全机制砂预拌混凝土的研究
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
对于目前重庆预拌混凝土普遍使用的混合砂（细度模数 2.8），从图 2 中可以看出，混合砂的级配曲线 ( 粗线条 ) 大部分 落入级配 2 区的范围，但在 0.15mm 粒级，混合砂的级配曲线 则超出 2 区砂的下限范围，说明混合砂在小于 0.15mm 粒级的 颗粒太多，这是由于重庆地区的特细砂的颗粒太细且分布集中。
图 9 石粉含量对强度的影响
4 全机制砂混凝土的性能
以 C40 混凝土的配合比作为基准（配合比见表 3，配制材 料技术参数见表 4），从混凝土的工作性、力学性能、收缩性能、
强度 等级
C40
砂率 （%）
40
水来自百度文库 （kg/m3）
293
表 3 全机制混凝土的配合比
机制砂 （kg/m3）
711
碎石 5-20mm
样品机制砂表观密度在 2600 ～ 2730kg/m3 的范围，与天 然砂的表观密度相当 ( 长江砂的表观密度为 2600 kg/m3，岳阳 砂的表观密度为 2720 kg/m3)。
机制砂的压碎值绝大部分样品都高于岳阳砂，反映了其砂 粒坚固性不如天然砂，这与母岩强度有关，还可能与机制砂在 生产过程中经受轧制创伤有关。 2.3 堆积密度和空隙率
Research on ready-mix concrete used artificial sand
Duan Ruibin1, Shi Congli2,Song Kaiwei2 (1.Guangdong Overseas Construction Group Company Ltd 510620, 2.Chongqing Research Institute of Building Science, Chongqing 400015)
2010 年第 4 期
商品混凝土 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete
研究探索
见图 6 和图 7。 图 6 样品 X 的级配曲线
表 2 胶凝材料用量对机制砂混凝土可泵性的影响
胶凝材料总量 (kg) 340 360 380 400
坍落度 (mm) 195 200 215 220
因此， 可以通 过 适当提高机制砂的石粉 含 量 来 改善 机制 砂混凝土的工作性，石粉含量应大于 5%，以石粉含量 7% 最佳， 但不应超过 10%。
图 7 样品 Y 的级配曲线
表 1 不同级配的机制砂混凝土的性能
砂样
细度 模数
砂率 (%)
坍落度 (mm)
粘聚性
强度 (MPa) 7d 28d
Y 样 3.4 41
试验测定了水泥浆量一定的情况下，不同砂率的机制砂混 凝土的工作性和抗压强度，结果见图 4 和图 5，可以看出随着 砂率的增大，机制砂混凝土 7d 抗压强度基本保持在 30MPa 左 右，28d 强度保持在 37.0MPa 左右，说明水灰比一定的情况下， 砂率对机制砂混凝土的强度影响不大。但是对于混凝土的工 作性，就存在一个最佳砂率范围，即砂率在 37% ～ 43% 之间 工作性较好。
图 3 机制砂的颗粒分布范围
对于机制砂，采集样品的颗粒分布见图 3( 实线为样品机 制砂的颗粒分布范围，虚线为级配 2 区砂的分布范围 )，可以 发现机制砂的颗粒分布范围两头低、中间凸起呈弓型，说明机 制砂的颗粒分布是两头多中间少，即粗颗粒 (2.36mm 以上 ) 和 细颗粒 (0.15mm 以下 ) 较多，中间颗粒 ( 尤其是 1.18 ～ 0.3mm 之间 ) 较少。因此，机制砂的级配差，无法满足《建筑用砂》 中级配 2 区的技术指标，如果按现行配制参数生产全机制砂 混凝土和易性会不好，易于离析泌水，难以满足泵送混凝土要 求。 2.5 石粉含量
粘聚性 差 差
良好 良好
保水性 泌水
轻微泌水 良好 良好
可泵性 难 难 可泵 可泵
凝土的粘聚性和保水性较差，难以满足泵送要求。因此，为了 满足混凝土的可泵性，机制砂混凝土的胶凝材料总量不应小于 380kg/m3。 3.4 石粉含量
