沿海地區采用機制砂制備C35高耐久性混凝土試驗研究

林 雄

（福建省建筑科學研究院有限責任公司 福建省綠色建筑技術重點實驗室，福建 福州 350025）

混凝土的耐久性，是指混凝土結構在自然環境、使用環境以及材料內部因素的作用下，在設計要求使用期內，不需后續加固等處理而保持其安全、使用功能和外觀的能力。耐久性問題是發展混凝土技術高度關注的難點之一。沿海地區影響混凝土耐久性的因素主要包括：鋼筋銹蝕、碳化和侵蝕離子（Cl-、SO42-等）。天然砂是一種不可再生資源，我國天然砂資源嚴重匱乏。機制砂的生產應用，從根本上解決天然砂資源枯竭和天然砂的無序開采對生態環境的破壞問題。將機制砂和天然砂按比例混合配制C35 混凝土，研究其耐久性，以滿足沿海地區的惡劣環境對混凝土的高耐久性需求，同時具有較大的經濟效益和社會效益。

1 原材料及性能指標

1.1 水泥

海螺PO42.5R 水泥,3d 抗壓強度25.4MPa，28d 抗壓強度48.3MPa。

1.2 河砂

Ⅱ區細砂，細度模數1.6，含泥量0.9%，泥塊含量0.1%；Ⅱ區中砂，細度模數2.6，含泥量0.6%，泥塊含量0.1%。

1.3 機制砂

Ⅰ區粗砂，細度模數3.4，石粉含量6.1%。

1.4 石

5-31.5 連續級配碎石，含泥量0.7%，泥塊含量0.3%；

1.5 粉煤灰

Ⅱ級灰，比表面積為285m2/kg，密度為2.67g/cm3；

1.6 礦粉

S95 礦粉，比表面積450m2/kg；

1.7 外加劑

a TW-JS 緩凝高效減水劑（緩凝型），減水率大于18%；

b TW-RC 高性能混凝土耐腐蝕外加劑；

c TW-R1 鋼筋阻銹劑；

2 商砼站常用普通C35 配合比及混凝土耐久性能

采用商砼站常用C35 配合比及TW-JS 普通緩凝高效減水劑，配合比見表1，選用中砂配制混凝土，耐久性能測試結果見表2。

表1 配合比

從表2性能測試結果來看，選用常規的配合比和原材料配置的混凝土在強度滿足設計要求的條件下，混凝土抗滲等級僅為P8，氯離子擴算系數56d 擴散系數為9.76×10-12（m2/s），56d 電通量為2361C,混凝土耐久性能較差。

3 采用機制砂配制C35 高耐久性混凝土的配合比優化設計及耐久性能測試

3.1 機制砂與細砂的摻加比例

為了確定不同砂的摻加比例，將機制砂與細砂按以下三種比例：10/0、7/3

5/5、3 /7 混摻配制混凝土，研究混凝土和易性及抗壓強度，結果可以看出，,采用純機制砂配制的混凝土的和易性偏差，出現泌水、離析,這是由機制砂級配差、保水性差、本身微觀結構有不少棱角和微裂縫引起,需要摻加一定比例的細砂,改善和易型性。細砂太多,需水量大,保坍性能差。當機制砂:細砂比例為7:3,效果最佳。

3.2 C35 高耐久性混凝土的配合比設計及耐久性能測試

為了確定C35 混凝土的配合比，進行了大量的正交實驗及數據分析，確定機制砂與天然河砂的比例為7：3，總膠凝材料400 kg，TW-R1 摻量為2.5%，TW-RC 的摻量為3.0%，配合比如表3所示，混凝土長期耐久性能檢測如表4所示。

表3 配合比 kg/m3

表4 混凝土長期耐久性能檢測

從表4可看出,機制砂與細砂為7:3 配制的混凝土56d 抗滲等級達到P20,56d 電通量為1255C,耐久性較好。

4 結論

a 海水是鹽度在3.2%～3.7%、PH 值在 8～8.2 之間的天然強電解質溶液，且含有懸浮泥沙、溶解的氣體、生物以及腐敗的有機物。沿海地區的混凝土結構長期遭受海水、海風、海霧中各種離子的化學侵蝕，破壞了鋼筋表面的鈍化膜，引起鋼筋銹蝕，降低了建筑物的耐久性。

b 合理的利用機制砂與天然細砂混合，可以很好的替代天然中砂，再根據具體情況，合理調整機制砂與天然細砂的比例，是不會對混凝土的工作性能及強度有太大的影響。機制砂的大比例應用，解決了天然砂資源枯竭、天然砂的無序開采對生態環境的破壞問題，也為礦山開采尾礦找到了再利用的技術途徑。

C 機制砂與細砂的混摻比例為7：3，添加2.5%的TW-RC 高性能混凝土耐腐蝕外加劑和3.0%TW-R1 鋼筋阻銹劑，配制的C35 混凝土有良好的和易性和耐久性能，滿足沿海地區惡劣環境對混凝土的特殊需求，具有較大的經濟效益和社會效益。