細(xì)骨料種類對(duì)C30混凝土性能的影響研究

0引言混凝土價(jià)格低廉、性能優(yōu)良、原材料豐富易得，是當(dāng)代用量最多、最普遍、最重要的土木工程材料之一。從組成上看，骨料占混凝土總量的70%～80%，其中，細(xì)骨料不僅占有較大比例，而且對(duì)新拌混凝土工作性和硬化后混凝土綜合物理力學(xué)性能與耐久性有重要影響。一般配制混凝土選用天然河砂作細(xì)骨料，并以優(yōu)先選用中粗砂、就地取材、盡可能降低混凝土生產(chǎn)成本為基本原則。天然砂資源是一種地方資源，短時(shí)間內(nèi)不可再生且不適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸。隨著土木工程建設(shè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)砂石開采行業(yè)及其它建材行業(yè)的需求日益增加，近年來，我國不少地區(qū)出現(xiàn)天然砂資源逐步短缺，甚至無天然砂可用的狀況，混凝土用砂供需矛盾日益突出，砂的價(jià)格亦越來越高，供不應(yīng)求的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，影響了工程建設(shè)的進(jìn)展，推行應(yīng)用機(jī)制砂配置混凝土已經(jīng)勢(shì)在必行。針對(duì)天然中砂匱乏的現(xiàn)象，本文通過天然細(xì)砂與機(jī)制砂混合，討論細(xì)骨料種類對(duì)C30混凝土性能的影響。1材料與方法1.1主要原材料水泥：由華潤水泥（龍巖曹溪）有限公司生產(chǎn)的P·O42.5級(jí)水泥，其主要性能見表1。

外加劑：選用龍海市富敏混凝土外加劑有限公司生產(chǎn)的FM-Ⅲ緩凝高效建水劑，減水率為21%，收縮率比（28d）為65%。粗骨料：由馬坑石場(chǎng)生產(chǎn)的5～31.5mm花崗巖碎石。其性能如下：含泥量為0.8%，泥塊含量為0，針片狀含量為11%，壓碎指標(biāo)為9.8%，表觀密度為2630kg/m3，松散堆積密度為1470kg/m3，孔隙率為44%。細(xì)骨料：天然中砂(S1)和天然細(xì)砂(S2)，其性能見表2和表3；機(jī)制砂(S3)，產(chǎn)地龍巖，其性能見表4。機(jī)制砂與天然細(xì)砂按3種比例混合后，其顆粒級(jí)配與細(xì)度模數(shù)結(jié)果見表5。1.2試驗(yàn)方法針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍的C30混凝土進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)所配混凝土的坍落度控制在180～220mm間，通過計(jì)算，確定采用的混凝土配合比為：水∶水泥∶砂∶石∶外加劑=0.44∶1.00∶2.13∶2.83∶0.022，討論細(xì)骨料種類對(duì)C30混凝土工作性能、力學(xué)性能和收縮性能的影響情況。混凝土的制備按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》進(jìn)行，工作性能、力學(xué)性能和收縮性能按GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T50082-2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。2結(jié)果與分析2.1細(xì)骨料種類對(duì)混凝土工作性能的影響對(duì)比了天然砂、機(jī)制砂和混合砂混凝土的工作性能，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

