人工砂石粉含量對大壩混凝土性能的影響研究

張振宇，楊松林

（葛洲壩集團(tuán)試驗(yàn)檢測有限公司，湖北 宜昌 443002）

1 前言

水工混凝土人工砂石粉含量是指加工前經(jīng)除土處理，加工后粒徑小于0.16mm 的顆粒，其礦物組成和化學(xué)成分與被加工母巖相同。人工砂石粉與天然砂中的泥成分及粒徑分布不同，在混凝土中所起的作用亦不同。天然砂中的含泥對混凝土是有害的，必須嚴(yán)格控制。而人工砂中適量的石粉對混凝土是有益的，適量石粉的存在彌補(bǔ)了人工砂配制混凝土和易性差的缺陷，對完善混凝土特細(xì)骨料的級配，提高混凝土密實(shí)性都有益處，進(jìn)而起到提高混凝土綜合性能的作用。但石粉含量過高對混凝土的一些性能也可能產(chǎn)生負(fù)面影響。

2 試驗(yàn)用原材料

水泥：中熱42.5 水泥。

粉煤灰： I 級粉煤灰。

砂：大理巖人工砂。

碎石：砂巖人工碎石。

外加劑：江蘇博特新材料公司JM-II 萘系緩凝高效減水劑、山西黃河新型化工有限公司HJAE-A 引氣劑。

3 不同石粉含量人工砂配制

室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)石粉含量變化范圍選擇15%～25%。由于無法在生產(chǎn)過程中取到試驗(yàn)選定石粉含量的人工砂，采用石粉含量約為15%的人工砂，通過人工添加石粉配制成試驗(yàn)預(yù)定的石粉含量，人工翻拌均勻后備用。調(diào)整后的不同石粉含量人工砂級配見表1。

表1 不同石粉含量人工砂級配試驗(yàn)結(jié)果

表2 混凝土配合比

4 人工砂石粉含量對拌和物性能的影響

采用四級配碎石及不同石粉含量的人工砂，同時(shí)調(diào)整砂率進(jìn)行試驗(yàn)，混凝土拌和物坍落度控制在50mm ～70mm，減水劑摻量為0.6%，引氣劑摻量為0.8/萬，配合比參數(shù)及各原材料用量見表2，混凝土拌和物性能試驗(yàn)成果見表3。

從表3 可以看出：

（1）隨著人工砂石粉含量增加，達(dá)到相同的坍落度，混凝土單位用水量也相應(yīng)增加。這是由于若砂率相同時(shí)，隨著石粉含量的增加，人工砂的比表面積也相應(yīng)增加，保持混凝土水膠比與混凝土和易性大致相當(dāng)，包裹人工砂表面并起潤滑作用的水泥漿量也相應(yīng)增加，因此混凝土的單位體積用水量增加。根據(jù)人工砂的石粉含量的變化，及時(shí)調(diào)整混凝土拌合物的砂率，可以達(dá)到降低混凝土單位用水量增加值的目的。本試驗(yàn)中石粉含量由15.2%增大到25.6%，通過調(diào)整砂率，單位用水量僅增加3kg/m3。

（2）在引氣劑摻量不變的情況下，混凝土含氣量隨著石粉的增加而減小，含氣量最大值與最小值相差0.6%，變化不大。

（3）試驗(yàn)結(jié)果表明，用不同石粉含量的人工砂拌制混凝土，混凝土拌合物30 分鐘坍落度保留值為78%～82%，平均80%，60 分鐘坍落度保留值為60%～66%，平均64%，90 分鐘坍落度保留值為30%～38%，平均35%。用不同石粉含量的人工砂拌制混凝土，通過進(jìn)行混凝土配合比的調(diào)整，在保證混凝土水膠比不變的情況下，可以達(dá)到滿意的和易性，同時(shí)，混凝土拌合物的坍落度保留率基本一致。

（4）人工砂的石粉含量對混凝土拌合物的泌水性能比較敏感，混凝土泌水率隨著人工砂石粉含量的增加而降低。

（5）用不同石粉含量的人工砂拌制混凝土，對混凝土凝結(jié)時(shí)間、含氣量影響較小。

人工砂石粉含量對硬化混凝土性能的影響

采用表2 中混凝土配合比，對應(yīng)編號分別成型混凝土試件，研究人工石砂粉含量對硬化混凝土性能的影響，試驗(yàn)成果見表4。

從表4 可以看出：

（1）總體上看，人工砂石粉含量變化、砂率調(diào)整對混凝土強(qiáng)度影響不明顯。當(dāng)石粉含量在15.2%-25.6%范圍內(nèi)時(shí)，通過混凝土配合比的調(diào)整，保證混凝土的水膠比不變，混凝土各齡期抗壓強(qiáng)度基本一致，混凝土各齡期劈拉強(qiáng)度基本一致。

（2）石粉含量從15.2%變化到25.6%時(shí)，混凝土極限拉伸、彈性模量值差異不大。當(dāng)石粉含量在20.6%時(shí)，混凝土90d、180d 齡期的極限拉伸值和彈性模量最大最高，隨著石粉含量的降低或增加，混凝土180d 極限拉伸值均略有降低。

（3）從試驗(yàn)成果看，所有混凝土的抗凍等級90d 時(shí)均已大于F300,抗?jié)B等級大于W16。不同石粉含量混凝土經(jīng)過300次凍融循環(huán)后相對動彈模量、質(zhì)量損失率變化不大?？芍?，石粉含量的變化對抗凍、抗?jié)B影響較小。

表3 混凝土拌和物性能試驗(yàn)成果

表4 硬化混凝土試驗(yàn)成果

5 結(jié)語

（1）試驗(yàn)范圍內(nèi)，隨石粉含量增加，混凝土單位用水量增加，通過調(diào)整砂率，可以降低用水量的增加幅度。

（2）通過調(diào)整砂率，石粉含量的變化對混凝土凝結(jié)時(shí)間、含氣量影響較小，對混凝土拌合物的泌水性能的影響比較敏感?；炷撩谒孰S著人工砂石粉含量的增加而降低。

（3）用不同石粉含量的人工砂拌制混凝土，通過進(jìn)行混凝土配合比的調(diào)整，在保證混凝土水膠比不變的情況下，可以達(dá)到滿意的和易性，同時(shí)，混凝土拌合物的坍落度保留率基本一致。

（4）總體上看，人工砂石粉含量變化、砂率調(diào)整時(shí)，混凝土強(qiáng)度變化不明顯，混凝土極限拉伸、彈性模量值差異不大。對混凝土抗凍、抗?jié)B性能影響較小。