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        面砂在混凝土中的應(yīng)用研究

        2016-12-30 02:54:01王艷馬濤蔣臨生
        商品混凝土 2016年12期
        關(guān)鍵詞:中砂石屑易性

        王艷,馬濤,蔣臨生

        (徐州中聯(lián)混凝土有限公司,江蘇 徐州 221100)

        面砂在混凝土中的應(yīng)用研究

        王艷,馬濤,蔣臨生

        (徐州中聯(lián)混凝土有限公司,江蘇 徐州 221100)

        本文研究將面砂取代天然砂應(yīng)用于混凝土中。試驗(yàn)將天然砂與面砂,機(jī)制砂與面砂,水洗石屑與面砂,機(jī)制砂、天然砂與面砂,以及水洗石屑、天然砂與面砂以不同比例搭配使用,檢測(cè)其對(duì)混凝土性能的影響。并且給出本試驗(yàn)條件下各種砂的合理?yè)接帽壤?/p>

        面砂;混凝土;性能

        0 前言

        長(zhǎng)期以來(lái),由于天然中粗砂的隨意開采,水域環(huán)境遭到了嚴(yán)重破壞,并且對(duì)航運(yùn)安全造成了一定的隱患。這種現(xiàn)狀已引起了相關(guān)行政主管部門的高度重視,禁采力度也不斷加大,許多天然河道和湖泊已實(shí)施了永久禁采。天然中粗砂的市場(chǎng)供應(yīng)日益吃緊,混凝土生產(chǎn)企業(yè)都在尋找天然中粗砂的替代材料,機(jī)制砂、水洗石屑、尾礦砂、面砂等各種可替代細(xì)骨料粉墨登場(chǎng)。由于這些可替代細(xì)骨料的性能差異較大,依據(jù)各種細(xì)骨料自身的性能搭配使用是混凝土企業(yè)的最佳選擇[1,2]。

        河流故道以及流域下游蘊(yùn)藏著大量的面砂資源,這些面砂細(xì)度模數(shù)一般在 0.7~0.9 之間,屬于特細(xì)砂,粒徑范圍幾乎都在 0.315mm 以下,比表面加大,但含泥量較低,適合作為細(xì)骨料小粒徑范圍的填充成分。適量使用面砂可以調(diào)節(jié)混凝土的和易性,改善混凝土的離析和泌水[3],且由于面砂的市場(chǎng)價(jià)格較低,大規(guī)模使用有助于平抑市場(chǎng)上細(xì)骨料的整體價(jià)格,降低混凝土的配制成本。

        1 原材料

        (1)水泥:徐州中聯(lián) P·O42.5 水泥,28d 水泥強(qiáng)度為52.7MPa;

        (2)礦粉:徐州金鑫 S95,需水量 98%,比表面積405m2/kg,28d 活性指數(shù) 101%;

        (3)粉煤灰:國(guó)華Ⅱ級(jí),45μm 方孔篩篩余 12%,燒失量 1.8%,需水量比 100%;

        (4)粗骨料:5~25mm 碎石,含泥量 0.5%;

        (5)細(xì)骨料 1:面砂,細(xì)度模數(shù) 0.7,含泥量 0.3%;

        (6)細(xì)骨料 2:機(jī)制砂,細(xì)度模數(shù) 3.0,含泥量 1.4%,含粉量 5%;

        (7)細(xì)骨料 3:水洗石屑,細(xì)度模數(shù) 2.7,含泥量0.4%,含粉量 0%;

        (8)細(xì)骨料 4:天然中砂,細(xì)度模數(shù) 2.6,含泥量0.4%;