图 8 和图 9 的结果显示，随着机制砂中石粉含量的增加， 当石粉含量大于 5% 时，机制砂混凝土的工作性和力学性能有 明显的提高，尤其是当石粉含量达到 7% 时，工作性能和强度 达到最佳，当石粉含量超过 10% 时，混凝土的坍落度明显下降， 由于混凝土中粉体含量过多，导致浆体中自由水量过少，混凝 土拌和物和易性下降。
Abstrac:With the growing shortage of natural sand resources in Chongqing region, it is imperative that mixing concrete completely use artificial sand instead of natural sand. This paper analyzed basic properties of artificial sand in Chongqing region, discussed proportioning parameters of artificial sand concrete experimental researched performance of artificial sand concrete. The result showed that shrinkage of artificial sand concrete was near that of natural medium sand concrete, and mechanical properties, impermeability and of artificial sand concrete were better than natural medium sand concrete. Keywords:artificial sand; ready-mix concrete; parameters of mix proportion; performance
凯威机制砂 珞璜原状粉煤灰 拉法基水泥 P·O42.5R
含水率 (%) 0 1 6 1
表 4 机制砂混凝土配制所用原材料技术参数
含粉量 (%)
细度模数
筛余量 (%)
1
机制砂的级配不如中砂，要保证混凝土的和易性，具备可 泵送的性能，就必须使用更多的胶凝材料来填充空隙，润滑砂 石，对于低强度等级的混凝土，由于水泥用量少，胶凝材料总 量偏少，因此，机制砂混凝土的胶凝材料应满足一个最低掺量， 才使其具备较好的可泵性能。表 2 的数据显示，当机制砂混 凝土的胶凝材料用量（包括粉煤灰用量）小于 380kg/m3 时，混
最小值为 2.0%，平均值为 7.0%，其中，80 % 样品的石粉含量 分布在 5.0% ～10% 之间。
3 全机制砂混凝土的配制参数
由于机制砂具 有不同于 天然 砂 和 混 合砂的特 性， 其 配比 参数也肯定与天然砂和混合砂不同。因此，本节通过讨论混凝 土的主要配比参数对混凝土性能的影响，找出机制砂混凝土的 配比参数的最佳范围。 3.1 砂率
2 机制砂的基本特性
试验采集了重庆市内不同砂石厂生产的 200 组机制砂样 品，然后对这些试样进行了物理性能测试和统计分析，并与天 然砂的物理性质进行对比，以此考察重庆地区机制砂的基本特 性。
2.1 颗粒形貌
由于机制砂是岩石经机械破碎而成，没有磨蚀过程，所以 颗粒表面粗糙、棱角尖锐、形状不规则，还含有不少针片状颗粒， 颗粒之间相互咬合，使得配制的混凝土的流动阻力增大。因此， 机制砂的颗粒形貌特点不利于改善混凝土的工作性，但能够提 高混凝土的力学性能。 2.2 表观密度与压碎值指标
样品机制砂的紧密堆积密度在 1340 ～ 1520 kg/m3 之间， 高于长江砂（1260 kg/m3）和渠河砂（1290 kg/m3）；紧密堆积 的空隙率小于长江砂和渠河砂。这是由于石粉能填充颗粒空隙， 增加机制砂的紧密堆积密度。 2.4 细度模数与级配
