， 只有结合本地机 制砂丰富的特点， 制备出自 密实混凝土， 才能得到良 好的推广应用。 2 1 机制砂自密实混凝土制备的技术途径 和常规的 自密实混凝土材料相 比， 由于机制砂 颗粒多菱角 ， 导致混凝土内部摩擦阻力相对较大， 使 混凝土的流动性能受到影响， 这会进一步影响新拌 混凝土的稳定性能， 使自密实混凝土无法正常施工。 因此， 需要针对这几个关键影响问题， 采取技术措 施 ， 提高混凝土性能。 根据以上分析 ， 采取以下两条技术途径， 对混凝 土性能进行改善。 ( 1 ) 提高润滑浆体和砂浆的总体积， 使混凝土 内具有足够的润滑层和可流动组分， 降低混凝土的 内部摩擦力， 使 昆 凝土具有良好的流动性能。这一 点主要通过以下措施来实现： 第一， 提高胶凝材料总 量 ； 第二， 选择合适的砂率 ； 第三 ， 大掺量粉煤灰等矿 物掺和料 。 ( 2 ) 使用高效减水剂， 并注意其和水的搭配。 用水量过低， 混凝土粘度偏高， 流动速度不佳； 用水 量过高， 则混凝土易离析泌水， 丧失稳定性， 增加水 灰 比， 进而又影响强度。 2 2试验原材料选择 2 2 1 胶 凝材料 ( 1 ) 水泥选用 四川峨胜水泥厂的P O 4 2 5 R洋房 水泥， 与外加剂适应性 良好 ， 质量指标见表 1 。 表 1 水泥质量指标 高育欣， 等： 一种机制砂 自密实混凝土的制备和工程应用 2 2 3 ( 2 ) 粉煤灰使用博磊 级灰 ， 质量指标见表 2； 表6 混凝土配合比的性能指标 矿粉选用成都常用 $ 7 5级。 表 2 博磊 I I 级灰质量指标 2 2 2碎石 使用新津彭山粗卵碎石， 级配良好， 具体质量指 标见表 3 。 表 3卵碎石质量指标 2 2 3机 制砂 机制砂是本文研究区别于传统 自密实混凝土的 关键 ， 与河砂相 比， 其颗粒粒形 、 石粉含量 、 级配曲线 对混凝士眭能有较大影 响。其 中， 颗粒粒形是无 法 改变的， 而石粉含量和级配曲线则可进行控制 ， 根据 文献 3 介绍 ， 机制砂 中石粉含量 5 1 5 时， 机 制砂混凝土的和易性最优。此外 ， 要使混凝土具有 比较好 的工作性能 ， 细集料 的 区级配 曲线也是关 键， 因此 ， 依据此对机制砂进行选择 ， 机制砂的质量 指标见表 4 。 表 4 机制砂质量指标 2 2 4高效减水 剂 使用聚羧酸高效减水剂 ， 复配微量的缓凝剂、 保 塑剂以及引气剂 ， 减水率大于 2 5 ， 与水 泥的适 用 性 良好。 2 3 机制砂 自密实混凝土材料的制备 自密实混凝土 的评价方法众多， 没有固定的标 准方法。本次试验使用坍落度和扩展度， 检验其流 动性能； 用倒筒通过时间检验其稳定及通过性能； 将 拌合物装入容积升， 振动台震动 3 0 s ， 测量表面浮浆 厚度 ， 检验其稳定性能 ， 浮浆厚度越小 ， 则说明混凝 土稳定性能越好； 同时， 成型试件不加振捣， 观察试 件表面形态 ， 以检验其 自密性能 ， 同时检测强度。 根据上文确定的技术途径， 进行配合比试验 ， 表 5是从试验 中选取 的几组 比较有代表性 的配合 比关 键参数 ， 表 6是表 5中几组配 比试验的结果。 表 5 自密实混凝土设计配合比参数 编 容 重 胶 凝材 料 总 堡 盒 堡 量 砂 率 水 减 水 剂 用 量 号 ( k g m )量 ( k g m ) 粉煤灰 矿粉 ( k m。 ) ( k g m ) 1 2 4 5 0 5 0 0 2 0 2 0 4 3 1 7 0 0 9 2 2 4 5 0 5 0 0 3 0 1 0 4 5 1 8 0 1 O 3 2 4 5 0 5 5 0 2 0 2 0 4 3 1 7 5 0 9 4 2 4 5 0 5 5 0 2 5 1 5 4 5 l 8 O 1 0 S 2 4 5 0 5 5 0 3 5 O4 8 1 8 5 1 0 从表 6中可以看出， 4 ， 5 配比的技术参数可达 到 自密实混凝土要求。从试验可以发现 ： ( 1 ) 5 5 0 k g胶凝材料用量 ， 混凝土 的工作性能 明显优于 5 0 0 k g 胶凝材料 ； ( 2 ) 混凝土的和易性 能随着砂率的提高而有所 改善 ， 但在同时， 外加剂的用量或单方用水量需要增 加 ； ( 3 ) 在 同样的胶 凝材料用量情况下 ， 矿粉掺量 越小 ， 粉煤灰掺量越高， 混凝土的稳定性越好 ， 同时， 用水量和外加剂用量 的搭配也对稳定性能产生了一 定的影响。 3 机制砂 自密实混凝土的工程应用 某工程有 内部结构复杂的型钢柱， 内部充填 C 4 5混凝土 ， 由于此型钢柱高 9 m， 截面尺寸不等 ， 分别有 6 0 0 mm 7 0 0 m m， 7 0 0 mm 8 0 0 to n i ， 7 0 0 r ll l T l 9 0 0 mm三种 ， 每根型钢柱距两端 6 0 0 ra m接头 处各有一隔板， 板中心开孔直径约 3 0 0 m m， 此钢管 内在与梁相接的水平面上有一十字加强板， 特殊的 构造使得混凝土难于振捣施工， 而采用自密实混凝 土， 则可有效地克服这一施工难题 。 