趙書鋒

（開封大學(xué)土木建筑工程學(xué)院， 開封 475004）

開封位于黃河中下游，屬于黃河沖積平原，歷史上黃河泛濫，泥沙淤積，多次淹沒故城，又?jǐn)?shù)次在原址上重建，黃河從中上游帶來的巨量泥沙便在此大量沉積下來，獨(dú)特的地質(zhì)形成條件，讓開封擁有豐富的細(xì)砂資源，經(jīng)檢測開封砂的細(xì)度模數(shù)在 0.7～1.5之間，屬于特細(xì)砂的范疇，開封砂價(jià)格便宜，存儲(chǔ)量大，但是目前國家沒有頒布針對特細(xì)砂應(yīng)用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，目前采用攪拌站大多獨(dú)立開根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)配置，這對于澆筑的建筑物具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，基于此本文對開封特細(xì)砂混凝土進(jìn)行力學(xué)性能和收縮研究，通過試驗(yàn)分析，尋找其最佳摻量，為工程實(shí)踐提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)原材料及配合比

1.1 水泥

本實(shí)驗(yàn)采用新鄉(xiāng)平原同力水泥有限公司生產(chǎn)的平原牌42.5強(qiáng)度等級普通硅酸鹽水泥其基本性質(zhì)如表1。

表1 水泥基本物理力學(xué)性能指標(biāo)

1.2 粗骨料

粗骨料選取 5～20mm連續(xù)級配碎石，主要性能指標(biāo)，均滿足《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52-2006規(guī)定。

1.3 細(xì)骨料

本次試驗(yàn)開封特細(xì)砂和人工砂，人工砂來源于于開封市某商品混凝土攪拌站，開封特細(xì)砂來源于開封黃河灘彩砂場，主要性能指標(biāo)見表2

1.4 其他材料

水：拌制混凝土采用飲用自然水，試劑配制采用蒸餾水。

減水劑：山東建材有限公司生產(chǎn)的高吸能聚羧酸減水劑。

粉煤灰開封電廠的Ⅰ級粉煤灰，表觀密度 2 040 kg /m3，0.045 mm 篩余量11.3% 。

表2 特細(xì)砂與人工砂物理性能

2 配合比設(shè)計(jì)

目前施工普遍采用泵送混凝土，按照《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》（GJ/T 10-2011）要求砂率為38～45%，混凝土坍落度宜在 100～140mm（泵送高度50m），150～180mm（泵送高度 100m），190～220mm（泵送高度 200m）；膠凝材料不小于300kg/m3。本實(shí)驗(yàn)將配制強(qiáng)度等級為 C30、C50的特細(xì)砂混凝土各8組，觀察開封特細(xì)砂摻量分別在 0、10%、20%至 50%情況下混凝土的和易性和強(qiáng)度。配合比見表3。

表3 試驗(yàn)配合比

3 試驗(yàn)方法

3.1 立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

根據(jù)照GB/T 50081《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，要求制作和養(yǎng)護(hù)試件，混凝土抗壓試件尺寸為150mm×150mm×150mm，采用WE-60 型液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測。對于 C30試塊分別按照加載速度 0.5MPa/s，C40和C50試塊加載速度 0.7MPa/s。

3.2 收縮試驗(yàn)

按照GB/T 50082《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》要求，試件尺寸為 100 mm×100 mm×515mm 的棱柱體試件，養(yǎng)護(hù)齡期為10d，試驗(yàn)設(shè)備采用 SW-F6非接觸式混凝土收縮變形測定儀，檢測試件在（20±2）℃、相對濕度（60±5）%的恒溫恒濕條件下自由收縮變形。