        (9)外加劑:蘇博特 SBT-1,減水率 25%。

        2 試驗(yàn)方法

        分別選用機(jī)制砂、水洗石屑、天然中砂中的一種和面砂兩組分搭配使用,調(diào)節(jié)兩者比例,測(cè)試相應(yīng)混凝土性能,或同時(shí)選用機(jī)制砂、水洗石屑中的一種和天然中砂及水洗石屑三組分搭配使用,調(diào)節(jié)三者比例,測(cè)試相應(yīng)的混凝土性能。測(cè)試方法參照 GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》、GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)試驗(yàn)方法》和 GB/T 50082—2002《普通混凝土長(zhǎng)期性和耐久性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行,測(cè)試的項(xiàng)目包括混凝土的坍落度、7d、28d 抗壓強(qiáng)度和混凝土的電通量。試驗(yàn)選用普通 C30 配比為基準(zhǔn)配合比,見(jiàn)表1。

        表1 C30 商品混凝土配合比 kg/m3

        3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

        3.1 天然中砂與面砂的搭配使用

        以細(xì)骨料全部天然中砂為基準(zhǔn),在天然中砂中摻入一定量面砂,調(diào)節(jié)兩者比例,測(cè)試相應(yīng)的混凝土性能,見(jiàn)表2。

        表2 天然砂與面砂搭配使用時(shí)混凝土的性能

        由試驗(yàn)結(jié)果可知,當(dāng)面砂摻入量較小時(shí),混凝土的和易性、強(qiáng)度和電通量均有一定程度的改善,這是因?yàn)槊嫔疤畛淞思?xì)骨料和膠凝材料的顆粒過(guò)渡區(qū),使混凝土的孔隙率降低、密實(shí)度提高。當(dāng)面砂摻入量高于 10% 時(shí),混凝土的坍落度降低、坍落度損失加大,強(qiáng)度和電通量也開始劣化,這是由于面砂的比表面積較大,吸附的水量和外加劑量較多,同時(shí)增加了硬化混凝土中的凝膠孔數(shù)量。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看,與天然中砂搭配時(shí),面砂的摻入量不宜超過(guò) 10%。

        3.2 機(jī)制砂與面砂的搭配使用

        以細(xì)骨料全部天然中砂為參照基準(zhǔn),使用機(jī)制砂和面砂作為細(xì)骨料完全取代天然中砂,調(diào)節(jié)兩者比例,測(cè)試相應(yīng)的混凝土性能,見(jiàn)表3。

        表3 機(jī)制砂與面砂搭配使用時(shí)混凝土的性能

        由試驗(yàn)結(jié)果可知,當(dāng)面砂摻入量較小時(shí),混凝土的和易性較差,離析和泌水現(xiàn)象嚴(yán)重,原因是由于機(jī)制砂中含粉量較少,且細(xì)顆粒含量較低,少量的面砂不足以填充細(xì)骨料中粗顆粒形成的孔隙;當(dāng)面砂摻入量達(dá)到 15% 時(shí),混凝土的和易性明顯改善,力學(xué)性能也隨之提高,電通量也有明顯的降低;但當(dāng)面砂摻入量超過(guò) 20% 時(shí),混凝土的坍落度降低、坍落度損失加大,強(qiáng)度也開始衰減,此時(shí)面砂比表面積較大帶來(lái)的負(fù)面影響已超過(guò)填隙帶來(lái)的正面影響,電通量變化不大的原因是面砂的填隙作用降低了混凝土的孔隙率。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看,與機(jī)制砂搭配時(shí),面砂的適宜摻入量為 15%~20%。

        3.3 水洗石屑與面砂的搭配使用

        以細(xì)骨料全部天然中砂為參照基準(zhǔn),使用水洗石屑和面砂作為細(xì)骨料完全取代天然中砂,調(diào)節(jié)兩者比例,測(cè)試相應(yīng)的混凝土性能,見(jiàn)表4。

        表4 水洗石屑與面砂搭配使用時(shí)混凝土的性能

        與機(jī)制砂的試驗(yàn)結(jié)果類似,當(dāng)面砂摻入量較小時(shí),混凝土的和易性較差,離析和泌水現(xiàn)象嚴(yán)重。水洗石屑中由于不含石粉,相對(duì)于機(jī)制砂而言情況要更為嚴(yán)重一些。當(dāng)水洗石屑∶面砂= 16:4~15:5 時(shí),混凝土的和易性較為良好,強(qiáng)度和電通量也明顯改善,當(dāng)面砂摻入量達(dá)到 30% 時(shí),由于面砂比表面積的負(fù)面影響,混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)開始劣化。

