□王 益 □毛天鵬(遵義水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院)
工程區(qū)大面積出露白堊系夾關(guān)組地層,巖性以長(zhǎng)石石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖為主。原設(shè)計(jì)混凝土骨料采用距工程區(qū)40km外石灰?guī)r料,其進(jìn)場(chǎng)公路為鄉(xiāng)村道路,運(yùn)輸困難,且強(qiáng)度不滿足要求。為了更好地利用工程區(qū)廣泛出露的砂巖,特對(duì)砂巖骨料的品質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)研究,分析其對(duì)混凝土性能的影響。
砂、石在混凝土中起到骨架作用。水泥與水形成水泥漿,水泥漿包裹在細(xì)骨料表面并填充粗骨料空隙,在硬化前,水泥砂漿起潤(rùn)滑作用,賦予拌和物一定的和易性,便于施工。水泥漿硬化后,則將骨料膠結(jié)為一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體。砂、石在混凝土中還有限制收縮作用(主要是失水干縮和化學(xué)收縮)?;炷林袚饺肷?、石的另一個(gè)原因是砂、石是混凝土組成材料中用量最大(75%左右)且最便宜的原材料,大量摻入可顯著降低混凝土成本。在實(shí)驗(yàn)室通過調(diào)整砂石用量、砂率、高效減水劑摻量等混凝土各組成材料,使混凝土在保證強(qiáng)度性能的前提下滿足施工和易性的要求。
假設(shè)使用的砂、石骨料也能像水泥、混凝土外加劑和礦物摻合料一樣滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,就可以根據(jù)相關(guān)規(guī)程計(jì)算出各種強(qiáng)度等級(jí)及坍落度要求的混凝土配合比,當(dāng)需要哪種強(qiáng)度等級(jí)及和易性、坍落度的混凝土?xí)r,查手冊(cè)即可。事實(shí)上,目前人們還做不到。原因就是砂、石骨料受其母巖強(qiáng)度、加工工藝的影響,其品質(zhì)差異較大。
工程料場(chǎng)砂巖破碎細(xì)骨料顆粒級(jí)配試驗(yàn)成果與檢測(cè)指標(biāo)成果見表1、表2。
表1 砂巖細(xì)骨料顆粒級(jí)配試驗(yàn)成果表
表2 砂巖細(xì)骨料檢測(cè)指標(biāo)表
砂、石骨料配制C25混凝土性能,成果見表3。
表3 C25混凝土性能指標(biāo)表
砂、石骨料配制C30混凝土性能,成果見表4。
表4 C30混凝土性能指標(biāo)表
高品質(zhì)的骨料應(yīng)該質(zhì)地堅(jiān)固,級(jí)配良好,表面潔凈,無有機(jī)質(zhì)及軟弱顆粒,不含(或較少)扁平及細(xì)長(zhǎng)狀顆粒(針片狀顆粒符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定),表面比較粗糙,受潮及烘干時(shí)不會(huì)分解,并不得含有可能引起堿骨料破壞反應(yīng)的活性SiO2成分。
一是細(xì)骨料:檢測(cè)指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)用砂》、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土施工規(guī)范》和《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)—混凝土工程》(SL632-2012)要求。
二是粗骨料:檢測(cè)指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)用卵石、碎石》、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土施工規(guī)范》和《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)—混凝土工程》(SL632-2012)要求。
三是母巖強(qiáng)度:《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》(SL251-2000)第5.2.6條規(guī)定了“混凝土用人工骨料質(zhì)量技術(shù)要求,巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度應(yīng)>40MPa”,但它沒有考慮混凝土強(qiáng)度等級(jí)不同對(duì)骨料的要求也不同;GB/T14685-2011第6.6.1條規(guī)定了“在水飽和狀態(tài)下,其抗壓強(qiáng)度火成巖應(yīng)≥80MPa,變質(zhì)巖應(yīng)≥60MPa,水成巖應(yīng)≥30MPa”。在配制高強(qiáng)混凝土?xí)r,《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB50164-2011)第2.2.3條規(guī)定“對(duì)于高強(qiáng)混凝土,粗骨料的巖石抗壓強(qiáng)度應(yīng)至少比混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高 30%”。
四是骨料粒形:巖石的抗壓強(qiáng)度高,只能說明母巖的質(zhì)量好,混凝土不是直接用母巖,而是用經(jīng)母巖破型后得到的砂和碎石,母巖經(jīng)破型后只能保留其一些特性而非全部。因此碎石質(zhì)量的好壞和破型方式,與母巖強(qiáng)度的高低及母巖的節(jié)理等情況都有關(guān)系。由于混凝土受壓時(shí),大量的粗骨料不僅處于受壓,而且受折、受剪的復(fù)雜力學(xué)狀態(tài)。由于骨料的受力狀態(tài)復(fù)雜,故骨料的堅(jiān)固性指標(biāo)除取決于骨料的母巖強(qiáng)度外,也取決于骨料的粒形。
五是針片狀含量:GB/T14685-2011第3.3條規(guī)定“卵石、碎石顆粒的長(zhǎng)度大于該顆粒所屬相應(yīng)粒級(jí)的平均粒徑2.40倍者為針狀顆粒;厚度小于平均粒徑0.40倍者為片狀顆?!?。骨料的針片狀含量是骨料的一項(xiàng)重要指標(biāo),泵送混凝土的可泵性受骨料的針片狀含量的影響大。要求骨料的粒形好,其針片狀含量自然就低。
六是顆粒級(jí)配:級(jí)配是骨料的一項(xiàng)重要指標(biāo),從表1、表2中可見骨料的粗細(xì)搭配情況。就同類骨料而言級(jí)配好,意味著骨料的密實(shí)度高,空隙率低,堆積密度高,骨料的骨架作用好,壓碎指標(biāo)低。
七是配制混凝土性能:從實(shí)驗(yàn)室配制混凝土過程中及表3~表4成果可見,混凝土和易性、坍落度等工作性能和強(qiáng)度等級(jí)滿足設(shè)計(jì)要求。
一是砂巖骨料母巖強(qiáng)度滿足規(guī)范要求,品質(zhì)指標(biāo)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定,配制的混凝土強(qiáng)度滿足配制強(qiáng)度等級(jí)要求。
二是應(yīng)控制好砂巖骨料的生產(chǎn)工藝。要想獲得高品質(zhì)的砂、石骨料,必須采用先進(jìn)、科學(xué)的生產(chǎn)裝備并進(jìn)行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化的生產(chǎn)。
三是砂、石骨料是水利工程中混凝土的主要建筑材料,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)成品骨料品質(zhì)的檢測(cè)。
四是混凝土澆筑前,應(yīng)檢查混凝土的澆筑方法、各工種人員的配備情況等;振搗器的類型、規(guī)格、數(shù)量是否滿足混凝土的振搗要求;澆筑期間的氣候情況,如果是夏季、雨季、冬期施工,覆蓋材料是否準(zhǔn)備好。
五是注意觀察混凝土拌和物的坍落度等性能,若有問題,應(yīng)及時(shí)對(duì)混凝土配合比作合理調(diào)整;控制好每層混凝土澆筑厚度及振搗器的插點(diǎn)是否均勻,移動(dòng)間距是否符合要求;對(duì)鋼筋交叉密集的節(jié)點(diǎn)是否振搗到位,以防出現(xiàn)蜂窩、麻面。