砂石质量的差异对混凝土性能及其经济性的影响.pdf

2 0 1 0 年 第 1期 (总 第 2 4 3 期 ) Nu mb e r 1 i n 2 0 1 0 ( T o t a l No 2 4 3 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 RE ADY M I XED 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 0 0 1 0 3 1 砂石质量的差异对混凝土性能及其经济性的影响 王军 ，赵 日煦，陈耀丽 ，孙克平 ，韩周冰 ( 中建商品混凝土有 限公 司，湖北 武汉 4 3 0 0 7 4 ) 摘要： 通过试验研究了不 同细度模数的河砂及不同含泥量的砂石对混凝土性能的影 响 ，并分 析砂石质量的差异对混凝土经济性的影 响， 得出河砂细度模数及砂石含泥量不同对混凝土经济性的影响规律。 根据这些规律实现混凝土配合比的优化并指导生产 ， 以有效控制混 凝土的质量 。 关键词： 砂石；含泥量 ； 经济性 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 0 ) 0 1 0 0 9 7 - 0 3 E ffe c t on pe r f or man c e a nd e c onomy o f c onc r e t e di ffer e nc e s i n t h e qua l i t y of s a nd a nd s t one W ANG t u n， Z HAO Ri - x u， CHE N Yan _ l i ， SUN Ke - pin g， H AN 2 0 u b i n g ( Cs e e c R e a d yMi xC o ， L t d ， Wu h a n4 3 0 0 7 4 ， C h i n a ) Ab s t r ac t ： S t u d y o n t h e e ffe c t o fd i ffe r e nt n e n e s s m o d u l u s o f s a n d a n d mud c o n mi n i n g d i ff e r e n t a mo u n t o f s a n d a n d s t o n e o n the c o n c r c t c p e r - f o r ma n c e b y e x p e r i me n t s ， a n a l y z e d i ffe r e n c e s i n t h e q ua l i t y o f s a n d a n d s t o n e o n t h e c o n c r e t e e c o n o my， o b t a i n the e ffe c t r ul e o fd i ffe r e n t fi n e n e s s mo d u l u s o f s an d a nd d i ffe r e n t a mo u n t mu d c o n t e n t o f s an d an d s t o n e o n th e e c o no my o f c o n c r e t e， i n a c c o r d a n c e wi th t h e s e r u l e s t O a c hi e v e th e o p t i m iz a t i o n o f c o n c r e t e mi x a n d t o g u i d e pr o d u c t i o n a n d e ffe c t i v e c o n t r o l o v e r t h e q u a l i t y o fc o n c r e t e Ke y wor ds ： s a n d a n d s t o n e； mu d c o n t e nt ； e c o n o my 0 引 言 在现代建筑工程中， 混凝土结构占有非常大的比例， 在结构 的安全、 可靠度和耐久性等方面具有重要的作用 ， 因此控制混凝 土的质量至关重要I ” 。 