羅文斌，胡新旗

(湖南路橋建設集團公司)

1 引言

廈蓉線湖南段汝城到郴州高速公路，位于山嶺重丘區(qū)，地形復雜、橋涵隧眾多橋隧比為47.2%，周邊有炎汝、郴寧等高速公路同時在建，造成河砂資源相當緊缺，特別是高標號混凝土用砂，需從韶關、嚎頭等地運送，且優(yōu)質中粗砂量少，質量難以控制、運輸距離遠、施工成本大幅度提高，且嚴重影響工程質量與進度，為解決高強混凝土用砂難的問題。施工時利用當地豐富的石灰?guī)r來生產機制砂來代替河砂。并利用機制砂摻加粉煤灰和高效減水劑來配制高強混凝土，并將這一成果在汝郴高速公路15標橋梁的空心板、預制T梁中使用，取得了良好的經濟效益和社會效益。

機制砂與河砂相比，其顆粒有棱角、形狀不規(guī)則，級配較差，中間顆粒(1.18～0.15mm之間)較少，含有一定量的石粉，顆粒間相互咬合，造成流動阻力大，在拌制混凝土時需較多的水和膠凝材料，且易產生離析、泌水，造成混凝土和易性不好，進而對混凝土總體強度產生不利影響。但機制砂顆粒的界面粘結好，配制的混凝土強度較高。為了充分發(fā)揮它拌制混凝土的優(yōu)越性，消除機制砂對混凝土造成的不利影響，在采用高效減水劑的基礎上，摻加Ⅱ級粉煤灰對其拌制的混凝土和易性進行改善，并進行了試驗研究。

2 機制砂高強混凝土室內試驗情況

2.1 試驗用原材料

2.1.1 水泥

選取湖南南方“金磊”牌P.O.42.5級普通硅酸鹽水泥和廣東英德“海螺”牌P.O.52.5普通硅酸鹽水泥。其性能指標分別見表1和表2。

2.1.2 骨料

(1)粗骨料

選取汝城縣文明鄉(xiāng)坪上碎石廠(石灰?guī)r破碎)生產的5～25mm(摻配后)連續(xù)級配碎石，其性能指標見表3。

(2)細骨料

選取汝城縣文明鄉(xiāng)廣信機制砂廠采用(吸塵法)生產的機制砂，其性能指標見表4。

(3)粉煤灰

粉煤灰選取湖南華潤電力鯉魚江電廠A廠，Ⅱ級粉煤灰，性能指標見表5。

(4)高效減水劑

選取湖南先鋒建材有限公司生產的XF型聚羧酸。

表1 “金磊”P.O.42.5級水泥的物理力學性能

表2 “海螺”P.O.52.5級水泥的物理力學性能

表3 粗集料碎石試驗結果

表4 細集料機制砂試驗結果

表5 粉煤灰性能指標

2.2 試驗方法

新拌混凝土的和易性通過混凝土坍落度來評價，其檢驗方法按《公路工程水泥試驗規(guī)程》JTGE42-2005進行。

混凝土抗壓強度試驗按《公路工程水泥試驗規(guī)程》JTGE42-2005規(guī)定的方法進行。進行抗壓強度試驗時，試塊尺寸為150mm×150mm×150mm，每組3塊，7d和28d強度各制件4組。

2.3 試驗結果及分析

結合工程的設計要求，試驗分別配置了標號為C50、C55機制砂混凝土，其配比及試驗結果見表6。

表6 試驗原材料用量及試驗結果

從表6配合比1、2中可得知，用42.5級普通硅酸鹽水泥添加粉煤灰和減水劑為原材料配制的機制砂混凝土具有很好的工作性能及很高的強度。從表6配合比1、3、4中可得知，粉煤灰在機制砂高標號混凝土中能改善混凝土的和易性，取代一定量的水泥，減小水化熱，減少混凝土的收縮和開裂趨勢。從配合比5、6來看，配比5機制砂含粉量為10.3%，配比6機制砂含粉量為5.3%，其余材料及用量均相同。配比5各方面的檢測結果均滿足要求，而配比6在加大1%砂率情況下，其混凝土拌和物粘聚性、保水性極差，混凝土泌水，相比配比5，坍落度降低了2cm，28d強度也降低了2.5MPa。從而可得知機制砂在高標號混凝土中，其石粉含量對混凝土的工作性及強度有著很大的影響。