在配合比一定時(shí)，天然Ⅱ區(qū)中砂具有較好的坍落度、擴(kuò)展度和較優(yōu)的和易性；天然細(xì)砂砂子，總表面積大，需水量較大，在用水量一定時(shí)，坍落度和和易性相對(duì)較差，機(jī)制砂多棱角，表面粗糙，有部分針片狀顆粒，并有部分石粉，需水量也較大，初拌混凝土和易性較差。將天然細(xì)砂與機(jī)制砂按一定比例混合，改善了顆粒級(jí)配，使混凝土拌合物的工作性能明顯得到改善，不亞于天然中砂混凝土拌合物的工作性能。2.2細(xì)骨料種類對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響細(xì)骨料種類對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響見表7。由表可知，用天然細(xì)砂、機(jī)制砂和混合砂配制的混凝土3d、28d抗壓強(qiáng)度均高于天然中砂配制的混凝土，并且，隨著混合砂中機(jī)制砂比例的增加，3d抗壓強(qiáng)度增幅較大，抗壓強(qiáng)度由20.4MPa上升至24.6MPa，提高了20.59%，28d強(qiáng)度則提高了14.81%。分析其原因，主要有以下三個(gè)方面：第一，機(jī)制砂的主要成分是碳酸鈣，處于高濃度氫氧化鈣中，其表面會(huì)發(fā)生微弱化學(xué)反應(yīng)，而天然砂成分中二氧化硅含量高，不能發(fā)生類似反應(yīng)；第二，機(jī)制砂的表明潔凈而粗糙，易與水泥石料粘結(jié)，且混合砂是經(jīng)過優(yōu)化試驗(yàn)按一定比例混合而成，砂的顆粒級(jí)配好，而天然砂經(jīng)長(zhǎng)期沖磨，表面光滑，顆粒級(jí)配是由自然形成，其中的粗、細(xì)顆粒搭配程度存在著不均，并多含帶有泥漿，所以混合砂比天然砂在與膠凝材料膠結(jié)時(shí)具有更好的黏聚性和握裹力；第三，混合砂中機(jī)制砂多含有一定量的石粉，這些石粉在混凝土中又起到微集料和填充的效應(yīng)，減少了內(nèi)部孔隙，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更密實(shí)，從而提高了制品的性能。混和砂中機(jī)制砂的摻配比例與混凝土強(qiáng)度之間有一定的規(guī)律，但不是線性關(guān)系，在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)天然砂和機(jī)制砂的特性，經(jīng)過試驗(yàn)確定滿足混凝土強(qiáng)度的合適混和比例。2.3細(xì)骨料種類對(duì)混凝土收縮性能的影響收縮是混凝土的重要技術(shù)性能，混凝土收縮越大，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂的可能性愈高，結(jié)構(gòu)抵抗侵蝕介質(zhì)滲入混凝土機(jī)體的能力也越弱，最終使混凝土工程的耐久性變差。試驗(yàn)選擇全天然中砂、全機(jī)制砂及工作性能和力學(xué)性能均較好的混合砂配制混凝土來測(cè)試其的收縮性能?；炷潦湛s率的測(cè)試均在溫度20±2℃、相對(duì)濕度（60±5）%的養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行，其測(cè)試結(jié)果見圖1。

從圖1中可以發(fā)現(xiàn)，三條曲線的發(fā)展趨勢(shì)基本一致，在齡期28d之前，試樣收縮率都隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加呈現(xiàn)較快的增長(zhǎng)速度，28d齡期之后，雖然混凝土收縮也隨齡期增加，但增長(zhǎng)速率明顯降低。配制的全機(jī)制砂混凝土的收縮率要大于由全天然中砂配制的混凝土收縮率，但機(jī)制砂與細(xì)砂按適當(dāng)?shù)谋壤旌鲜褂?，且控制混合砂與天然中砂的細(xì)度模數(shù)相當(dāng)，混凝土的收縮率可以明顯降低，有望接近天然中砂混凝土的水平。3結(jié)論通過以上的試驗(yàn)可以得出以下結(jié)論：（1）將天然細(xì)砂與機(jī)制砂按一定比例混合，可以改善彼此的顆粒級(jí)配，使混凝土拌合物的工作性能明顯得到改善，不亞于天然中砂混凝土拌合物的工作性能。（2）機(jī)制砂與天然細(xì)砂復(fù)合的混合砂配制的混凝土的力學(xué)性能會(huì)高于天然中砂所配制的混凝土強(qiáng)度，摻配比例與混凝土強(qiáng)度之間有一定的規(guī)律，但不是線性關(guān)系，在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)天然砂和機(jī)制砂的特性，經(jīng)過試驗(yàn)確定滿足混凝土強(qiáng)度的合適混和比例。（3）機(jī)制砂與細(xì)砂按適當(dāng)?shù)谋壤?/p>