在预拌混凝土的生产中， 原材料的质量是不 断变化的， 尤其是砂石的质量波动较大， 由于砂石在混凝土中起 骨架作用， 对混凝土的和易性、 强度和耐久性都有很大的影响 。 近年来随着天然砂石资源的紧缺， 质量稳定、 性能优良、 颗粒级配 良好 、 含泥量小的砂石越来越少 ， 因此研究砂石对混凝 土的影响 对指导混凝土生产有重大作用 。 随着人们对混凝土技术认识 的提 高， 颗粒级配 ， 含泥量对混凝土的强度及经济效益 的关系越来越 受到重视。 本文主要研究了不同细度模数和不同含泥量的河砂以 及不同含泥量的碎石对混凝土工作性能的影响， 并在满足混凝土 工作性和抗压强度的情况下， 对配合比进行经济性成本分析， 研 究不同颗粒级配和含泥量集料配制的混凝土的成本 ， 以实现混凝 土配合比的优化并指导生产， 达到有效控制混凝土的质量。 1 原材料和试验方法 1 1 原材 料 ( 1 ) 水泥： 采用亚东水泥厂生产的 P O4 2 5级水泥， 其物理 性能见表 1 。 表 1 水泥物理性能 密度比表面积 凝结时间 rai n ( g c m ) ( c m 2g )初 凝 终 凝 安 定 陛塑 塑 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d 3 1 3 7 5 0 1 7 5 2 3 5 合格 5 9 8 7 2 9 7 5 6 0 收稿 日期 ：2 0 0 9 - - 0 9 - 0 7 ( 2 ) 粉煤灰 ： 采用汉川电厂的 级粉煤灰 以下简称 F A) ， 细度 1 8 4 ， 烧失量 6 0 ， 需水 比 1 0 3 。 ( 3 ) 矿粉： 采用武汉亚东水泥厂的 $ 9 5矿粉( 以下简称 S F ) ， 比表面积 4 2 5 0 c m2 g ， 密度 2 8 6 g c m ， 7 d活性 8 6 ， 2 8 d活性 9 7 。 ( 4 ) 高效减水剂 ： 采用聚羧酸高效减水剂( 以下简称 P C) ， 固含量 为 1 1 9 ， 减水率 2 3 8 。 ( 5 ) 河砂 ： 采 用巴河特细砂 、 细砂 、 中砂和粗砂 4种不 同规 格的河砂 ( 以下 简称 s ) ， 其物理性能见表 2 。 表 2 砂物理性能 序号 砂规格 细度模数标准值 细度模数实测值 含泥量 泥块含量 ( 6 ) 碎石： 采用阳新采石场生产的 5 3 1 5 n i l 1 连续级配碎 石( 以下简称 G) ， 表观密度 2 7 3 0k g m ， 含泥量 0 4 ， 泥块含量 0 4 ， 针片状含量 4 O ， 压碎指标 6 5 。 1 2试 验方 法 1 2 1 河砂 的影响 本试验主要比较几种不同细度模数的河砂对配制混凝土 的影响， 同时比较在细度模数和泥块含量一定的情况下 ， 通过 改变河砂的含泥量来配制混凝土， 观察其和易性及其对生产成 本的影响。采用 2 河砂， 经人工添加泥土( 黏土质黄土， 质量稳 定， 质地均匀， 过 O 0 7 5 n l l n筛) 配成含泥量为 1 O 、 1 5 、 2 O 、 。 97 。 2 5 、 3 0 、 3 5 、 4 0 的河砂来考查其对混凝土的性 能和经济 性影响。 1 2 2 碎石 的影响 在颗粒级配和泥块含量一定的情况下， 通过改变碎石的含 泥量来配制混凝土， 观察其和易性及其对生产成本的影响。经 人工添加泥土( 黏土质黄土， 质量稳定， 质地均匀， 过 O 0 7 5 n L r n 筛)配成含泥量为 0 8 、 1 2 、 1 6 、 2 0 、 2 4 、 2 8 、 3 2 、 3 6 的碎石， 所用河砂 ： 2 河砂。 2 试验 结果 与分析 试验以预拌混凝土搅拌站生产用的 C 3 0混凝土配合比为 基准， 采用矿粉和粉煤灰双掺技术。