通化機(jī)制砂配置混凝土中石粉多少才合理?
隨著天然砂的日益匱乏,機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用越來越廣泛,機(jī)制砂代替天然砂在混凝土中使用將成為必然的趨勢。為此,福建省適時地出臺相應(yīng)的文件,要求分批次、分區(qū)域采用機(jī)制砂拌制混凝土,緩解天然砂短缺的現(xiàn)狀。本文著重研究了機(jī)制砂混凝土中不同砂率、不同石粉含量對混凝土性能的影響,總結(jié)出相關(guān)規(guī)律,實現(xiàn)對機(jī)制砂的更好的利用。
機(jī)制砂的特點及石粉的作用機(jī)理
機(jī)制砂的特
1)表面粗糙、棱角多。
(2)細(xì)度模數(shù)大,顆粒級配集中,通過0.315mm篩孔的顆粒在8%~13%之間。
(3)孔隙率大。
石粉的作用機(jī)理
(1)微集料填充作用。石粉顆粒很小,在混凝土中可起微集料作用,充填到微小的孔隙中,同時參與水化反應(yīng),物理充填和水化反應(yīng)產(chǎn)物充填共同作用,比惰性微集料單純的物理充填效果更好,使混凝土更加密實,從而提高了混凝土的強度。
(2)保水增稠作用。一方面石粉可以吸收混凝土中的用水,在一定程度上增加混凝土的單位立方米用水量,隨著石粉含量提高,混凝土的黏度不斷增大,有效降低了混凝土拌合物離析和泌水的風(fēng)險;另一方面,在混凝土硬化過程中,石粉會釋放其吸收的水分,用于補償混凝土后期水化用水,從而減少了混凝土的收縮。
石粉的作用機(jī)理
(1)微集料填充作用。石粉顆粒很小,在混凝土中可起微集料作用,充填到微小的孔隙中,同時參與水化反應(yīng),物理充填和水化反應(yīng)產(chǎn)物充填共同作用,比惰性微集料單純的物理充填效果更好,使混凝土更加密實,從而提高了混凝土的強度。
(2)保水增稠作用。一方面石粉可以吸收混凝土中的用水,在一定程度上增加混凝土的單位立方米用水量,隨著石粉含量提高,混凝土的黏度不斷增大,有效降低了混凝土拌合物離析和泌水的風(fēng)險;另一方面,在混凝土硬化過程中,石粉會釋放其吸收的水分,用于補償混凝土后期水化用水,從而減少了混凝土的收縮。
原材料及試驗方法
原材料
(1)水泥:春馳P.O42.5R;
(2)細(xì)集料:花崗巖加工的機(jī)制砂(II級砂、細(xì)度模數(shù)為3.6、石粉含量9.6%);
(3)粗集料:5~31.5mm的連續(xù)粒級的花崗巖碎石;
(4)石粉:機(jī)制砂生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的石粉;
(5)外加劑:聚羧酸Point-400S減水劑,含固量13.6%,減水率20%;
(6)自來水。
實驗方法
混凝土拌合物性能依據(jù)GB/T50080《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定進(jìn)行,混凝土抗壓強度依據(jù)GB/T50081《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定進(jìn)行。
試驗結(jié)果與分析
實驗配合比
以C30機(jī)制砂泵送混凝土為研究對象,主要研究了機(jī)制砂砂率、石粉含量對混凝 土工作性和強度的影響,C30混凝土基準(zhǔn)配合比見表1。
表1 C30基準(zhǔn)配合比
自配機(jī)制砂對混凝土性能的影響
利用實際生產(chǎn)的機(jī)制砂配制出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的II級砂(細(xì)度模數(shù)為2.8,級配與天然砂相同),分別以38%、39%、40%、41%、42%、43%的砂率配制混凝土,然后進(jìn)行混凝土拌合物性能和抗壓強度試驗,試驗結(jié)果見表2和圖1。
▲ 圖1 自配機(jī)制砂對混凝土性能的影響
由表2、圖1中可以看出,在同樣的顆粒級配下,采用自配機(jī)制砂配制的混凝土,其工作性較之天然砂配制的混凝土差一些,分析應(yīng)是機(jī)制砂的顆粒表面粗糙,棱角較多從而導(dǎo)致混凝土的工作性能差于天然砂,從泵送要求來看,還要采取其他措施來改善機(jī)制砂的流動性;從強度上看,機(jī)制砂混凝土的強度較之天然砂有所提高,分析同樣是機(jī)制砂的特點,提高了其與膠凝材料的結(jié)合度從而為其混凝土強度作貢獻(xiàn)。因而綜合考慮,在設(shè)計機(jī)制砂泵送混凝土的配合比時,水灰比將有所增加,其砂率也有所提高,根據(jù)具體使用機(jī)制砂的情況,砂率選定在40%~42%比較合理。
實際生產(chǎn)的機(jī)制砂對混凝土性能的影響
利用實際生產(chǎn)的機(jī)制砂,分別以38%、39%、40%、41%、42%、43%的砂率配制混凝土,然后進(jìn)行混凝土拌合物性能和抗壓強度試驗,試驗結(jié)果見表3和圖2。
