机制砂在高标号混凝土中的应用

机制砂在高标号混凝土中的应用

来源：中国混凝土咨询网添加人：qlj1423 添加时间：2008-3-10 12:16:35

怀新高速公路是国道主干线上海至瑞丽的一段,为典型的山区高速公路。当地的天然河砂比较少,且含泥量比较大,级配差,不能用于高标号混凝土;在桥梁上部构造的施工中只能采用离工地100多km的溆浦砂(优质天然河砂) ,但溆浦砂的运距远,单价高,且供应紧张。为了保证工程质量,降低工程造价,总监办通过对当地石材的调查分析,使用专门的制砂设备,调整筛网和控制粉尘含量,经过砂的常规试验,发现其级配和细度模数等指标能够达到设计和规范要求。于是总监办就机制砂在高标号混凝土中的使用情况,组织17 标(湖南省路桥公司) 、18标(中铁一局)分别做了一片试验梁,下面以18标长乐坪舞水河大桥的试验结果为依据,对机制砂的一般性能,配合比选定以及机制砂与溆浦砂的应用情况的对比进行简要叙述。

1 试验过程

1. 1 机制砂的一般性能

用于生产机制砂的母材为灰质板岩,岩石的层理较明显,通过试验确定其强度在40～80MPa。

通过对机制砂进行一些常规的试验,得出其基本技术性能为: 容重: 1 510 kg/m3 , 表观密度:2. 570 kg/m3 ,空隙率: 42%。筛分试验结果见表1。计算其细度模数: M x = ( A2 + A3 + A4 + A5 +

A6 - 5A1 ) /100 - A1 = 2. 94,试验结果为中砂。

1. 2 试验梁浇注

1. 2. 1 混凝土配合比的选取

试验梁板为30 m T 梁, 混凝土设计强度为40MPa, C40混凝土配合比中采用的原材料,水泥为“韶峰”牌P. O42. 5水泥,砂为新鑫砂场生产的石粉(机制砂中0. 16 mm以下成分)含量不同的机制砂,碎石为洞坡碎石,水为洁净用水,外掺剂为“宏远”牌HF - 2型高速减水剂(水剂) ,掺量为2. 0%。同时考虑到机制砂中石粉含量的不同,也为确定最佳的石粉含量,分别计算出采用石粉含量为2%、4%、8%、12%的C40混凝土配合比。在进行多次混凝土配合比试验的情况下,决定采用如下配合比(见表2)进行浇筑。

1. 2. 2 试验过程

混凝土浇筑当天天气晴朗,气温均为18 ℃～25℃,浇筑时间从下午15时到21时结束,浇筑采用拌合机拌合后(搅拌时间为2 min左右) ,用专用车运输,龙门吊提升打灰, 在浇筑过程中, 选取一片30 m T梁,将分4段分别采用石粉含量不同的混凝土进行浇注,并对不同石粉含量的混凝土在同等用水量的情况下分别进行了塌落度等试验,其结果见表3。

从表3中可以看出,石粉含量越大,混凝土的和易性就越好。根据以上试验结果得出机制砂石粉含量与混凝土塌落度关系图(图1) 。从图1 可以得出: 石粉含量越大,混凝土塌落度值越大。

1. 2. 3 结果分析

试验梁板拆模后,按规范要求进行了养护,养护一段时间对该试验梁分别进行了外观检查和强度试验。

外观检查情况: 石粉含量4%、8%的混凝土颜色基本一样, 2%的混凝土颜色较浅, 12%的混凝土颜色较深,对各种石粉含量1 m2 气泡进行了检验,石粉含量

从2%到12% ,气泡个数依次为510、398、420、504个/m2。

同时对所取试件按规范要求进行养护后,对不同含量的试件分别进行了7 d、28 d强度试验。试验结果见表4。

由以上试验结果可以看出: 机制砂混凝土的强度与机制砂中石粉含量有着密切的关系,石粉含量在一定范围内( 2% ～4% ) , 随着石粉含量的增加,混凝

土的强度增加; 同时石粉含量的多少也直接影响混凝土的外观质量,石粉含量在一定的用量范围内,随着石粉含量的增加,混凝土的外观质量越好。

通过综合比较,为让机制砂混凝土达到内实外美的结果,最终选定了机制砂的石粉含量为4%～8%。

1. 2. 4 机制砂混凝土与溆浦砂和当地砂混凝土的性能比较

为了进一步了解机制砂混凝土的性能,在同配合比的情况下,分别采用机制砂和溆浦砂拌制混凝土进行对比试验,试验结果见表5。

从表5可以看出用石粉含量4%的机制砂,强度比溆浦砂提高了4. 7MPa,气泡多27个/m2。

2 机制砂在高标号混凝土中的应用

2. 1 强度情况

通过多次试验比较,发现在采用相同比例细集料的情况下,用机制砂浇筑的混凝土比溆铺砂混凝土的强度要高5MPa左右。所以从内在质量的角度考虑,采用机制砂对混凝土的强度更为有利。

2. 2 外观质量情况

由于机制砂拌制的混凝土的和易性相对较差,与河砂拌制的混凝土比较,机制砂混凝土的性能相对较差,虽然通过试验比较,外观质量相对差不多,但外观质量不是很稳定。且发现在墩柱盖梁C30混凝土中,发现外观质量相对较差,而在C40预制梁混凝土中,外观质量相对较好,在C50预制梁混凝土中,外观质量很好。由此可见,用机制砂拌制的混凝土,随着水泥用量的增加,外观质量越好。

为了达到外表的效果,主要从2方面入手:

1) 延长混凝土的拌和时间,在用溆浦砂时拌和时间一般为2 min。由于机制砂不象天然河砂那样光圆,所以作了拌和时间的逐步加长试验,观察混凝土的性能(见表6) 。

根据以上情况,最终确定拌和时间为2. 5 ～3 min。

2) 找到最佳振捣方案。T梁施工有附着式振动器振捣,振捣器最开始5 min开5次,每次30 s,发现外观质量不是很好,经过多次反复的试验,结果见表7。

根据以上数据结合T梁外观的情况,最终确定5 min振捣7次,这样T梁的外观质量也得到了较好的控制。

2. 3 针对存在的问题采取的措施

为进一步保证机制砂混凝土的外观质量,通过不断的摸索总结和现场试验,得出以下改进措施:

1) 适当延长混凝土的搅拌时间,增强混凝土的和易性。

2) 适当延长混凝土的捣固时间,如果有附着式振捣设备,最好借助它,以增强混凝土的外表光洁度,减少表面气泡。

3) 缩短混凝土的运输距离,防止混凝土离析。

4) 加强机制砂级配的抽检频率,进一步保证机制砂的质量。

5) 如有可能,应在混凝土中适当加入粉煤灰,这样更加能够保证混凝土的外观质量。