雙摻礦粉,粉煤灰,使用機制砂配置C60泵送混凝土的研究

摘要：高性能混凝土是當今混凝土材料發展的總趨勢，其主要包括高強度、高韌性、高耐久性和大流動性混凝土。C60級以上的高強混凝土在工程建筑中已得到較大范圍的應用，但隨著混凝土市場越來越追求高質量低成本，河砂日漸減少，這些情況不利于基本建設的可持續發展，本文根據時下雙摻礦物摻合料，使用機制砂（由鵝卵石二次破碎而成）配置C60泵送混凝土的方法進行探討，并對高強混凝土材料的選擇、配比方案優選等作一粗淺論述。

關鍵詞：機制砂；高強混凝土；性能

1 前言

一般把強度等級為大于或者等于C50以上的混凝土稱為高強混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加減水劑或同時外加粉煤灰、礦粉、硅粉等混合料，經常規工藝生產而獲得高強的混凝土。高強混凝土作為一種新的建筑材料，以其抗壓強度高、抗變形能力強、密度大、孔隙率低的優越性，在高層建筑結構、大跨度橋梁結構以及某些特種結構中得到廣泛的應用。

隨著我國基本建設的持續發展和日益完善，我國已經成為世界上最大的建設市場，而作為混凝土用的主要原材料——天然沙呈現出越來越匱乏的趨勢，這顯然不利于基本建設的可持續發展。天然砂日益緊缺，我們應重新審視集料對混凝土性能的影響。利用機制砂替代天然砂已越來越重要，大力開發和應用機制砂已成為當務之急。近年來，我們在這方面做了大量的工作，本文就著手研究用雙摻礦粉，粉煤灰及機制砂取代河砂對C60泵送混凝土性能的影響。

2 原材料的選擇

2.1 水泥

水泥品種應選用質量穩定、強度等級不低于42.5級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。從礦物組成上宜選C3S含量高，C3A含量低，含堿量低的水泥。C3A含量高時，易造成摻加高效減水劑的拌合物出現坍落度迅速損失的現象。本試驗選用的水泥是魚峰P.042.5，該品牌水泥質量穩定、富余強度高。水泥的安定性、標準稠度凝結時間和細度等指標均符合GB175-2007規定。

2.2 骨料

2.2.1 細骨料機制砂是通過對天然河砂中的卵石破碎形成的，本試驗采用的砂是宜州機制砂。

2.2.2 粗骨料配制高強混凝土在原材料選擇上與普通混凝土最大的區別是必須選用壓碎指標小于10%以下的碎石或卵石，粒徑要小，且級配良好，有利于改善拌和物性能和提高混凝土質量。本試驗采用石頭為宜州碎石，粒徑為5~26.5mm連續級配碎石，壓碎指標6%，含泥量、泥塊含量等均滿足JGJ52-2006規定。

2.3 外加劑

配制高強混凝土選用外加劑原則是：有較大的減水率、較高的增強率，無引氣性或引氣性極低。本試驗外加劑采用用南寧科達聚羧酸（KD-JS）。各項指標均滿足GB/T8076-1997的規定，摻量為2%，減水率為20%。

2.4 摻合料

2.4.1 粉煤灰在高強混凝土中作用是利用其內含物質潤滑作用降低水灰比，以及細粉末填充效應和火山灰活性效應，提高混凝土強度和改善綜合性能，摻量一般控制在15%~30%。本試驗粉煤灰選用來賓B廠Ⅱ級粉煤灰，其細度、燒失量、需水比均滿足GB1596-2005規定。

2.4.2 礦粉礦渣微粉取代混凝土中部分水泥后，可以降低混凝土的單方用水量，提高混凝土的強度與耐久性。本實驗礦粉使用臺泥S95級礦粉。

2.5 拌合水

混凝土拌合用水為六坡水庫飲用水，化驗結果：pH值為8.5；氯化物為170mg/L；硫化物為272mg/L，滿足混凝土用水標準。

3 配合比實驗設計

原材料選擇是得到高強混凝土的前提和基礎，而合理的確定高強度混凝土的配合比是保證高強混凝土達到設計要求的另一個方面。混凝土配合比設計實際上就是對各種原材料在單位體積內的用量進行計算和摻配。本實驗（表1）設計了C60等級共6個配合比，以對混凝土拌合物及硬化強度進行分析。

在C60混凝土配合比設計中，可以先設定膠凝材料用量、水膠比和砂率，用質量法或體積法計算砂石用量。膠凝材料中的各種組分及外加劑數量，根據經驗選定后經過試驗確定。根據上述原則，先確定水膠比為0.26，膠凝材料為560kg/m3，外加劑摻量為1.9%，坍落度設計為220mm，砂率為37%。調整礦粉，粉煤灰占總膠材比例，制作150mm*150mm*150mm的試塊，在標養室養護，7d和28d強度如下：見表1。

從試驗結果可以看出：隨著礦粉摻量增大，粉灰摻量減小，混凝土7d強度，28d強度都在變大，但是和易性變差，坍落度減小；混凝土中的礦粉含量介于10%~20%時，其坍落度、和易性最佳，但是其水壓抗滲系數最低，礦粉含量在25%時其抗壓強度最佳，當礦粉摻量超過25%之后，混凝土強度下降，說明這和礦粉的活性有關系。

4 結論

機制砂中的適量礦粉改善了混凝土拌合物中的漿體量，提高了混凝土的工作性。從混凝土抗壓強度方面考慮，礦粉具有一定的細度，對混凝土起到了微集料填充效應。但是，當礦粉含量增大到某個極限值時，由于礦粉本身活性限制，導致混凝土強度下降。從混凝土抗滲性能方而考慮，當機制砂中粉含量較少時，混凝土漿休含量少，礦粉可以起到微集料效應，增加了混凝土的密實性;當機制砂中粉含量較高時，礦粉破壞了混凝土的堆積效果，致使混凝土抗滲能力下降;當機制砂中粉含量超過25%時，混凝土抗滲性能急劇下降。

高強混凝土的配制技術要求較嚴格，對各種原材料質量和用量均有較嚴格要求，要想獲得優質的高強混凝土，首先必須對原材料進行優選。由于我國地域廣闊，砂產地復雜，各地生產使用機制砂的水平相差很大，在具體工程中，我們要依據原材料的情況、施工部位、合理的選用機制砂的摻加比例，才能夠配出性能良好的混凝土，做到即能保證質量又能降低成本。除了強度要求外，還必須要求有良好的工作性能和質量的穩定性，即在施工期內主要控制項目的性能不能產生較大的波動。其次，一些在普通情況下不太敏感的因素，在低水灰比的情況下會變的相當敏感，這就要求在配合比設計時必須對各種原材料、外加劑、摻合料及砂率應通過優化組合選最優配合比。

綜上所述，機制砂的使用是混凝土技術可持續發展的必經之路。我國地域幅員遼闊，城市建設日新月異，鄉鎮的城市化發展也與日俱進，要實現全國范圍內普及機制砂還需要我們不懈的努力。

參考文獻

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