机制砂配制C60高性能混凝土试验研究及工程应用

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷第３期　四川建筑科学研究　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　１６５　２００８年６月　机制砂配制Ｃ６０高性能混凝土试验研究及工程应用　霍世金，尚建丽　（西安建筑科技大学建筑工程材料研究所，陕西西安７１００５５）　摘要：选用适当的机制砂配制Ｃ６０高性能混凝土，并应用于实际工程中。试验结果表明，将机制砂中石粉含量控制在一定　范围内，完全可以单独作为细骨料应用于Ｃ６０高性能混凝土中。　关键词：高性能混凝土；机制砂；工程应用　中图分类号：ＴＵ５２８．３１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—１９３３（２００８）０３—１６５—０３　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｌｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　０ｆ　Ｃ６０　ｍａｔｃｈｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｅ．ｍａｄｅ　ｓａｎｄ　ＨＵ０　Ｓｈｉｊｉｎ．ＳＨＡＮＧ　Ｊｉａｎｌｉ　（Ｘｉ’ａｌｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　ＡｒｃＭｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｘｉ’锄７１００５５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｍａｃｈｉｎｅ－ｍａｄｅ　ｓａｎｄ，ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｏｆ　Ｃ６０　ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ａｎｄ　ｕｓｅｄ　ｉｔ　ｉｎｔｏ　ｆｉｅｌｄ．Ｉｔ　ｉｓ　ｓｔａｔｅｄ　ｃｌｅａｒｌｙ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔ　ａｎｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｓｔｏｎｅ　ｐｏｗｄｅｒ　ｉｎ　ｍａｃｈｉｎｅ－ｍａｄｅ　ｓａｎｄ　ｉｓ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｄ，ｔｅｈｅ　印ｐ￣ｃａｉｆｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｅ—ｍａｄｅ　ｓｎｄ　ａｉｎ　ｈｅ　ｔｉｓｈ　ｐｈｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｏｆ　Ｃ６０　ｉｓ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅ　ｈｉｓｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｍａｃｈｉｎｅ—ｍａｄｅ　ｓａｎｄ；ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ印ｐｌｉｃａｌｉｏｎ　０前言　表１机制砂质量指标　Ｔａｂｌｅ　１　Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆｍａｃｈｉｎｅ－ａｄｅ　ｍｓａｎｄ　长久以来，河砂作为配制混凝土的细骨料被大　量使用，然而，随着现代混凝土建筑的大规模建设，　大量开采河砂必将造成很多植被的破坏。河砂无限　制的使用已不符合混凝土科学可持续发展的思路。　