原材料及試驗方法
原材料
(1)水泥:春馳P.O42.5R;
(2)細(xì)集料:花崗巖加工的機(jī)制砂(II級砂、細(xì)度模數(shù)為3.6、石粉含量9.6%);
(3)粗集料:5~31.5mm的連續(xù)粒級的花崗巖碎石;
(4)石粉:機(jī)制砂生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的石粉;
(5)外加劑:聚羧酸Point-400S減水劑,含固量13.6%,減水率20%;
(6)自來水。
實驗方法
混凝土拌合物性能依據(jù)GB/T50080《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定進(jìn)行,混凝土抗壓強度依據(jù)GB/T50081《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定進(jìn)行。
試驗結(jié)果與分析
實驗配合比
以C30機(jī)制砂泵送混凝土為研究對象,主要研究了機(jī)制砂砂率、石粉含量對混凝 土工作性和強度的影響,C30混凝土基準(zhǔn)配合比見表1。
表1 C30基準(zhǔn)配合比
自配機(jī)制砂對混凝土性能的影響
利用實際生產(chǎn)的機(jī)制砂配制出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的II級砂(細(xì)度模數(shù)為2.8,級配與天然砂相同),分別以38%、39%、40%、41%、42%、43%的砂率配制混凝土,然后進(jìn)行混凝土拌合物性能和抗壓強度試驗,試驗結(jié)果見表2和圖1。
自配機(jī)制砂對混凝土性能的影響
利用實際生產(chǎn)的機(jī)制砂配制出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的II級砂(細(xì)度模數(shù)為2.8,級配與天然砂相同),分別以38%、39%、40%、41%、42%、43%的砂率配制混凝土,然后進(jìn)行混凝土拌合物性能和抗壓強度試驗,試驗結(jié)果見表2和圖1。
▲ 圖1 自配機(jī)制砂對混凝土性能的影響
由表2、圖1中可以看出,在同樣的顆粒級配下,采用自配機(jī)制砂配制的混凝土,其工作性較之天然砂配制的混凝土差一些,分析應(yīng)是機(jī)制砂的顆粒表面粗糙,棱角較多從而導(dǎo)致混凝土的工作性能差于天然砂,從泵送要求來看,還要采取其他措施來改善機(jī)制砂的流動性;從強度上看,機(jī)制砂混凝土的強度較之天然砂有所提高,分析同樣是機(jī)制砂的特點,提高了其與膠凝材料的結(jié)合度從而為其混凝土強度作貢獻(xiàn)。因而綜合考慮,在設(shè)計機(jī)制砂泵送混凝土的配合比時,水灰比將有所增加,其砂率也有所提高,根據(jù)具體使用機(jī)制砂的情況,砂率選定在40%~42%比較合理。
實際生產(chǎn)的機(jī)制砂對混凝土性能的影響
利用實際生產(chǎn)的機(jī)制砂,分別以38%、39%、40%、41%、42%、43%的砂率配制混凝土,然后進(jìn)行混凝土拌合物性能和抗壓強度試驗,試驗結(jié)果見表3和圖2。
▲ 圖1 自配機(jī)制砂對混凝土性能的影響
由表2、圖1中可以看出,在同樣的顆粒級配下,采用自配機(jī)制砂配制的混凝土,其工作性較之天然砂配制的混凝土差一些,分析應(yīng)是機(jī)制砂的顆粒表面粗糙,棱角較多從而導(dǎo)致混凝土的工作性能差于天然砂,從泵送要求來看,還要采取其他措施來改善機(jī)制砂的流動性;從強度上看,機(jī)制砂混凝土的強度較之天然砂有所提高,分析同樣是機(jī)制砂的特點,提高了其與膠凝材料的結(jié)合度從而為其混凝土強度作貢獻(xiàn)。因而綜合考慮,在設(shè)計機(jī)制砂泵送混凝土的配合比時,水灰比將有所增加,其砂率也有所提高,根據(jù)具體使用機(jī)制砂的情況,砂率選定在40%~42%比較合理。
實際生產(chǎn)的機(jī)制砂對混凝土性能的影響
利用實際生產(chǎn)的機(jī)制砂,分別以38%、39%、40%、41%、42%、43%的砂率配制混凝土,然后進(jìn)行混凝土拌合物性能和抗壓強度試驗,試驗結(jié)果見表3和圖2。
從表3、圖2中可以看出,相比自配機(jī)制砂,采用實際生產(chǎn)的機(jī)制砂,其混凝土的工作性能有所下降,其石粉在混凝土發(fā)揮了吸水作用,同時機(jī)制砂的顆粒級配較為集中,導(dǎo)致混凝土易產(chǎn)生離析泌水,同樣因為實際生產(chǎn)的機(jī)制砂顆粒集中不連續(xù),導(dǎo)致混凝土中空隙沒有得到有效填充,從而導(dǎo)致混凝土的密實度有所降低,混凝土強度低于自配機(jī)制砂強度。