        3.4 機(jī)制砂、天然中砂與面砂的搭配使用

        參照表2 和表3 的試驗(yàn)結(jié)果,以機(jī)制砂作為細(xì)骨料中的中粗顆粒主要組分,以面砂作為細(xì)骨料中的細(xì)顆粒組分,以天然河砂作為細(xì)骨料中中等粒度顆粒的適當(dāng)補(bǔ)充,調(diào)節(jié)三者比例,測(cè)試相應(yīng)的混凝土性能,見(jiàn)表5。

        表5 機(jī)制砂、天然中砂與面砂搭配時(shí)混凝土的性能

        由試驗(yàn)結(jié)果可知,當(dāng)三種細(xì)骨料混合使用時(shí),混凝土的性能優(yōu)于兩種細(xì)骨料搭配使用的效果。這是由于多組分搭配使用時(shí),各種原材料占據(jù)了不同的粒度范圍,使得細(xì)骨料的級(jí)配更為合理,但當(dāng)面砂用量較高時(shí),混凝土的各項(xiàng)性能開始劣化。當(dāng)機(jī)制砂、天然中砂和面砂混合使用時(shí),7:2:1 搭配使用是較好的選擇。

        3.5 水洗石屑、天然中砂與面砂的搭配使用

        參照表2 和表4 的試驗(yàn)結(jié)果,以水洗石屑作為細(xì)骨料中的中粗顆粒主要組分,以面砂作為細(xì)骨料中的細(xì)顆粒組分,以天然河砂作為細(xì)骨料中中等粒度顆粒的適當(dāng)補(bǔ)充,調(diào)節(jié)三者比例,測(cè)試相應(yīng)的混凝土性能,見(jiàn)表6。

        表6 水洗石屑、天然中砂與面砂搭配時(shí)混凝土的性能

        與機(jī)制砂、天然中砂和面砂混合使用類似,水洗石屑、天然中砂和面砂搭配使用時(shí)的效果也優(yōu)于兩種骨料搭配使用的效果,在使用時(shí),同樣需要控制面砂用量,當(dāng)水洗石屑、天然中砂和面砂混合使用時(shí),6:3:1 搭配使用是較好的選擇。

        4 結(jié)論

        (1)面砂與天然中砂、機(jī)制砂或水洗石屑進(jìn)行兩種骨料搭配使用時(shí),可調(diào)節(jié)混凝土的工作性能,在摻量適宜時(shí),混凝土的各項(xiàng)性能皆可以保證。

        (2)以機(jī)制砂或水洗石屑作為細(xì)骨料中的中粗顆粒主要組分,以面砂作為細(xì)骨料中的細(xì)顆粒組分,以天然河砂作為細(xì)骨料中中等粒度顆粒的適當(dāng)補(bǔ)充,混合使用的效果要優(yōu)于兩種細(xì)骨料搭配使用的效果。

        (3)面砂的比表面積較大,摻量過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土的各項(xiàng)性能劣化。參考文獻(xiàn)

        [1] 李光偉.水工特細(xì)砂混凝土性能試驗(yàn)[J].水利水電科技進(jìn)展, 2006, 26(4): 38-39.

        [2] 黃士元,蔣家?jiàn)^,楊南如,等.近代混凝土技術(shù)[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,1988: 104-121.

        [3] 蔡貴生.特細(xì)砂混凝土塑性收縮裂縫研究[D].重慶大學(xué)[A],2004: 48-53.

        [通訊地址]徐州市銅山經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)第三工業(yè)園盛寶路西首徐州中聯(lián)混凝土有限公司(221100)

        王艷(1981—),女,工程碩士,工程師,從事商品混凝土的生產(chǎn)和研究工作。

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