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        機(jī)制砂混凝土性能研究

        2020-04-06 05:59:04丁軍龍丁麗芳
        商品混凝土 2020年3期
        關(guān)鍵詞:細(xì)砂模數(shù)細(xì)度

        丁軍龍,丁麗芳

        (河北建設(shè)集團(tuán)股份有限公司混凝土分公司,河北 保定 071000)

        0 引言

        機(jī)制砂是由巖石爆破破碎或采用河道礫石,經(jīng)機(jī)械破碎、篩分制成的粒徑小于 5mm 的顆粒。機(jī)制砂富有棱角,同樣細(xì)度模數(shù)下的顆粒級(jí)配劣于天然砂,用于配制混凝土將在配合比、施工性能、力學(xué)和耐久性能等方面產(chǎn)生不同于天然砂混凝土的特點(diǎn)[1-2]。

        近年來,華北地區(qū)對(duì)環(huán)境保護(hù)越來越重視,這就要求我們?cè)诠こ探ㄔO(shè)過程中必須考慮對(duì)環(huán)境的保護(hù)。京津冀一體化和雄安新區(qū)的建設(shè)又使保定城市建設(shè)進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展時(shí)期,混凝土工業(yè)資源消耗巨大,砂石料需求急劇增長(zhǎng),然而砂石料品質(zhì)越來越差,價(jià)格卻越來越高。為了緩解這一現(xiàn)象,利用機(jī)制砂替代天然砂越來越受到人們的重視。本文利用機(jī)制砂復(fù)合天然砂配制出混合砂用于新拌混凝土,通過對(duì)機(jī)制砂混凝土各項(xiàng)性能的研究,為工程實(shí)踐提供參考。

        1 試驗(yàn)研究

        1.1 原材料

        水泥:選用 P·O42.5 石家莊鹿泉曲寨水泥,其各項(xiàng)力學(xué)性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

        粉煤灰:保定大唐Ⅱ級(jí)粉煤灰,細(xì)度 15%。

        粗骨料:滿城粒徑為 5~20mm 連續(xù)粒級(jí)碎石。

        外加劑:保定慕湖恒源新型建材公司生產(chǎn)的 MZYA5 型高性能減水劑。

        天然砂:滿城細(xì)砂,細(xì)度模數(shù) 2.2。

        機(jī)制砂:保定市清苑區(qū)旗利公司生產(chǎn)機(jī)制砂,石粉含量為 13.4%(公稱粒徑小于 0.16mm 的微粉含量)。

        1.2 機(jī)制砂與天然砂混合試驗(yàn)

        機(jī)制砂與天然砂按不同比例混合后進(jìn)行篩分試驗(yàn),選出顆粒級(jí)配符合規(guī)范要求的混合比例,具體數(shù)據(jù)如表1 所示。

        表1 機(jī)制砂與天然砂不同比例混合篩分試驗(yàn)結(jié)果

        由表 1 可知,A1 屬于 Ⅲ 區(qū)細(xì)砂,A2 屬于 Ⅲ 區(qū)中砂,A3、A4、A5 和 A6 都屬于 Ⅱ 區(qū)中砂。由此表明:20% 以上機(jī)制砂調(diào)節(jié)天然砂細(xì)度模數(shù)可以將人工混合砂調(diào)為中砂,而且隨著機(jī)制砂摻量的增加人工混合砂的細(xì)度模數(shù)會(huì)隨之增大。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定“配制混凝土?xí)r宜優(yōu)先選用Ⅱ區(qū)中砂”。因此 A3、A4 和 A5 為顆粒級(jí)配較優(yōu)的人工混合砂。

        1.3 新拌混凝土工作性能及力學(xué)性能試驗(yàn)

        針對(duì)以上 6 種機(jī)制砂與天然砂混合后的人工砂進(jìn)行混凝土工作性能與抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),水膠比為 0.49,設(shè)計(jì)容重 2380kg/m3,具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 2 所示。

