周珉，龍祖業(yè)

（廣西魚峰混凝土有限公司，廣西 柳州 545008）

石灰石機(jī)制砂和鵝卵石機(jī)制砂混合比例對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

周珉，龍祖業(yè)

（廣西魚峰混凝土有限公司，廣西 柳州 545008）

本研究針對(duì)本公司生產(chǎn)的石灰石機(jī)制砂和本地周邊生產(chǎn)的鵝卵石機(jī)制砂混合比例對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響。通過(guò)試驗(yàn)得出石灰石機(jī)制砂和卵石機(jī)制砂在按 3:1 比例搭配，即卵石機(jī)制砂用量占細(xì)骨料的 25% 時(shí)，混凝土的工作性能和齡期強(qiáng)度到達(dá)峰值。

石灰石機(jī)制砂；鵝卵石機(jī)制砂；坍落度；擴(kuò)展度；齡期強(qiáng)度

0 引言

在建筑用砂由天然河砂逐漸向機(jī)制砂轉(zhuǎn)移的今天，商品混凝土的細(xì)骨料幾乎全部由機(jī)制砂構(gòu)成。與河砂相比，機(jī)制砂有自己的特點(diǎn)，例如機(jī)制砂多棱角、表面粗糙、含有大量石粉，且多數(shù)機(jī)制砂級(jí)配不良。但在相同條件下，機(jī)制砂配制出的混凝土強(qiáng)度略高于河砂混凝土的抗壓強(qiáng)度，而混凝土細(xì)骨料級(jí)配好壞直接影響到混凝土的工作性能和齡期強(qiáng)度[1]。本公司從 2012 年開始生產(chǎn)的石灰石機(jī)制砂代替天然砂作為混凝土的細(xì)骨料投入生產(chǎn)，在長(zhǎng)期的生產(chǎn)應(yīng)用中取得了良好的質(zhì)量效果和經(jīng)濟(jì)效益。但是以石灰石機(jī)制砂組成的細(xì)骨料石粉含量偏大，級(jí)配偏細(xì)。為了改善細(xì)骨料的級(jí)配，控制石粉含量，公司購(gòu)買了周邊生產(chǎn)的鵝卵石機(jī)制砂進(jìn)行搭配。本研究旨在探尋石灰石機(jī)制砂和鵝卵石機(jī)制砂最佳搭配比例，以及混合比例對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響。

1 試驗(yàn)方案

1.1 原材料的技術(shù)指標(biāo)

試驗(yàn)使用的石灰石機(jī)制砂為本公司生產(chǎn)，主要性能指標(biāo)見(jiàn)表1。鵝卵石機(jī)制砂為柳州市周邊砂廠生產(chǎn)，主要性能指標(biāo)見(jiàn)表 2。水泥為魚峰牌 P·II 42.5，主要性能指標(biāo)見(jiàn)表 3。摻合料為魚峰牌 S75 級(jí)礦渣粉；碎石為柳州馬鞍山 5～31.5mm 碎石，連續(xù)級(jí)配；外加劑為高效減水緩凝劑，減水率 20%。所使用的原材料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)合格。

表1 石灰石機(jī)制砂的主要性能指標(biāo)

石灰石機(jī)制砂分計(jì)篩余項(xiàng)看出篩孔徑 4.75mm 篩余量總量為 1%，占有比例太小，偏細(xì)；而篩孔徑 1.18～0.6mm 篩余量較大，占有比例稍多；該樣級(jí)配分配應(yīng)增加 4.75mm 篩余量比例。

表2 鵝卵石機(jī)制砂的主要性能指標(biāo)

卵石機(jī)制砂分計(jì)篩余項(xiàng)看出篩孔徑 2.36mm 和 4.75mm兩個(gè)篩余量總量為 44%，占有比例太大，偏粗；而篩孔徑1.18～0.300mm 篩余量較少，占有比例稍??；該樣應(yīng)增加 0.6和 1.18 兩個(gè)篩余量比例。

表3 水泥的主要性能指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)方案主要是用上述兩種機(jī)制砂按比例混合來(lái)配制C25、C30、C35、C40 四個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的普通混凝土，每個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土分別做 4 組兩種機(jī)制砂不同比例混合的試驗(yàn)，這四組混合的比例為 1:0、3:1、1:1、1:3。兩種砂按比例混合后根據(jù) GB/T 146842－2011《建筑用砂》[2]進(jìn)行篩分試驗(yàn)，結(jié)果如表 4。

各強(qiáng)度的混凝土按每個(gè)混合比例分別做坍落度和擴(kuò)展度試驗(yàn)，以及 7d 和 28d 齡期強(qiáng)度試驗(yàn)。各強(qiáng)度等級(jí)的試驗(yàn)配合比如表 5 所示，兩種機(jī)制砂在每個(gè)強(qiáng)度等級(jí)配合比的用量如表 6 所示。本試驗(yàn)方案依據(jù) GB/T 50080－2011《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[3]和 GB/T 50081－2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[4]進(jìn)行。