近几年，在很多地区都开始开发不同质地的细骨料　以满足混凝土的大量使用，尤其以机制砂的利用为　最多。但是，目前的使用情况主要是机制砂和河砂　混用配制低强度等级的混凝土较多，在高性能混凝　土中单独使用机制砂作为细骨料还很少。本文以节　约能源、充分利用资源为出发点，开展了用机制砂配　制Ｃ６０高性能混凝土的试验研究，并将此应用于工　程实践中，取得了良好的效果。　颗粒级配　鬻　（觑ｓ／ｋｓ）石雌　量　禁鑫言　曩　２．　２６ｓ。・ｓ２。　。．ｓ　９．。　作为混凝土的细骨料，机制砂与河砂相比，其质　量状况对混凝土的性能影响更大，必须严格控制。　因此，本试验对机制砂的颗粒级配、细度、石粉含量　及含泥量指标进行了分析并做了限定。　（１）颗粒级配和细度：机制砂颗粒尖角多、表面　粗糙，更加需要合理的级配以适于在大流动性泵送　混凝土中应用。按照ＪＧＪ５５—２ｏｏ０（普通混凝土配　合比设计规程》中对于配制高强混凝土和泵送混凝　土所用细骨料的要求，确定机制砂的颗粒级配符合　建筑用砂标准Ⅱ区级配，细度模数为２。６～３．０。　（２）石粉含量：机制砂在生产过程中，不可避免　地要产生一定量的石粉。据文献［１］介绍，当砂中　石粉含量低于５％时，混凝土和易性较差，主要表现　为泌水、粘聚性差、流动性差；砂中石粉含量在１５％　以上时，混凝土和易性虽能满足施工要求，但是混凝　土较粘稠，在搅拌和泵送过程中存在阻力大的问题；　只有砂中石粉含量在８％～ｌ２％之间时，混凝土和　易性较好，相应的初始坍落度和１　ｈ后坍落度值都比　较理想，能够满足施工需要。由此可知，石粉含量对　混凝土性能影响较大，在机制砂生产时应对石粉含　１　试验研究　１．１原材料的选择　１．１．１　机制砂　机制砂由太原某砂厂将石灰岩破碎、筛选、水洗　后制得，经检验，各项质量指标见表１。　收稿日期：２００７－０１－０５　作者简介：霍世金（１９７８一），男，山西朔州人，在读硕士研究生，助理　工程师，研究方向：环保型建筑材料。　Ｅ—ｍａｌｌ：ｘｕｅｙｕ０８１２＠１６３．ＣＯｌ　维普资讯 http://www.cqvip.com １６６　四川建筑科学研究　第３４卷　量提出一定要求。本试验基于此，将机制砂中的石　灰比为０．２９；通过改变掺合料对水泥的取代量，同　粉控制在９％。　（３）含泥量：机制砂中石粉颗粒虽然小于７５　ｐａｎ，与通常所说的砂中所含的泥不同，砂中所含的　泥对混凝土是有害的，它严重影响骨料与浆体之间　的粘结力，导致混凝土收缩增大，密实度降低，必须　严格控制其含量。根据ＧＢ／Ｔ１４６８４—２００１《建筑用　砂》标准中的规定，用亚甲蓝吸附值来判定机制砂　中含泥量的多少，由于亚甲蓝ＭＢ值直接影响到混　凝土的施工性能，故在机制砂生产中要求严格控制　泥土带人，本试验确定亚甲蓝ＭＢ值不应大于０．５　ｇ／ｋｇ。　１．１．２胶凝材料　（１）水泥选用太原狮头水泥厂生产的Ｐ．０４２．５　硅酸盐水泥，水泥与所选外加剂适应性良好，质量指　标见表２。　表２水泥质量指标　Ｔａｂｌｅ　２　Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ　注ｉ细度指８０　ｐａｎ筛筛余百分数。　（２）粉煤灰由太原一电厂生产，质量指标见表　３。　表３粉煤灰质量指标　Ｔａｂｌｅ　３　Ｑｕａｌｉｙｔ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｆｌｙ　ａｓｈ　细度　烧失量　需水量比　含水量　ｓ０３含量　丝　８．０　４，５　９５　Ｏ，２　Ｏ．８　注：细度指４５　ｐａｎ筛筛余百分数。　（３）粒化高炉矿渣粉为太原德龙矿粉有限公司　生产，质量指标见表４。　表４矿渣粉质量指标　Ｔａｂｌｅ　４　Ｑｕａｌｉｙｔ　ｏｆ　ｂｒｅｅｚｅ　密度　比表面积流动度含水量烧失量　ｓＯ３　氯离子活性指数／％　／（ｋｓ／ｍ　）／（ｍ２／ｋｇ）ｔｔ／％　／％　／％含量／％含重　％７　ｄ　２８　ｄ　２．８８　４７４　１００　０．１　ｌ，４０　Ｏ．０８　０＇００１５　７８，１　９６，３　１．