不同石粉含量對混凝土性能的影響
利用實際生產(chǎn)的機(jī)制砂,分別以38%、39%、40%、41%、42%、43%的砂率配制混凝土,然后進(jìn)行混凝土拌合物性能和抗壓強度試驗,試驗結(jié)果見表3和圖2。
圖2 實際生產(chǎn)機(jī)制砂對混凝土性能的影響
從表3、圖2中可以看出,相比自配機(jī)制砂,采用實際生產(chǎn)的機(jī)制砂,其混凝土的工作性能有所下降,其石粉在混凝土發(fā)揮了吸水作用,同時機(jī)制砂的顆粒級配較為集中,導(dǎo)致混凝土易產(chǎn)生離析泌水,同樣因為實際生產(chǎn)的機(jī)制砂顆粒集中不連續(xù),導(dǎo)致混凝土中空隙沒有得到有效填充,從而導(dǎo)致混凝土的密實度有所降低,混凝土強度低于自配機(jī)制砂強度。
不同石粉含量對混凝土性能的影響
分別采用6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%的石粉含量配制混凝土,然后進(jìn)行混凝土拌合物性能和抗壓強度試驗,試驗結(jié)果見表4和表3。
不同石粉含量對混凝土性能的影響
利用實際生產(chǎn)的機(jī)制砂,分別以38%、39%、40%、41%、42%、43%的砂率配制混凝土,然后進(jìn)行混凝土拌合物性能和抗壓強度試驗,試驗結(jié)果見表3和圖2。
圖2 實際生產(chǎn)機(jī)制砂對混凝土性能的影響
從表3、圖2中可以看出,相比自配機(jī)制砂,采用實際生產(chǎn)的機(jī)制砂,其混凝土的工作性能有所下降,其石粉在混凝土發(fā)揮了吸水作用,同時機(jī)制砂的顆粒級配較為集中,導(dǎo)致混凝土易產(chǎn)生離析泌水,同樣因為實際生產(chǎn)的機(jī)制砂顆粒集中不連續(xù),導(dǎo)致混凝土中空隙沒有得到有效填充,從而導(dǎo)致混凝土的密實度有所降低,混凝土強度低于自配機(jī)制砂強度。
不同石粉含量對混凝土性能的影響
分別采用6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%的石粉含量配制混凝土,然后進(jìn)行混凝土拌合物性能和抗壓強度試驗,試驗結(jié)果見表4和表3。
從表3、圖2中可以看出,相比自配機(jī)制砂,采用實際生產(chǎn)的機(jī)制砂,其混凝土的工作性能有所下降,其石粉在混凝土發(fā)揮了吸水作用,同時機(jī)制砂的顆粒級配較為集中,導(dǎo)致混凝土易產(chǎn)生離析泌水,同樣因為實際生產(chǎn)的機(jī)制砂顆粒集中不連續(xù),導(dǎo)致混凝土中空隙沒有得到有效填充,從而導(dǎo)致混凝土的密實度有所降低,混凝土強度低于自配機(jī)制砂強度。
不同石粉含量對混凝土性能的影響
分別采用6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%的石粉含量配制混凝土,然后進(jìn)行混凝土拌合物性能和抗壓強度試驗,試驗結(jié)果見表4和表3。
圖3 石粉含量對混凝土性能的影響
從表4、圖3可以看出,隨著石粉含量的增加,混凝土的粘聚性有所改善,石粉含量超過一定范圍后,混凝土的坍落度呈減少趨勢,將不利于混凝土的泵送施工,分析因為石粉吸水作用導(dǎo)致初始階段水分沒有得到有效的利用;在一定范圍內(nèi)隨著石粉含量的增加,其混凝土強度逐漸增加,分析應(yīng)為混凝土中的石粉發(fā)揮了作用,在混凝土的硬化過程中,石粉發(fā)揮了微集料填充的作用,填充密實了混凝土空隙,提高了混凝土密實度,石粉的保水作用也為混凝土水化反應(yīng)提供了保證進(jìn)而提高混凝土強度。綜上所述,機(jī)制砂泵送混凝土中石粉含量在10%~14%內(nèi)是適宜的。
結(jié)論及建議
結(jié)論及建議
(1)采用機(jī)制砂配制泵送混凝土,因機(jī)制砂顆粒表面粗糙、棱角多,石粉含量較多,可以和膠凝材料更好地結(jié)合,有利于混凝土強度的提高,但機(jī)制砂的這些特點又極大地降低了混凝土的流動性,導(dǎo)致可泵性降低,因而在生產(chǎn)使用中還需采用其他的技術(shù)措施來改善混凝土的工作性能,以利于施工的進(jìn)行。施工過程中應(yīng)開展有效性的澆筑施工監(jiān)督,保障施工水平和效率。
(2)在機(jī)制砂的生產(chǎn)中,應(yīng)嚴(yán)格控制砂的顆粒級配,機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)不宜大于3.2,顆粒級配應(yīng)符合建筑用砂標(biāo)準(zhǔn)的II區(qū)的要求。
(3)機(jī)制砂用于泵送混凝土,若要達(dá)到良好的工作性必須含有一定數(shù)量的石粉,石粉含量在10%~14%是適宜的。