摻特細砂混凝土性能研究

陳庭，王松亮

（徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

0 前言

隨著混凝土行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，作為混凝土主要材料之一的天然中砂資源日益枯竭；而國家“節(jié)約資源，保護環(huán)境”政策的進一步實施，也導致相關(guān)行政主管部門的禁采力度不斷加大，天然中砂的供應(yīng)已不能滿足現(xiàn)有的市場需求。對此，各混凝土企業(yè)均在尋找能替代天然中砂的材料[1,2]。

我國西部地區(qū)及長江、黃河河流故道和流域下游蘊含著大量特細砂資源。這些特細砂儲量豐富，且市場價格低廉，有利于混凝土企業(yè)控制生產(chǎn)成本，可以與機制砂復合作為天然中砂的替代材料。特細砂基本由粒徑在0.315mm 以下的顆粒組成，比表面積大，對混凝土性能影響明顯，使用時應(yīng)注意與其他材料的合理搭配[2,3]。

1 原材料

（1）水泥：淮海中聯(lián) P·O42.5 水泥，標準稠度需水量比 28.0%，28d 抗壓強度 53.8MPa。

（2）粉煤灰：國華Ⅰ級灰，45μm 方孔篩篩余6.0%， 28d 活性指數(shù) 77%。

（3）礦粉：徐鋼 S95 級礦粉，流動度比 96%，28d活性指數(shù) 107%。

（4）碎石：公稱粒徑 5～31.5mm 碎石，針片狀顆粒含量 1.5%，含泥量 0.6%。

（5）外加劑：江蘇蘇博特 PCA-1 聚羧酸減水劑，減水率 19.3%。

（6）水：市政自來水。

（7）砂 1：特細砂，含泥量 2.5%，細度模數(shù) 0.8。

（8）砂 2：機制砂，細度模數(shù) 3.6，含粉量 5.4%。

（9）砂 3：天然河砂，細度模數(shù) 2.7，含泥量1.2%。

2 試驗方法

選用特細砂與機制砂復合，調(diào)整摻配比例，配制混凝土并測試其性能。測試方法參照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》和 GB/T 50081—2016《普通混凝土力學性能試驗方法標準》的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。試驗選用普通 C30 配合比為基準配合比，見表1。

表1 試驗用普通 C30 配合比 kg/m3

每個試驗用配合比各澆筑一個 1m×1m×2m 的立方體構(gòu)件，到齡期后分別用回彈法及鉆芯法檢測構(gòu)件強度。檢測按照 JGJ/T 23—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)范》及 CECS 03—2011《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 混凝土的工作性能與力學性能

以細骨料全部為天然中砂作為基準，用特細砂和機制砂復合完全取代天然中砂，調(diào)整兩者摻配比例，檢測混凝土工作性能和力學性能，試驗結(jié)果見表2 和圖1、2。

檢測結(jié)果表明：試驗混凝土的工作性能與力學性能隨著特細砂摻量的增加而上升；當特細砂摻量達到 30%時，試驗混凝土的性能最佳，與基準混凝土相當；之后混凝土性能隨特細砂摻量的增加而下降。機制砂細度模數(shù)大、細顆粒含量低，當特細砂摻量較低時，兩種砂復合形成的混合砂顆粒級配差，空隙率高，配制的混凝土流動性與保水性差，拌合物泌漿現(xiàn)象嚴重；隨著特細砂摻量增加，混合砂的顆粒級配得到改善，混凝土性能提高；當特細砂摻量過高時，混合砂的顆粒級配變差、空隙率增大、填充水增多，同時砂中細顆粒含量過高，比表面積增大，砂吸附的水量增多，造成混凝土的性能變差[2-4]。

表2 特細砂與機制砂復合時混凝土性能

圖1 復合砂對混凝土坍落度的影響

圖2 復合砂對混凝土抗壓強度的影響

3.2 回彈法與鉆芯法檢測實體構(gòu)件強度結(jié)果

每個試驗配合比澆筑成型的實體構(gòu)件，塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護 28d 后分別用回彈法與鉆芯法檢測構(gòu)件強度，并與現(xiàn)場同條件養(yǎng)護抗壓試塊檢測結(jié)果相對比。檢測結(jié)果如表3 所示。

表3 實體構(gòu)件與同條件養(yǎng)護抗壓試塊檢測結(jié)果

從表3 可以看出，鉆芯法與同條件試塊檢測結(jié)果基本一致；工作性能良好的混凝土澆筑的構(gòu)件，回彈法檢測結(jié)果與另兩種方法接近，而工作性能差的混凝土澆筑的構(gòu)件，回彈法檢測結(jié)果明顯偏低。采用鉆芯法檢測混凝土強度時，排除操作手法及芯樣加工等因素的影響，檢測結(jié)果能直觀反應(yīng)混凝土強度的實際情況；回彈法的檢測結(jié)果受混凝土構(gòu)件表面狀態(tài)影響較大，當特細砂摻量過低或過高時混合砂顆粒級配較差，混凝土構(gòu)件表面易出現(xiàn)麻面、孔洞、起砂等缺陷，影響回彈法檢測結(jié)果。

4 結(jié)論

（1）特細砂可以與機制砂復合配制成混合砂，并完全取代天然中砂作為混凝土細骨料；特細砂與機制砂之間存在最佳比例，特細砂摻量過低或過高會影響混凝土的工作性能和力學性能。

（2）摻特細砂對混凝土實體構(gòu)件的檢測結(jié)果存在一定影響，特細砂摻量未達最佳摻量時鉆芯法與同條件試塊檢測結(jié)果基本一致，回彈法的檢測結(jié)果明顯降低。

[1]李雪，徐新，邵美翠，等.特細砂泵送混凝土的制備研究[J].商品混凝土，2017,(5)∶ 42-43.

[2]王艷，馬濤，蔣臨生.面砂在混凝土中的應(yīng)用研究[J].商品混凝土，2016,(12)∶ 48-49.

[3]魏家紅，梁敬超，趙軍.特細砂混凝土研究[J].南水北調(diào)與水利科技，2015,13(2)∶ 57-59.

[4]張?zhí)A.特細砂的應(yīng)用問題淺析[J].西部探礦工程，2008,(6)∶ 207-209.

[5]蘇強，趙慶峰，于普.淺析影響混凝土鉆芯試件強度的因素[J].科技信息，2013,(8)∶ 431.

[6]樊強.混凝土強度檢測方法的比較[J].山西建筑，2009,35(20)∶ 51-52.

[7]張雙居.回彈法檢測混凝土強度[J].科學之友，2006,(4)∶ 5-7.