混凝土试件在标准条件下 养护 ， 混凝土 的力学性 能按照 GB T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普通混凝 土 力学性能试验方法标准 进行测试。 2 1 不 同细度模数 和 不 同含 泥量 的河砂试 验 从表 3的数据可以看出， 砂的细度模数对混凝土外加剂掺 量影 响比较 大， 使用 2 砂时混凝土的工作性最好 ， 且强度发展 比较理想； 当砂为粗砂( 细度模数为 3 1 ) 时， 混凝土的和易性明 显变差 ， 表现为 ： 黏聚性 、 裹浆性差 ， 流动性一般 ， 从强度发展来 看 ， 与中砂基本相 当； 当砂为细砂 、 特细砂时 ， 外加剂掺量大 ， 混 凝土的黏聚性好， 但流动性很差， 且 2 8 d强度相对中砂偏低， 若 要到达中砂混凝土的强度水平势必增加粉料用量， 这增加了单 位立方米混凝土的成本。 2 2不 同含 泥量的碎石 试验 由表 4 、 5的数据可知 ， 在水胶比一定的情况下， 聚羧酸高 效减水剂 的掺量随着河砂含泥量的增加而增加。从混凝土的工 作性 能看 ， 当含泥量大于 1 0 时， 其流动性变差 ， 且随着含泥量 的增加混凝土坍落度 、 扩展度变小 ， 黏聚陛亦变差。从强度发展 看 ， 当河砂含泥量在 1 0 3 O 之 间时对混凝土强度 的影响差 异不是很明显， 但当含泥量大于 3 O 时， 其强度下降较大。 碎石 中含泥量 的不 同对混凝土强度的影响较大 ， 当碎石含泥量大于 2 0 时， 混凝土 2 8 d强度明显下降。 表 3 不同细 度模数的河砂试配 注 ： 砂率 3 9 7 ， 水胶 比 0 4 8 。 表 5 不 同含泥量碎石试配 注： 砂率 4 1 8 ， 水胶 比 0 4 8 。 3 砂石质量对混凝土经济 的分析 以预拌混凝土搅拌站 日常生产的 C 3 0混凝土为基准 ， 在保 证混凝土工作性和抗压强度的条件下， 对配合比进行经济性成 本分析。 其原材料成本为： 水泥 3 2 5 元 t ， 矿粉 2 2 2元 t ， 粉煤灰 98 1 5 3 元 t ， 河砂 3 9元 t ， 石 4 l 元 t ， 高效减水剂 3 0 0 0 元 t 。 从图 1中可以看出， 随着砂细度模数的增加 ， 混凝土的单 位立方米材料成本呈下降趋势， 这是由于在胶凝材料用量不变 的条件下， 外加剂的掺量随砂的细度模数的增加而减少， 从而降 低了原材料的成本。从图 2 、 3 可以看出， 不同含泥量的砂、 石对 1 、 将 锓 廷 l 8 2 1 80 1 7 2 1 7 0 图 1 1 82 1 80 将 氆 丑 赠 l 7 2 l 7 0 2 O 2 6 砂细度 模数 不同细度模数的河砂配制的混凝 土成本对 比 0 5 I 0 I 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 砂 含泥量 ， 图 2 不同含泥量 的河砂配制的混凝土成本对比 混凝土的成本影响较大 ， 当砂的含泥量大于 1 5 或碎石 的含泥 量大于 1 2 时， 混凝土单位立方米成本都会明显增加。 4结 论 ( 1 ) 细砂 、 特细砂对混凝土的工作性、 强度及成本影响很 大， 粗砂混凝土材料成本虽然较小 ， 但其工作性不佳。对 比中 砂， 在满足混凝土的工作性和强度的要求下， 其成本比细砂、 特 细砂分别要低 2 元 m 、 5 元 m 。 0 p s、 l 格 铬 丑 赠 1 84 l 82 l 74 1 7 2 o 4 o 8 1 2 1 6 2 o 2 4 2 8 3 2 3 6 砂细度模 数 图 3 不 同含泥量碎石的混凝土成本对 比 ( 2 ) 砂、 石对混凝土的工作性、 强度影响随含泥量的不同而 有所差异。 在满足工作性的要求下， 外加剂的掺量随砂、 石含泥 量 的增 加 而增 加 ， 从 2 8 d强度 同样可 以看出 ， 砂 、 石含 泥量越 大 ， 其 2 8 d 强度越低 。 ( 3 ) 从混凝土成本的经济性考虑 ， 同时在满足混凝土的各 项性能指标要求的情况下， 在选择河砂时其含泥量不宜过大， 应 小于 1 5 为宜， 且砂的细度模数应控制在中砂范围内。而碎石 的含泥量应控制在 1 2 以内。 参考文献 ： 【 1 杨秀卓 浅谈混凝土的质量控制 民营科技 ， 2 0 0 9 ( 4 ) ： 1 8 2 2 】 吴中伟， 廉慧珍 高性能混凝土【 M 】 E 京： 中国铁道出版社， 1 9 9 9 ： 2 2 - 3 0 纠 3 杨利民， 卢亚荣， 李荣谈商品混凝土的发展与质量现状 J 腱 筑材料 及制品， 2 0 0 8 ( 1 5 1 ) ： 3 8 4 2 【 4 】 郭操 ， 舒前进 ， 袁广林， 等 影响商品混凝土质量的因素及对策 四 川建筑科学研究， 2 0 0 4 ， 3 o ( 1 ) ： 9 6 9 7 作者简介 ： 单位地址 联 系电话 王军( 1 9 7 2 一 ) ， 男 ， 博士， 高级工程师 ， 主要研究方向： 混凝 土耐久性及其工程技术、 高性能混凝土及特种混凝土的研 究、 制备与工程应用等。 湖北省武汉市东湖高新开发区华光大道 l 8 号高科大厦 1 3 楼 中建商品混凝土有限公司技术质量部( 4 3 0 0 7 4 ) 】 3 3 6 7 2 5 5 8 6 8 固 墓堡 翟雹 巴 斯夫 产品 为建 造 世界第 一 高楼 献力 2 0 1 0年 1 月 8日高度超过 8 0 0 m、 多达 1 6 0 层的迪拜塔( B u r j D u b a i ) 拔地而起， 直冲云霄。这座全世界最高的建筑物于 2 0 1 0年 1 月 4日建成揭幕。巴斯夫的混凝土外加剂 Gl e n i u m S KY帮助迪拜塔创造了全球建筑物高度的新纪录。迪拜塔轻松超越了位于台 湾的台北 i 0 1 大楼台北国际金融中心， 使这座高 5 0 9 m、 共 1 0 1 层的大厦从此退居世界第二位。 迪拜塔的施工为期五年， 其令人炫 目的高度以及极端的气候条件， 给混凝土外加剂带来了特殊的挑战： 凭借巴斯夫的 G l e n i u m S K Y品牌高性能混凝土外加剂 ，混凝土可以不间断地泵送至 6 0 0 m的高度。迪拜塔的地基和上层结构大约需要 l 8万 m3 添加了 Gl e n i u m增塑剂的混凝土。 巴斯夫化学建材业务部负责人敖云峰( T i l ma nK r a u c h ) 博士表示， “ 迪拜塔的建造是工程史上的杰作， 我们 很自豪能够为这项工程的建成做出贡献。” 巴斯夫提供的这种基于聚羧酸聚合物的混凝土外加剂具有卓越的流动性 ，可以防止混凝土在泵送过程中因高压而分层离析。 在施工现场， 通过使用 Gl e n i u m S K Y可以轻松地处理混凝土， 避免品质受损。此外， G l e n i u m S K Y高性能外加剂可以提高混凝土的 早硬强度。每一楼层浇筑的混凝土可以迅速达到足够的稳定性， 使施工在短时间内得以继续。通过这种方式 ， G l e n i u m S K Y能够确 保建筑工作的快速进展。在迪拜， 通常的施工进度为每周一层， 而迪拜塔的施工超越了这种进度， 达到每周两层。 建造这座世界第一高楼时还需面临的更多挑战是迪拜的气候条件： 这里的气温冬季低至 1 0， 夏季则高达 5 O， 且昼夜温差 常常达到 2 0。尽管如此， G l e n i u m S K Y的优异性能以及现场巴斯夫团队的专业技术确保了混凝土一贯的高品质。 另外， 迪拜塔的超常高度给混凝土结构带来了极大的压强。为了防止这座摩天大楼坍塌， Gl e n i u m S KY使混凝土的耐压强度高 达 8 0 MP a 。 这相当于一辆小汽车的重量施加在一个大脚趾上的压强。 高耐压强度可以使混凝土结构拥有长久的使用寿命， 从而确保 迪拜塔的可持续使用。 巴斯夫化学建材服务中国市场长达 2 0 年， 作为业内倍受信赖的合作伙伴 ， 巴斯夫为众多著名项目作出了贡献 ， 其中包括广州 西塔 、 台北 1 0 1 、 杭州湾大桥、 三峡大坝和中国高速铁路等。 99