4 0試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 特細(xì)砂含量對混凝土和易性影響

表4 混凝土和易性

由表4可知混凝土的坍落度隨著特細(xì)砂比例的加大逐漸增加，粘聚性與保水性在特細(xì)砂摻量 30%以內(nèi)時(shí)候能夠獲得改善，這主要與在與特細(xì)砂比例得當(dāng)時(shí)候其成分中的45-160μm 微細(xì)顆粒，能夠有效彌補(bǔ)你膠凝材料中的間斷級配，能夠使混凝土用砂級配得到優(yōu)化。從有利于施工的和易性來講C30情況下最大摻量可以達(dá)到45%，C50強(qiáng)度等級下最大摻量為40%。

4.2 特細(xì)砂含量對立方體抗壓強(qiáng)度的影響

C30 、C40 、C50等級混凝土的立方體試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下其抗壓強(qiáng)度與開封特細(xì)砂含量之間的關(guān)系曲線類似其中如圖 1～3 所示。

圖1 特細(xì)摻量對混凝土強(qiáng)度影響

由圖1～3可知固定水膠比的情況下，C30和C50強(qiáng)度等級的混凝土強(qiáng)度與

特細(xì)砂摻量關(guān)系變化曲線類似，均是隨著特細(xì)砂比例增加混凝土的強(qiáng)度先增加后降低，C30混凝土7d齡期時(shí)特細(xì)砂摻量25%度達(dá)到最大值；28d齡期時(shí)，特細(xì)砂摻量為30%是混凝土的強(qiáng)度達(dá)到最大值39.9Mpa，高出0%組7.4Mpa，超過30%后混凝土強(qiáng)度逐漸減小，特細(xì)砂摻量在 45%時(shí)開始出現(xiàn)強(qiáng)度不滿足，強(qiáng)度為29.7Mpa。C50混凝土7d齡期時(shí)特細(xì)砂摻量25%度達(dá)到最大值；28d齡期時(shí)，特細(xì)砂摻量為20%是混凝土的強(qiáng)度達(dá)到最大值60.6Mpa，高出0%組7.5Mpa，超過20%后混凝土強(qiáng)度逐漸減小，特細(xì)砂摻量在 40%時(shí)開始出現(xiàn)強(qiáng)度不滿足。故若以立方體抗壓強(qiáng)度為基準(zhǔn)建議C50以下強(qiáng)度等級特細(xì)砂摻量摻量建議為20%～40%之間，其中最優(yōu)摻量20～30%。

4.3.特細(xì)砂含量對混凝土收縮性能影響

混凝土收縮試驗(yàn)結(jié)果及分析，采用非接觸法進(jìn)行混凝土的收縮試驗(yàn)之后，其中，試驗(yàn)所測得的部分收縮率數(shù)據(jù)如表5

表5 混凝土收縮試驗(yàn)部分收縮率結(jié)果 單位：10-6

根據(jù)表5中數(shù)據(jù)可以看出，C30 和 C50 等級各組別混凝土的收縮率隨時(shí)間的變化趨勢大體相同，早期由于混凝土水化過程放出熱量，收縮值為負(fù)值，初凝后的收縮以干燥收縮為主，5d收縮量均占28d收縮量的90%以上，在水泥用量和用水量相同時(shí)，摻加有特細(xì)砂混凝土比表面積較大早期水化反應(yīng)較慢，總體上其收縮性相對較小，就28d總收縮量來看摻量達(dá)40%的特細(xì)砂混凝土與普通混凝土的收縮量大體相當(dāng)。

5 結(jié)論

（1）開封砂不能單獨(dú)用于混凝土細(xì)骨料，但是在合適摻量下能夠可以用于混凝土細(xì)骨料。

（2）開封砂摻量對混凝土強(qiáng)度有明顯影響，隨著特細(xì)砂摻入比例加大混凝土強(qiáng)度等級均是先增大后減小，建議 C50及以下強(qiáng)度等級開封特細(xì)砂控制摻量為20%～40%，最優(yōu)摻量為20%～30%。

（3）開封特細(xì)砂摻量在40%以下時(shí)混凝土收縮量與普通混凝土收縮量基本，稍微偏大，但是總體基本相當(dāng)，可適增養(yǎng)護(hù)時(shí)間。