为检验机制砂 自密实混凝土 的实际施工效果 ， 在施工现场， 用木模拼装 1 ： 1 的型钢柱模型， 使用表 5中4 配合比的机制砂 自密实混凝土， 采用塔吊施 工。施工完 2 4 h 后， 拆模观察， 混凝土在模板内充 填 良好 ， 混凝土内实外光 ， 表面有少量均匀分布的气 泡， 表 7为施工时混凝土的性能指标 。 表 7 现场施工混凝土技术 参数 该混凝土容重 2 4 5 0 k g m ， 砂率 4 5 4 ， 出机 坍落度 扩展度为2 4 0 6 6 5 ， 和易性好 ， 流动性好， 黏 ( 下转第2 2 7页) 江彬 ， 等： 浅析再生混凝土的和易性及其微观机理 2 2 7 图9 进一步放大后的天然骨料表面 F i g 9 T h e f u r t h e r a mp l i fi e d ma p o f n a t u r a l a g g r e g a t e 隙吸纳一部分水份 ， 并在表 面形成水膜 。根据恒定 用水法则可知 ， 新拌混凝土 的流动性与用水 量成正 比。在这种情况之下 ， 参与流动性的水量相对减少 ， 故流动性降低。同时， 新拌混凝土的泌水减少。以 上对流动性、 泌水率的试验数据分析 ， 恰好与该结论 相吻合。理论上 ， 再生骨料 占骨料总量的比例越大 ， 则骨料表面的孔隙越多 ， 即该孔隙吸纳的水份更多。 这部分水份在新拌时被吸纳在孔隙， 暂时不参与到 水化反应中。随后， 慢慢释放出来， 使坍落度的损失 率 比普通混凝土的小。同时 ， 由于被孔隙吸纳的这 一 部分水份未能在第一时间参与水化反应 ， 故再生 混凝土的凝结时间会 比普通混凝土 的凝结时间短。 该结论完全与上述的试验分析结果相吻合。 6 结 论 通过再生新拌混凝土和易性的试验分析和微观 观察 ， 得到以下结论 ： ( 1 ) 由于再生骨料 的表面粗糙 ， 摩擦阻力大 ， 且 骨料的吸水性能强 ， 故再生混凝 土的流动性 比普通 混凝土的流动性有所降低， 即坍落度降低了， 坍落度 损失率提高了。 ( 2 ) 再生骨料的孔隙率较大， 也就决定了再生 混凝土的泌水性较普通混凝土降低了， 保水性能有 所改善。 ( 3 ) 因为再生骨料的孔隙在新拌混凝土时吸收 了一部分水 ， 但随着水化反应的进一步发展 ， 这一部 分水才慢慢释放 出来 。所 以， 再生混凝土的凝结时 间相对普通混凝土变长了， 最大甚至达到 2 1 0 4 。 ( 4 ) 微观上 ， 再生骨料表面粗糙多孔 ， 有利于吸 附水分子的结构， 基本符合以上对试验数据的分析 结果。 参 考 文 献： 1 杨彦克， 李固华， 潘绍伟 建筑材料 M 成都： 西南交通大学 出版社 。 2 0 0 6 2 蒋林华 混凝土材料学 M 南京： 河海大学出版社， 2 0 0 6 3 刘数华 ， 冷发光 再生混凝土技术 M 北京： 中国建材工业出 版社 。 2 0 0 7 4 陈莹 ， 严捍东 ， 林建华 ， 等 再生骨料基本性 质及对混凝土性 能影响的研究 J 再生资源研究， 2 0 0 3 ( 6 ) ： 3 4 - 3 7 5 成国耀 不同再生骨料取代率混凝土的基本性能试验研究 J 混凝土， 2 0 0 5 ( 1 1 ) ： 6 7 - 7 0 ( 上接第2 2 3页) 度适中， 倒坍落度流动时间为 6 S ， 9 0 m i n后， 坍落 度 扩展度为2 4 0 6 1 0 ， 倒坍落度流动时间为8 s ， 3 d 强度为 3 5 MP a ， 2 8 d强度达到 6 0 MP a 。 该工程自密实混凝土共约 2 0 0 0 m ， 由于有效 利用 了本地资源且 自主解决 了问题 ， 累计节约材料 费用约 2 0万元 。 4 结 语 ( 1 ) 在当前的工程建设中， 应充分利用地区性 资源 ， 因地制宜 ， 选取不同的技术路线 ， 实现新材料 技术的地域化 ， 有 助于节约建造成本 、 提高建造质 量 。 ( 2 ) 适当地提高胶凝材料总量， 选择砂率， 选择 合适的掺和料搭配， 通过试验验证， 可制备出性能优 良的自密实混凝土。 ( 3 ) 材料 的优选是 自密实混凝土配合 比设计的 关键， 根据材料的优缺点， 有针对性地选择合适的技 术途径 ， 则是另外一个关键所在 。 参 考 文 献： 1 刘小洁， 余志武 白密实混凝土的研究与应用综述 J 铁道科 学与工程学报 ， 2 0 o 6， 3 ( 2 ) 2 于新文 ， 董浩， 王兰英， 王建程 自密实混凝土的研究与应用 J 低温建筑技术， 2 0 0 6 ( 1 ) 3 于呜新 ， 等 机制砂在预拌泵送混凝土中应用的探讨 J 混凝 土 2 0 0 5 ( 7)