机制砂的细度模数的分布在 2.4 ～3.9 的范围，其中 70% 样品的细度模数分布在 3.1 以上，属于中粗砂范畴。
国标《建筑用砂》GB/T 14684-2001 将砂的级配划分为 3
·39·
研究探索
商品混凝土 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete
2010 年第 4 期
个级配区，其中级配处于 2 区的砂适宜于生产大流动性的泵送 混凝土。对于质量优良的天然中砂的各粒级级配基本在级配 2 区标准值的上下限范围内，如岳阳砂 ( 细度模数 3.0 级配曲线 见图 1)，图 1 中岳阳砂的级配曲线 ( 粗线条 ) 完全落入级配 2 区的范围内 ( 细线条 )，说明岳阳砂的级配良好。
1066
用水量 （kg/m3）
185
粉煤灰 （kg/m3）
60
矿渣粉 （kg/m3）
87
外加剂 （kg/m3）
7.98
·41·
研究探索
商品混凝土 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete
2010 年第 4 期
材料名称 5 ～ 10mm 碎石 10 ～ 20mm 碎石
1 引言
随着预拌混凝土的推广和基础设施建设规模的扩大，预 拌混凝土的使用量迅速增加，重庆地区 2008 年预拌混凝土的 年产量接近 2000 万 m3，导致天然河砂的需求量非常巨大。与 此同时，随着逐年的开采，重庆地区的河砂资源日益短缺，甚 至有时会出现无砂可用的状况，使得混凝土用砂供需矛盾十分 突出。因此，应用机制砂完全替代天然河砂来生产预拌混凝土， 势在必行。
X 样 2.8
200
拌合料石子堆 积，粘聚性差
30.1 36.9
220
拌合料质地均 匀，粘聚性好
30.2 37.2
图 8 石粉含量对坍落度的影响
结 果 表 明， 机 制 砂 通 过 降 低 细 度 模 数可以改善 其 级 配， 而且达到中砂范畴的机制砂的级配接近级配 2 区的要求。此外， 对比两种样品砂拌制的混凝土（见表 1），可以发现，在同水灰 比的条件下，细度模数和级配对混凝土的强度影响不大 ；但对 混凝土的坍落度和和易性影响很大。因此，机制砂的细度模 数宜控制在中砂范围。 3.3 胶凝材料用量
由于机制砂表面粗糙，棱角多，且石粉含量普遍较高，从 而导致机制砂混凝土和易性较易出现极端情况。砂率稍小，就 容易出现离析泌水现象，砂率偏大时则表现为粘性过大，流动 性显著降低，因此，砂率的选择对机制砂混凝土的重要性显得 尤为重要。
图 1 岳阳砂的级配曲线
图 2 混合砂的级配曲线
图 4 砂率对混凝土坍落度的影响
统计分析结果显示，机制砂的石粉含量最大值为 14.8%，
图 5 砂率对混凝土强度的影响
3.2 级配与细度模数 试验采用同一种石灰石岩石破碎成两种不同细度模数的
机制砂（样品 X 和样品 Y），其中样品 X 的细度模数为 2.8，属 于中砂，样品 Y 的细度模数为 3.4，属于粗砂，二者的级配曲线
·40·
但是，目前全机制砂混凝土的概念尚未正式提出，缺乏 相应的设计理念与相关规范，对一些配制全机制砂混凝土的敏 感参数 ( 级配、石粉含量、砂率等 ) 缺少系统性的研究。同时， 对全机制砂混凝土的各项性能，我们也知之甚少。因此，本文 以重庆地区机制砂的特性为切入点，根据机制砂的基本特性， 探讨了全机制砂混凝土的配制参数，并采用与天然中砂对比的 试验方法研究了全机制砂混凝土的力学性能和耐久性能。
2010 年第 4 期
商品混凝土 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete
研究探索
全机制砂预拌混凝土的研究
段瑞斌 1，石从黎 2，宋开伟 2 (1. 广东海外建设集团有限公司，广东 广州 510620，2. 重庆市建筑科学研究院，重庆 400015)