表5 試驗(yàn)配合比 kg/m 3

表6 砂子混合比例用量 kg/m 3

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)以上的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)步驟，試配混凝土的坍落度和擴(kuò)展度，以及 7d 和 28d 齡期強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果如表 7。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 對(duì)工作性能的影響

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，可以繪制出各個(gè)強(qiáng)度等級(jí)混凝土在機(jī)制砂不同比例混合狀態(tài)下的坍落度變化的曲線圖，如圖 1。以及擴(kuò)展度變化的曲線圖，如圖 2。

由圖 1 和圖 2 可以看出，各個(gè)強(qiáng)度等級(jí)混凝土的坍落度和擴(kuò)展度隨著兩種機(jī)制砂混合的比例改變有著明顯的曲線變化。分析原因：（1）只用石灰石機(jī)制砂配制混凝土，由于其級(jí)配相對(duì)集中，混凝土漿體不飽滿，工作性能并未完全達(dá)到最佳。（2）當(dāng)混合比例達(dá)到 3:1，也就是細(xì)骨料中 75% 的石灰石機(jī)制砂搭配 25% 的鵝卵石機(jī)制砂時(shí)，混凝土的工作性能達(dá)到了峰值。兩種機(jī)制砂相互有效的彌補(bǔ)各自級(jí)配上的缺陷，使得細(xì)骨料的混合級(jí)配優(yōu)良，混凝土漿體豐富，具備了最佳的工作性能。（3）隨著細(xì)骨料中鵝卵石機(jī)制砂比例的增加，其級(jí)配上的缺陷越發(fā)明顯，使得細(xì)骨料級(jí)配變粗，混凝土的包裹性變差，工作性能有著明顯的下降。

表7 兩種機(jī)制砂各比例混合的混凝土的性能指標(biāo)

圖1 坍落度試驗(yàn)

圖2 擴(kuò)展度試驗(yàn)

2.2.2 對(duì)齡期強(qiáng)度的影響

各個(gè)強(qiáng)度等級(jí)混凝土在兩種機(jī)制砂不同的混合比例下齡期強(qiáng)度的變化曲線如圖 3。

圖3 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

由圖 3 混凝土的抗壓強(qiáng)度變化曲線圖可以看出，各強(qiáng)度混凝土在相同混合比例的強(qiáng)度曲線相似。分析原因：（1）全用石灰石機(jī)制砂配制混凝土?xí)r，由于石灰石機(jī)制砂石粉含量較高，石粉填充了混凝土中的孔隙，且 0.08mm 以下的石粉可以與水泥熟料生成水化碳鋁酸鈣[5]。在該混合比例下混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展快，7d 強(qiáng)度最高。（2）當(dāng)混合比例達(dá)到3:1，早期強(qiáng)度發(fā)展得也比較快，由于級(jí)配優(yōu)良，密實(shí)度高，水泥水化對(duì)后期強(qiáng)度增長(zhǎng)貢獻(xiàn)更大，28d 強(qiáng)度形成曲線峰值。（3）隨著鵝卵石機(jī)制砂用量的增加，細(xì)骨料級(jí)配變粗，骨料間空隙變大，有一部分水泥只能起到填充作用，對(duì)強(qiáng)度貢獻(xiàn)較小，7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度明顯下降。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，可以得出以下幾個(gè)結(jié)論：

（1）各強(qiáng)度等級(jí)的混凝土坍落度和擴(kuò)展度隨著細(xì)骨料中鵝卵石機(jī)制砂比例的增加。先變大然后迅速減小，各強(qiáng)度等級(jí)的混凝土坍落度都是在兩種機(jī)制砂混合比例為 3:1 的情況下達(dá)到峰值，隨后下降。

（2）各強(qiáng)度等級(jí)的混凝土 7d 抗壓強(qiáng)度隨著細(xì)骨料中鵝卵石機(jī)制砂比例的增加而降低，但是 28d 抗壓強(qiáng)度都是在兩種機(jī)制砂混合比例為 3:1 的情況下達(dá)到峰值，隨后下降。

由此可以得出本試驗(yàn)的研究結(jié)果說(shuō)明，當(dāng)在主要以石灰石機(jī)制砂為細(xì)骨料的普通混凝土中按比例加入鵝卵石機(jī)制砂，既能有效的改善混凝土的工作性能，又能提高混凝土的強(qiáng)度。細(xì)骨料中石灰石機(jī)制砂和鵝卵石機(jī)制砂最佳的混合比例為 3:1。

[1] 王稷良， 周明凱， 王雨利，等．影響混凝土強(qiáng)度的因素分析[J]．商品混凝土， 2006(5)：38-44.

[2] GB/T 14684－2011．建筑用砂[S]．

[3] GB/T 50080－2011．普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S]．

[4] GB/T 50081－2002．普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] 徐健， 蔡基偉， 王稷良，等．人工砂與人工砂混凝土的研究現(xiàn)狀[J]．建材世界，2004，25(3)：20-24.

［通訊地址］廣西柳州市柳太路 62 號(hào)（545008）

周珉（1987—），男，大學(xué)本科，工程師，廣西魚峰混凝土有限公司，主要從事混凝土技術(shù)管理工作。