米石代替清水砂制備C60混凝土試驗研究

魏俠，胡忠楠，桑迪，何偉，楊悅 （安徽建工集團蚌埠建材有限公司，安徽 蚌埠 233000）

0 前言

2017年安徽省人民政府為認(rèn)真貫徹黨中央、國務(wù)院和省委、省政府領(lǐng)導(dǎo)同志重要指示批示精神，嚴(yán)格落實《推動長江經(jīng)濟帶發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室關(guān)于開展沿江非法碼頭、非法采砂專項整治“回頭看”工作的通知》（第27號）。黨的十九大提出：綠水青山就是金山銀山，堅定不移推進生態(tài)文明建設(shè)，堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境基本國策，受政府“非法采砂”、“環(huán)保督察”影響受政府雙重打擊，原材料緊缺逐漸成為一種新常態(tài)[1-2]。原材料價格飛漲，混凝土企業(yè)經(jīng)營困難、舉步維艱。為進一步開拓新資源，尋找一種新材料逐漸成為迫切需要。而滁州定遠文一盛產(chǎn)米石，是粒徑介于瓜子片（5～10mm的石子）和粗砂（細度模數(shù)3.1～3.7）之間的機制石屑，生產(chǎn)工藝特殊，級配單一，針片狀較少，圓整度高[3-5]，同時價格適中，因此，如何合理利用地方資源，探索有效解決土木工程常用細骨料、機制砂的緊缺的途徑，制備高強混凝土具有重要意義。

1 試驗

1.1 原材料

①水泥：鳳陽珍珠P·O52.5水泥，3d和28d抗壓強度分別為30.6MPa和56.0MPa。

②礦渣粉：江蘇淮龍新型建材有限公司生產(chǎn)的S95級礦渣粉，密度為2.82g/cm3，比表面積為 424m2/kg，流動度比98%，7d和28d活性指數(shù)分別為76%和104%。

③粉煤灰：淮南平圩電廠II級粉煤灰。細度18%，需水量比為104%，燒失量2.4%，含水率0.2%。

④細骨料：采用米石、機制砂、細砂三者合成的混合砂。

⑤粗骨料：產(chǎn)地滁州定遠。5～25mm連續(xù)級配，壓碎值為6.7%，針片狀為2.7%。

⑥聚羧酸高效減水劑：安徽明達外加劑有限公司生產(chǎn)，減水率為23.6%，推薦摻量為膠凝材料質(zhì)量的1.5%。

⑦水：蚌埠市自來水。

1.2 試驗方法

1.2.1 米石、機制砂、細砂三種細骨料的合成方法

由表1可知，米石級配主要集中在4.75mm、2.36mm上，細砂級配主要集中在1.60mm以下，因此首先米石和細砂合成綜合細度模數(shù)為2.2混合砂，再與機制砂合成綜合細度模數(shù)為2.7的混合砂。

1.2.2 C60混凝土配合比優(yōu)化

細骨料主要性能 表1

以復(fù)摻15%的礦渣粉、10%粉煤灰的清水砂為基準(zhǔn)組，米石、機制砂、細砂按照一定比例合成的混合砂為對照組；并修正外加劑用量、調(diào)整混凝土拌合物的攪拌時間，進行C60混凝土配合比設(shè)計。

1.2.3 混凝土工作性能

參照《普通混凝土拌合物性能方法試驗標(biāo)準(zhǔn)》（GBT50080-2016）執(zhí)行。

1.2.4 混凝土力學(xué)性能

試件尺寸150mm×150mm×150 mm，具體方法參照《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50080-2016）執(zhí)行。

2 結(jié)果分析

2.1 細骨料的合成曲線

由合成曲線可知，米石、機制砂、細砂三者合成2.7細度模數(shù)時，發(fā)現(xiàn)混合砂粒徑在2.36mm上的，均超出規(guī)定上限；粒徑在0.315mm上的，均低于規(guī)定下限情況，且與細度模數(shù)無關(guān)。為了便于計算，選擇機制砂：混合砂=0.35：0.65，即米石：機制砂：細砂=0.35:0.20:0.45的比例進行C60混凝土配合比設(shè)計。

2.2 C60混凝土配合比優(yōu)化及工作性

按照水膠比為0.28，砂率36%，礦粉摻15%，粉煤灰摻10%，米石、機制砂、細砂=0.35:0.25:0.45的比例，進行對C60基準(zhǔn)配合比優(yōu)化，具體如下。

圖1 機制砂∶混合砂=0.4∶0.6

圖2 機制砂∶混合砂=0.35∶0.65

圖3 機制砂∶混合砂=0.3∶0.7

圖4 機制砂∶混合砂=0.25∶0.75

C60混凝土配合比 表6

C60混凝土工作性 表7

由表7可知：采用米石、機制砂、細砂代替現(xiàn)有清水砂試拌C60混凝土，就工作性而言是可行的；但由于米石和機制砂的碎石狀、多棱角的級配特征，容易刺破外加劑向混凝土拌合物中引進的氣泡，相對于圓球狀的清水砂，更易導(dǎo)致混凝土坍落度損失過快。

2.3 C60混凝土力學(xué)性能

由表7和圖5可知：

①在水膠比不變的情況下，米石代替清水砂的對照組1、2、3，較基準(zhǔn)組強度偏低，適當(dāng)增加對照組外加劑的摻量可以提高混凝土強度；

②適當(dāng)?shù)脑黾訑嚢钑r間，有利于降低混凝土粘度，進而改變混凝土的工作性，但會降低混凝土強度，這可能與混凝土中的含氣量有關(guān)。

3 結(jié)論

①采用米石代替現(xiàn)有清水砂試拌C60混凝土，工作性和強度均能滿足試驗?zāi)康模峭耆尚械摹?/p>

圖5 C60抗壓強度曲線圖

②高標(biāo)號混凝土外加劑摻量和攪拌時間，對混凝土工作性的影響因素較大，可通過適當(dāng)延長混凝土攪拌時間來解決高標(biāo)號混凝土粘度較大的現(xiàn)象。