[ 摘要 ] 随着重庆地区天然砂资源日益短缺，采用机制砂完全代替天然砂配制混凝土势在必行，本文分析了重庆地区机制砂的基 本性质，探讨了机制砂混凝土的配比参数，试验研究了全机制砂混凝土的性能。结果表明 ：机制砂混凝土的收缩率与天然中砂混 凝土相差不大，力学性能、抗渗性和抗碳化性能均优于天然中砂混凝土。 [ 关键词 ] 机制砂 ；预拌混凝土 ；配合比参数 ；性能
图 9 石粉含量对强度的影响
4 全机制砂混凝土的性能
以 C40 混凝土的配合比作为基准（配合比见表 3，配制材 料技术参数见表 4），从混凝土的工作性、力学性能、收缩性能、
强度 等级
C40
砂率 （%）
40
水来自百度文库 （kg/m3）
293
表 3 全机制混凝土的配合比
机制砂 （kg/m3）
711
碎石 5-20mm
样品机制砂表观密度在 2600 ～ 2730kg/m3 的范围，与天 然砂的表观密度相当 ( 长江砂的表观密度为 2600 kg/m3，岳阳 砂的表观密度为 2720 kg/m3)。
机制砂的压碎值绝大部分样品都高于岳阳砂，反映了其砂 粒坚固性不如天然砂，这与母岩强度有关，还可能与机制砂在 生产过程中经受轧制创伤有关。 2.3 堆积密度和空隙率
Research on ready-mix concrete used artificial sand
Duan Ruibin1, Shi Congli2,Song Kaiwei2 (1.Guangdong Overseas Construction Group Company Ltd 510620, 2.Chongqing Research Institute of Building Science, Chongqing 400015)
2010 年第 4 期
商品混凝土 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete
研究探索
见图 6 和图 7。 图 6 样品 X 的级配曲线
表 2 胶凝材料用量对机制砂混凝土可泵性的影响
胶凝材料总量 (kg) 340 360 380 400
坍落度 (mm) 195 200 215 220
因此， 可以通 过 适当提高机制砂的石粉 含 量 来 改善 机制 砂混凝土的工作性，石粉含量应大于 5%，以石粉含量 7% 最佳， 但不应超过 10%。
图 7 样品 Y 的级配曲线
表 1 不同级配的机制砂混凝土的性能
砂样
细度 模数
砂率 (%)
坍落度 (mm)
粘聚性
强度 (MPa) 7d 28d
Y 样 3.4 41
试验测定了水泥浆量一定的情况下，不同砂率的机制砂混 凝土的工作性和抗压强度，结果见图 4 和图 5，可以看出随着 砂率的增大，机制砂混凝土 7d 抗压强度基本保持在 30MPa 左 右，28d 强度保持在 37.0MPa 左右，说明水灰比一定的情况下， 砂率对机制砂混凝土的强度影响不大。但是对于混凝土的工 作性，就存在一个最佳砂率范围，即砂率在 37% ～ 43% 之间 工作性较好。
图 3 机制砂的颗粒分布范围
对于机制砂，采集样品的颗粒分布见图 3( 实线为样品机 制砂的颗粒分布范围，虚线为级配 2 区砂的分布范围 )，可以 发现机制砂的颗粒分布范围两头低、中间凸起呈弓型，说明机 制砂的颗粒分布是两头多中间少，即粗颗粒 (2.36mm 以上 ) 和 细颗粒 (0.15mm 以下 ) 较多，中间颗粒 ( 尤其是 1.18 ～ 0.3mm 之间 ) 较少。因此，机制砂的级配差，无法满足《建筑用砂》 中级配 2 区的技术指标，如果按现行配制参数生产全机制砂 混凝土和易性会不好，易于离析泌水，难以满足泵送混凝土要 求。 2.5 石粉含量
粘聚性 差 差
良好 良好
保水性 泌水
轻微泌水 良好 良好
可泵性 难 难 可泵 可泵
凝土的粘聚性和保水性较差，难以满足泵送要求。因此，为了 满足混凝土的可泵性，机制砂混凝土的胶凝材料总量不应小于 380kg/m3。 3.4 石粉含量
图 8 和图 9 的结果显示，随着机制砂中石粉含量的增加， 当石粉含量大于 5% 时，机制砂混凝土的工作性和力学性能有 明显的提高，尤其是当石粉含量达到 7% 时，工作性能和强度 达到最佳，当石粉含量超过 10% 时，混凝土的坍落度明显下降， 由于混凝土中粉体含量过多，导致浆体中自由水量过少，混凝 土拌和物和易性下降。