        表2 人工混合砂混凝土試驗(yàn)結(jié)果

        由表 2 可知:

        和易性方面:隨著機(jī)制砂摻量的逐漸增加,新拌混凝土的外加劑摻量略有提高,但初始坍落度在一定程度上還略有降低,1 小時(shí)混凝土坍落度損失也逐漸增大。其中泌水情況有所改善,粘聚性逐漸增強(qiáng),混凝土實(shí)測(cè)容重(密實(shí)度)先降低后增大。由此說明機(jī)制砂能夠改善新拌混凝土的和易性,但對(duì)外加劑摻量和混凝土坍落度損失方面有副作用,綜合對(duì)比機(jī)制砂摻量為 60% 時(shí)混凝土工作性能最優(yōu)。

        強(qiáng)度方面:隨著機(jī)制砂摻量的逐漸增加,新拌混凝土抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)了先降低后增大的現(xiàn)象,變化趨勢(shì)與新拌混凝土的實(shí)測(cè)容重基本相同,當(dāng)機(jī)制砂摻量高于 40%后抗壓強(qiáng)度均已超過全部使用天然細(xì)砂的新拌混凝土。由此說明機(jī)制砂對(duì)強(qiáng)度的增長(zhǎng)不是來源于機(jī)制砂中石灰石粉的活性,而是因?yàn)闄C(jī)制砂的摻入改善了混合砂的顆粒級(jí)配,進(jìn)而增大了新拌混凝土的保水性和密實(shí)度,進(jìn)而增大混凝土的抗壓強(qiáng)度。

        1.4 新拌混凝土耐久性能

        針對(duì)以上 6 種機(jī)制砂與天然砂混合后的人工砂對(duì)比了混凝土 28 天抗碳化性能(自然狀態(tài)養(yǎng)護(hù))和早期抗裂性能(試件成型 30min 后立即用電扇吹試件表面),水膠比為 0.49,具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 3 所示。

        表3 人工混合砂混凝土耐久性能試驗(yàn)

        由表 3 可知:隨著機(jī)制砂摻量的增加,使用人工混合砂的混凝土的碳化深度呈下降的趨勢(shì),變化趨勢(shì)也與實(shí)測(cè)容重(密實(shí)度)基本相同,但降低幅度較小,說明機(jī)制砂對(duì)提高混凝土抗碳化性能有一定促進(jìn)作用,但作用有限。然而混凝土試件的裂縫總條數(shù)和總長(zhǎng)度會(huì)隨著機(jī)制砂摻量的增加出現(xiàn)明顯增大的現(xiàn)象,說明在相同條件下機(jī)制砂混凝土比天然砂混凝土更容易出現(xiàn)裂縫。與天然砂相比,雖然混凝土內(nèi)部保水性較好,但混凝土表面失水較快,因此機(jī)制砂混凝土對(duì)養(yǎng)護(hù)的要求更加嚴(yán)格,必須在早期進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

        2 結(jié)論

        (1)以現(xiàn)有機(jī)制砂與天然細(xì)砂為基礎(chǔ),40% 及以上的機(jī)制砂調(diào)節(jié)天然砂細(xì)度模數(shù)可以將人工混合砂調(diào)為中砂,而且隨著機(jī)制砂摻量的增加人工混合砂的細(xì)度模數(shù)增大。

        (2)混凝土拌合物的和易性和密實(shí)度會(huì)隨著機(jī)制砂摻量的增加逐漸增強(qiáng),而混凝土的初始坍落度和坍落度損失則會(huì)隨之變差,綜合對(duì)比機(jī)制砂摻量為 60% 時(shí)工作性能最優(yōu)。

        (3)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)與混凝土實(shí)測(cè)容重基本相同,會(huì)隨著機(jī)制砂摻量的增加逐漸增大。

        (4)一定程度上機(jī)制砂能提高混凝土抗碳化性能,但機(jī)制砂的摻入會(huì)降低混凝土早期抗裂性能。

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