特細砂在混凝土中的應用研究

徐國祥

(揚州華正建筑工程質量檢測有限公司，江蘇揚州 225000)

0 引言

我國的砂資源較為豐富。目前用特細砂拌制的混凝土應用范圍越來越廣。技術上已趨于完善，其強度等級多在C15～C30。根據砂篩分計算，凡細度模數在1.5～0.7區間的砂定為特細砂。特細砂在價格上與中粗砂相比有很大的優勢，而且特細砂在混凝土中的力學性能與同等級的中砂混凝土相當。所以，特細砂在混凝土中的應用前景廣闊，并能獲得巨大的社會效益與經濟效益。

在特細砂混凝土的早期研究中，特細砂粒徑小、細度模數小、表面積大、含泥量大，在拌合混凝土時需要加入的水就多，直接對混凝土的耐久性產生影響，如裂縫、強度降低等等。本文主要介紹如何避免這些缺陷和充分使用特細砂的特點。

1 砂的含泥分析

一般要求砂的細度模數不小于0.7，細度模數越小的特細砂，其在5 mm，2.5 mm，1.25 mm，0.625 mm級篩余量很小，4級的總和也沒有 0.08 mm篩子下的數量多。規范規定砂中粒徑小于0.08 mm顆粒的含量即為砂的含泥量，在0.16 mm和0.08 mm左右粒徑的數量占特細砂總量的50%以上。

特細砂含泥量度很高。0.08 mm以下的部分并不全是粘土淤泥等物質，它是由兩部分組成的，一部分為原生礦物質，即砂子的微小顆粒，另一部分為次生礦物質，即粘土淤泥等物質。原生礦物質在混凝土中由于顆粒表面積較大，會增加水泥用量，同時增加了用水量，但可以作為填充混凝土的微小空隙，提高了混凝土的和易性、保水性、粘聚性。在實際混凝土施工配合比中，每立方米混凝土中水泥用量增加一些，水泥包裹微小顆粒可填充混凝土細小的間隙，同時由于原生礦物質的存在，需要與一部分水泥漿結合，減少了水泥漿的厚度，降低了混凝土強度，這樣由于水泥用量偏多，就產生了收縮裂縫，造成了混凝土的缺陷。

次生礦物質的存在造成水泥漿與粗骨料的粘結強度降低，由于次生礦物基本是粘土淤泥等物質，這部分加入到混凝土中，會直接降低混凝土的強度。主要原因是由于加入到混凝土中的粘土淤泥等物質同常規混凝土相比較，需水量在保持相同坍落度情況下會大大增加，同時水灰比也增大，直接導致混凝土強度的降低和裂縫的產生。

2 砂率的選擇

通過試驗，特細砂混凝土應采用較低的砂率，一般控制在30%以下，砂子越細砂率越要偏低，這是保證混凝土強度與和易性，降低水泥用量，減少混凝土因收縮產生裂縫的重要措施。

3 石子的分析

混凝土配合比的石子中應加入占特細砂用量的15%～25%、粒徑2.5 mm～10 mm的細石取代等量的細砂，盡量增加單方石子用量，以單方石子1 100 kg為例，石子密度2.65 g/cm3，石子空隙率38%，空隙體積為254 L，石子空隙率為45%時，空隙體積為340 L，相差86 L，可以減少拌和用水10 kg，而且空隙率為45%時，混凝土的覆蓋率為1.72，混凝土拌和物較難流動。而空隙率為38%時，混凝土的覆蓋率提高到2.37，混凝土拌和物易流動，工作性能好得多。因此級配好的石子比級配差的石子不僅少用砂漿，而且提高了混凝土強度，改善和易性，減少收縮的效果。

4 水灰比的分析

特細砂混凝土應采用較低的水灰比，采用較低的水灰比不能用坍落度來反映真實情況，因為特細砂在采用較低水灰比時，外觀雖然較為干澀，但經振動，很容易出漿，為此采取添加減水劑措施，可以獲得減小水灰比，改善其工作性的效果。故可用工作度來表示其和易性。

5 試驗情況

揚州綠揚水泥P.O32.5，Rfcu，28=38.6 MPa，碎石5 mm～31.5 mm，表觀密度2 850 kg/m3，細石2.5 mm～10 mm，外加劑JM-Ⅲ，混凝土設計強度為C30。試驗用砂相關技術指標見表1，混凝土強度對比結果見表2。

從表2中可以看出，在不摻細石和外加劑的情況下，A，B，C三種特細砂的混凝土強度都較低，當三種特細砂混凝土中摻入特細砂重量的20%為細石(2.5 mm～10 mm)，強度均有了相應的提高，提高率分別為117%，119%，137%，同時，在試驗中看出，A種砂的強度提高率不及B種砂，雖然B種砂細度模數和含泥量不如A種特細砂好，但用B種細砂粒徑較小，表面積大，在摻用細石后彌補了特細砂表面積大的缺點，而且沒有影響特細砂混凝土強度，選用A種砂雖然表面積大的缺點得到控制，但該砂存在0.08 mm以下的粘土淤泥物質，很大程度影響了混凝土的強度，所以強度方面不太理想，與B種砂強度對比有差距，C種砂由于細度模數較大，含泥量均比A，B兩種砂好，故強度都比A，B理想。如在A，B，C三種特細砂混凝土中加入外加劑，則可以得到與上面同一試驗三者相對應的關系。但三種特細砂混凝土工作性都有了很大的改善。

表1 試驗用砂相關技術指標

表2 混凝土強度對比結果

6 經濟分析

從目前材料市場信息價格可以看出，中粗砂價格是特細砂價格的5倍～6倍，而且特細砂的供貨量比較充足。在設計相同的強度等級、相同工作性要求的混凝土配合比，摻特細砂的混凝土配合比(摻混凝土外加劑)，各組成材料的總價格和由常規材料組成的混凝土配合比中材料總價格比較中可以得到，摻特細砂的混凝土價格還相對便宜一點。而在建筑材料市場供應日益緊張的今天，對砂用量很大的攪拌站使用特細砂拌制混凝土，將會取得很大的經濟效益和社會效益。

7 結語

1)在特細砂混凝土中，特細砂中粘土和淤泥的含量及性質對特細砂混凝土強度有重要的影響。

2)在特細砂混凝土中摻入一定量的2.5 mm～10 mm連續級配的細石，可以使特細砂混凝土強度得到提高。細石摻量宜為特細砂含量的15%～25%。

3)在特細砂中摻入外加劑有助于改善混凝土的工作性，使特細砂混凝土具有更大的經濟效益和社會效益。