Abstrac:With the growing shortage of natural sand resources in Chongqing region, it is imperative that mixing concrete completely use artificial sand instead of natural sand. This paper analyzed basic properties of artificial sand in Chongqing region, discussed proportioning parameters of artificial sand concrete experimental researched performance of artificial sand concrete. The result showed that shrinkage of artificial sand concrete was near that of natural medium sand concrete, and mechanical properties, impermeability and of artificial sand concrete were better than natural medium sand concrete. Keywords:artificial sand; ready-mix concrete; parameters of mix proportion; performance
凯威机制砂 珞璜原状粉煤灰 拉法基水泥 P·O42.5R
含水率 (%) 0 1 6 1
表 4 机制砂混凝土配制所用原材料技术参数
含粉量 (%)
细度模数
筛余量 (%)
1
机制砂的级配不如中砂，要保证混凝土的和易性，具备可 泵送的性能，就必须使用更多的胶凝材料来填充空隙，润滑砂 石，对于低强度等级的混凝土，由于水泥用量少，胶凝材料总 量偏少，因此，机制砂混凝土的胶凝材料应满足一个最低掺量， 才使其具备较好的可泵性能。表 2 的数据显示，当机制砂混 凝土的胶凝材料用量（包括粉煤灰用量）小于 380kg/m3 时，混
最小值为 2.0%，平均值为 7.0%，其中，80 % 样品的石粉含量 分布在 5.0% ～10% 之间。
3 全机制砂混凝土的配制参数
由于机制砂具 有不同于 天然 砂 和 混 合砂的特 性， 其 配比 参数也肯定与天然砂和混合砂不同。因此，本节通过讨论混凝 土的主要配比参数对混凝土性能的影响，找出机制砂混凝土的 配比参数的最佳范围。 3.1 砂率
2 机制砂的基本特性
试验采集了重庆市内不同砂石厂生产的 200 组机制砂样 品，然后对这些试样进行了物理性能测试和统计分析，并与天 然砂的物理性质进行对比，以此考察重庆地区机制砂的基本特 性。
2.1 颗粒形貌
由于机制砂是岩石经机械破碎而成，没有磨蚀过程，所以 颗粒表面粗糙、棱角尖锐、形状不规则，还含有不少针片状颗粒， 颗粒之间相互咬合，使得配制的混凝土的流动阻力增大。因此， 机制砂的颗粒形貌特点不利于改善混凝土的工作性，但能够提 高混凝土的力学性能。 2.2 表观密度与压碎值指标
样品机制砂的紧密堆积密度在 1340 ～ 1520 kg/m3 之间， 高于长江砂（1260 kg/m3）和渠河砂（1290 kg/m3）；紧密堆积 的空隙率小于长江砂和渠河砂。这是由于石粉能填充颗粒空隙， 增加机制砂的紧密堆积密度。 2.4 细度模数与级配
机制砂的细度模数的分布在 2.4 ～3.9 的范围，其中 70% 样品的细度模数分布在 3.1 以上，属于中粗砂范畴。
国标《建筑用砂》GB/T 14684-2001 将砂的级配划分为 3
·39·
研究探索