2.4 室內性能試驗驗證情況

為了對試驗中配方進行驗證，分別選取兩片便于回彈操作。用機制砂和河砂且都不摻混合料的T梁進行了強度檢測，其檢測結果見表7。

表7 用機制砂和河砂的混凝土實體工程(T梁)的強度對比

從表7可知，梁1、2、3、4的試件28d強度相當，梁3、4的28d回彈強度比梁1、2高;在60d和90d的回彈強度中，梁1、2、3、4的強度相當。這說明，機制砂混凝土28d回彈強度偏低，后期強度發(fā)展持續(xù)時間長。

3 結論

(1)從表6配合比1、2中可得知，用P.O.42.5級普通硅酸鹽水泥能配制出工作性能好及強度高的機制砂混凝土，摻高效減水劑、粉煤灰更能體現出良好的經濟性。

(2)粉煤灰在用河砂的高標號混凝土應用中已得到廣泛使用，其能改善混凝土的和易性，且取代一定量的水泥，減小水化熱，減少混凝土的收縮和開裂趨勢等。從表6配合比1、3、4中可得知，粉煤灰在機制砂高標號混凝土中也具有同樣的效果。機制砂的缺陷在于其級配、保水性差，配制的混凝土易泌水、離析，對混凝土總體質量不利，但摻粉煤灰后從試拌中可得知混凝土和易性好，比較穩(wěn)定。分析認為粉煤灰增加了漿體量，彌補了機制砂斷級配的缺陷，從而提高混凝土的和易性，坍落度也隨之增大。從試驗中7d與28d強度可知，摻粉煤灰的機制砂混凝土7d強度均比不摻的小，而28d的強度比不摻的略高。這說明摻粉煤灰后混凝土早期強度低，后期強度高。

(3)從表6中配合比5、6來看，配比5機制砂含粉量為10.3%，配比6機制砂含粉量為5.3%，其余材料及用量均相同。配比5各方面的檢測結果均滿足要求，而配比6在加大1%砂率的情況下，其混凝土拌和物粘聚性、保水性極差，混凝土泌水，相比配比5，坍落度降低了2cm，28d強度也降低了2.5MPa。從而可得知機制砂在高標號混凝土中，其石粉含量對混凝土的工作性及強度有著很大的影響。分析認為由于機制砂級配差，顆粒粒形不好，且比表面積比河砂大，因此需要更多的粉粒包裹，來保證混凝土的和易性和密實度。通過配比6的坍落度及強度與配比5進行比較分析認為:在選用機制砂時，其石粉含量應合適;在水膠比不變的情況下，增加膠凝材料和水的用量。因此在配制機制砂高標號混凝土中，根據膠凝材料的用量及減水劑效果，合理選取一定石粉含量的機制砂，能更好的滿足混凝土工作性、強度要求和達到良好的經濟效益。

(4)分析表7的試驗結果:梁1、2、3、4的試件28d強度相當，梁3、4的28d回彈強度比梁1、2高;在60d和90d的回彈強度中，梁1、2、3、4的強度相當。這說明，機制砂混凝土28d回彈強度偏低，后期強度發(fā)展持續(xù)時間長。

另外，在河砂配制的高標號混凝土中，工地現場粗集料級配往往沒有控制到100%，但混凝土的工作性不致于受很大的影響。然而在機制砂高標號混凝土中，由于機制砂本身不具備級配等缺陷，所以需要更好級配及更小空隙率的粗集料來彌補，以確?；炷辆哂辛己玫墓ぷ餍?。同時也需選取與水泥、機制砂相容和減水率較高的減水劑來配制高工作性能的高強混凝土來創(chuàng)造更好的經濟效益。

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