１．３粗骨料　石灰岩碎石，５—２５　ｉｎｎ１连续粒级，堆积密度　１４８０　ｋｇ／ｍ　，压碎指标４．８％，针片状含量２．２％，含　泥量０．５％，泥块含量０．Ｏ％。　１．１，４减水剂　黄河外加剂厂产品，ＵＮＦ一３Ｂ，减水率２０％以　上，液体溶液，含固量４０％左右，Ｎａ　ｓＯ　含量较低。　１．１．５膨胀剂　ＵＥＡ硫铝酸钙类混凝土膨胀剂。　１．２配合比确定　结合已有河砂配制Ｃ６０混凝土的经验，选定水　时调整砂率得出４组配合比，见表５。　表５混凝土配合比　Ｔａｂｌｅ　５　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｍｉｘ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓ　１．３高性能混凝土拌合物及力学性能试验　按照上述配合比，根据ＧＢ／Ｔ５００８０—２００２（普　通混凝土拌合物性能试验方法标准》，进行了拌合　物的和易性测试，其结果见表６。　表６混凝土拌合物性能试验结果　Ｔａｂｌｅ　６　Ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ａｄｍｉｘｔｒｅ　同时，按照ＧＢ／Ｔ５００８１—２００２（普通混凝土力　学性能试验方法标准》，测试混凝土抗压强度，结果　如图１所示。　８０　姜６０　口７ｄ强度　圈２ｇｄ强度　嚣４ｏ　翼２ｏ　０　图１　混凝土力学性能试验结果　Ｆｉｇ．１　Ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｏｒ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　根据拌合物性能及力学性能试验结果，最终选　定配合比４为最佳配合比，并按该配合比重新配置　９组混凝土，观察和易性并测定其２８　ｄ抗压强度。　试验结果显示：混凝土和易性优良，２８　ｄ抗压强度　平均值为７４．５　ＭＰａ，强度最低值为７２．２　ＭＰａ。由此　可以确定，按该配合比可以配制强度等级为Ｃ６０且　拌合物性能优良的混凝土。　１．４高性能混凝土耐久性能试验　按所选定的最佳配合比配制混凝土进行耐久性　检验，依据ＧＢＪ８２—８５《普通混凝土长期性和耐久性　试验方法》，分别检测混凝土收缩性、抗冻性、抗渗　性和抗碳化性能。　（１）抗渗试验：将标准试件养护２８　ｄ后装至渗　透仪上，水压从０．１　Ｎ／ｍｍ　开始，每隔８ｈ增加水压　０．１　Ｎ／ｍｍ　，一直加压至２．０　Ｎ／ｍｍ　，６个试件表面　均未发现渗水，可见混凝土抗渗等级高于Ｐ１　８。　维普资讯 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霍世金，等：机制砂配制Ｃ６０高性能混凝土试验研究及工程应用　１６７　将该抗渗试件从渗透仪取下，将试件放在压力　机上，沿纵断面将试件劈成两半。用墨汁描出水痕，　并记下每个试件渗水的最高值和最低值，见表７。　表７混凝土渗水深度试验结果　Ｔａｂｌｅ　７　Ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｏｒ　ｃｒｅｅｐ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　２　工程应用　太原市某高层建筑底层柱设计使用Ｃ６０混凝　土，要求泵送施工。由太原某搅拌站供应商品混凝　土。上述配合比成功应用于该工程当中。　２．１　混凝土生产　试件编号　１　２　３　４　５　６　渗水高度／ｍｍ　最高值　最低值２　０　４　１　２　１　３　１　３　０　２　０　从试验结果中，发现试件渗水高度很小，而且没　有出现局部渗水高度很大的现象，证实该混凝土密　混凝土生产所用材料均与前述１．１中所选材料　致，配合比采用试验研究中所确定的４　最佳配合　比；除膨胀剂外，其他原材料的计量和上料均由搅拌　站输入单方配料量及相关参数后进行自动控制，膨　一实性很好。　