商品混凝土 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete
2010 年第 4 期
个级配区，其中级配处于 2 区的砂适宜于生产大流动性的泵送 混凝土。对于质量优良的天然中砂的各粒级级配基本在级配 2 区标准值的上下限范围内，如岳阳砂 ( 细度模数 3.0 级配曲线 见图 1)，图 1 中岳阳砂的级配曲线 ( 粗线条 ) 完全落入级配 2 区的范围内 ( 细线条 )，说明岳阳砂的级配良好。
1066
用水量 （kg/m3）
185
粉煤灰 （kg/m3）
60
矿渣粉 （kg/m3）
87
外加剂 （kg/m3）
7.98
·41·
研究探索
商品混凝土 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete
2010 年第 4 期
材料名称 5 ～ 10mm 碎石 10 ～ 20mm 碎石
1 引言
随着预拌混凝土的推广和基础设施建设规模的扩大，预 拌混凝土的使用量迅速增加，重庆地区 2008 年预拌混凝土的 年产量接近 2000 万 m3，导致天然河砂的需求量非常巨大。与 此同时，随着逐年的开采，重庆地区的河砂资源日益短缺，甚 至有时会出现无砂可用的状况，使得混凝土用砂供需矛盾十分 突出。因此，应用机制砂完全替代天然河砂来生产预拌混凝土， 势在必行。
X 样 2.8
200
拌合料石子堆 积，粘聚性差
30.1 36.9
220
拌合料质地均 匀，粘聚性好
30.2 37.2
图 8 石粉含量对坍落度的影响
结 果 表 明， 机 制 砂 通 过 降 低 细 度 模 数可以改善 其 级 配， 而且达到中砂范畴的机制砂的级配接近级配 2 区的要求。此外， 对比两种样品砂拌制的混凝土（见表 1），可以发现，在同水灰 比的条件下，细度模数和级配对混凝土的强度影响不大 ；但对 混凝土的坍落度和和易性影响很大。因此，机制砂的细度模 数宜控制在中砂范围。 3.3 胶凝材料用量
由于机制砂表面粗糙，棱角多，且石粉含量普遍较高，从 而导致机制砂混凝土和易性较易出现极端情况。砂率稍小，就 容易出现离析泌水现象，砂率偏大时则表现为粘性过大，流动 性显著降低，因此，砂率的选择对机制砂混凝土的重要性显得 尤为重要。
图 1 岳阳砂的级配曲线
图 2 混合砂的级配曲线
图 4 砂率对混凝土坍落度的影响
统计分析结果显示，机制砂的石粉含量最大值为 14.8%，
图 5 砂率对混凝土强度的影响
3.2 级配与细度模数 试验采用同一种石灰石岩石破碎成两种不同细度模数的
机制砂（样品 X 和样品 Y），其中样品 X 的细度模数为 2.8，属 于中砂，样品 Y 的细度模数为 3.4，属于粗砂，二者的级配曲线
·40·
但是，目前全机制砂混凝土的概念尚未正式提出，缺乏 相应的设计理念与相关规范，对一些配制全机制砂混凝土的敏 感参数 ( 级配、石粉含量、砂率等 ) 缺少系统性的研究。同时， 对全机制砂混凝土的各项性能，我们也知之甚少。因此，本文 以重庆地区机制砂的特性为切入点，根据机制砂的基本特性， 探讨了全机制砂混凝土的配制参数，并采用与天然中砂对比的 试验方法研究了全机制砂混凝土的力学性能和耐久性能。
2010 年第 4 期
商品混凝土 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete
研究探索
全机制砂预拌混凝土的研究
段瑞斌 1，石从黎 2，宋开伟 2 (1. 广东海外建设集团有限公司，广东 广州 510620，2. 重庆市建筑科学研究院，重庆 400015)
[ 摘要 ] 随着重庆地区天然砂资源日益短缺，采用机制砂完全代替天然砂配制混凝土势在必行，本文分析了重庆地区机制砂的基 本性质，探讨了机制砂混凝土的配比参数，试验研究了全机制砂混凝土的性能。结果表明 ：机制砂混凝土的收缩率与天然中砂混 凝土相差不大，力学性能、抗渗性和抗碳化性能均优于天然中砂混凝土。 [ 关键词 ] 机制砂 ；预拌混凝土 ；配合比参数 ；性能