胀剂采用人工称量的方式投料；投料顺序采用一次　（２）抗冻试验：制作１００　ｍＩｎ　ｘ　１００　ｍＩｎ　ｘ　１００　ｍＩｎ　投料法；考虑到该配料中外加剂和掺合料掺人量较　立方体试件，养护至２８　ｄ，按ＧＢＪ８２—８５中慢冻法　大，故延长搅拌时间为２　ｍｉｎ。　混凝土抗冻性能试验的步骤进行冻融试验。混凝土　２．２混凝土泵送及养护　试件在冻融循环２００次后称重，然后进行抗压强度　现场测得混凝土坍落度为１９０　ｍＩｎ，扩展度为　试验，试验结果见表８。　５１５　ｍｍ，观察和易性好，适宜于泵送。混凝土浇筑　表８混凝土抗冻试验结果　成型后，７　ｄ拆除了模板，外形光滑，然后喷水养护　Ｔａｂｌｅ　８　Ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｓｔ　ｆｏｒ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｃｏｕｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ　ｆｒｅｅｚｅ　至１４　ｄ。　抗压强度／ＭＰａ　强度损失率　重量／ｋｇ　重量损失率　２．３强度检测　对比试件２００次冻融试件　／％　冻融前冻融后　／％　工程使用混凝土２３０　ｍ３，实验室和施工现场分　７３．４　６３．１　１４．０　２．４０８　２．３６５　１．８　别留置３组试块；实验室在标准养护条件下测定其　试验结果显示，该混凝土强度损失率小于　２８　ｄ抗压强度；施工现场在大气中放置（喷水养　２５％，重量损失率小于５％，故混凝土抗冻等级可以　护），测定２８　ｄ抗压强度，测试结果见表９。　表９混凝土抗压强度检测结果　达到Ｆ２００。　Ｔａｂｌｅ　９　Ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｏｒ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　（３）收缩试验：制作１００　ｍＩｎ　ｘ　１００　ｍＩｎ　ｘ５１５　ｍＩｎ　的棱柱体试件，标准养护３　ｄ后，测定其初始长度，　此后将试件放置在室温环境下，分别测定了７　ｄ，１４　ｄ，２８　ｄ和６０　ｄ的收缩值，结果见图２（图中对比样　收缩值为河砂配制Ｃ６０混凝土的经验值）。从试验　结果发现，与河砂配制的Ｃ６０混凝土比较，机制砂　在此次工程应用中，由机制砂作为细骨料配制　配制的Ｃ６０混凝土虽然早期收缩略有增大，但后期　了Ｃ６０高性能混凝土，生产工艺与普通混凝土基本　一缓慢，与河砂混凝土收缩率相当。　致，操作流程方便，施工过程按普通混凝土泵送施　工即可完成，充分说明机制砂取代河砂在工程中的　应用简单易行。　３　结　论　（１）机制砂中石粉含量为９％时，将１５％～　２０％粉煤灰和２０％一２５％矿渣粉复合等量取代水　泥，均能配制得到拌合物性能良好且强度等级为　Ｃ６０的泵送高性能混凝土。　图２混凝土收缩试验结果　（２）控制机制砂质量指标，选用合适的原材料　Ｆｉｇ．２　Ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｏｒ　ｃｏｎｔｒａｃｔｉｖｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　并掺人适当的外加剂，机制砂可以取代河砂单独配　（４）碳化试验：将１００　ｍＩｎ　ｘ　１００　ｍＩｎ　ｘ　１００　ｍＩｎ　制Ｃ６０高性能混凝土。　的立方体试件放置于大气中，分别在３　ｄ，７　ｄ，１４　ｄ　和２８　ｄ时劈开，将浓度为１％的酚酞酒精溶液喷于　参考文献：　表面。马上出现红色。所测各龄期试件均未碳化。　［１］于鸣新，等．机制砂在预拌泵送混凝土中应用的探讨［Ｊ］．混凝　通过试验发现，该混凝土耐久性的各项指标优　土，２００５，（７）．　良，可以作为高性能混凝土应用于抗渗、抗冻、抗碳　［２］吴中伟，廉慧珍．高性能混凝土［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，　１９９９．　化等工程中。