淺談山砂混凝土材料控制和配制技術

李瓊

摘 要：該文從山砂混凝土的材料組成、技術性質、配合比設計、試驗方法等入手，分析山砂混凝土配制技術影響因素。結合實際情況提出解決方案，旨在從源頭上保證山砂混凝土配制質量、提高配制效率、節約成本。

關鍵詞：山砂混凝土 配制技術 材料控制

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-0-02

貴州由于地質原因，潔凈、級配佳的河砂匱乏，拌制混凝土主要采用山砂。山砂是由除土開采的碳酸鹽類巖石經機械破碎篩分而成公稱粒徑小于5 mm的顆粒。作為地方特色材料山砂廣泛應用于貴州土木工程建設中，其拌制的高性能混凝土技術日益成熟，但在實踐中我們發現一些試驗室存在未嚴格遵守試驗規程，配合比設計方案不經濟，混凝土強度達不到要求，混凝土易泌水、干縮裂縫多，耐久性差等問題。針對以上問題，筆者認為加強山砂混凝土材料控制和配制技術至關重要。

1 原材料質量是山砂混凝土配制技術的物質保證

1.1 膠凝材料

（1）水泥。水泥是山砂混凝土的膠凝材料，也是活性激發劑，其品種、質量和摻量直接影響混凝土的工作性、強度、耐久性和經濟性。水泥愈細，比表面積愈大，需水量愈多，水化反應愈充分，早期強度愈大，但水泥太細或水泥摻量過多，會導致水化熱過大，而在混凝土內部形成裂縫，降低混凝土強度和耐久性。水泥的標準稠度用水量少，能降低混凝土的水灰比提高混凝土的強度。水泥的細度、標準稠度用水量、比表面積、安定性、凝結時間等應滿足GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》要求。高強混凝土宜優先選用旋窯生產質量穩定的強度等級為42.5或52.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

（2）摻合料。粉煤灰作為常用的摻合料，具有火山灰活性，粒徑小、水化熱低、和易性好、可改善混凝土抗硫酸鹽能力。其活性效應對混凝土后期強度發展起重要作用，同時以玻璃珠形狀存在的粉煤灰可降低顆粒間的摩擦力，改善混凝土拌合物流動性和硬化混凝土的微觀結構。加入粉煤灰還可以降低混凝土絕熱溫升，改善混凝土的抗裂性。粉煤灰質量波動幅度較大，拌制C50混凝土應選用Ⅱ級以上的粉煤灰，實際摻量應通過試驗確定。在山砂混凝土配制前需按GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中粉煤灰》測試粉煤灰的細度、需水量比、燒失量、安定性等技術指標。

1.2 集料

（1）細集料。采用機制山砂，機制山砂級配具有兩頭多（粗粒、粉粒多），中間少特點；且顆粒棱角多，表面粗糙，與漿體有較高的粘接性；同時山砂中石粉含量比河砂高。石粉是惰性材料，沒有活性，不參與水泥的水化，它可起微集料作用填充混凝土的空隙，在單位用水量不變情況下，可增加混凝土漿體量和漿體的粘稠性，提高混凝土拌合物的黏聚性和保水性；使水泥石界面結構致密，提高混凝土強度和耐久性。但含量過大會降低水泥的膠凝性，影響混凝土拌和物的工作性且會降低混凝土的強度使混凝土結構產生收縮裂縫，因此應嚴格控制石粉的含量。國標GB/T14684-2011《建設用砂》對石粉含量規定相對較高，會導致配制不經濟，因而建議采用貴州省地方標準DB24/016-2010《山砂混凝土技術規程》控制山砂中石粉含量。為防止山砂在開采、加工等環節混入易膨脹的泥土，在測石粉含量前須先通過亞甲藍試驗檢驗，同時對每批產品開展細度模數、顆粒級配、堆積密度、泥塊含量、壓碎值試驗，檢驗后，各項性能指標應符合GB/T14684-2011《建設用砂》要求。

（2）粗集料。主要用碎石，碎石的抗壓強度、最大粒徑、表面特征、雜質含量對混凝土和易性、強度有較大影響。拌制高強混凝土所用碎石宜采用連續級配，最大公稱粒徑不宜大于25 mm，且需控制碎石中的針片狀顆粒含量、含泥量和泥塊含量。

1.3 外加劑

外加劑的品種和摻量應根據山砂混凝土強度等級、使用要求、施工條件、混凝土結構所處環境條件等因素經試驗后確定。常用的外加劑是減水劑，在混凝土中適量摻入高效減水劑，可減少單位用水量，降低水膠比，增大混凝土拌合物流動性，節約水泥，提高混凝土強度和耐久性。但應注意外加劑摻量不宜過大，否則易導致混凝土離析和泌水，影響混凝土的耐久性，加速混凝土的劣化。外加劑質量應滿足GB8076-2008《混凝土外加劑》要求，使用液體外加劑時，應注意扣除相應的含水量。

1.4 水

凡是可飲用的潔凈的自來水和天然水，均可拌制混凝土。

2 材料間的適應性是混凝土配制技術中不可忽視的問題

原材料間的適應性對混凝土耐久性影響較大，應通過試驗，確認材料混合材料間的相融性、適應性及有害物質的量的變化情況。如生產水泥使用的石膏調凝劑與減水劑如存在化學上的不適應，會造成減水劑使用于混凝土后單位用水量不是減少，反而是增加。其次，減水劑的劑量存在適應性。水泥中鋁酸三鈣含量越高，吸附能力越大，減水劑劑量適應性越差。超過飽和摻量時，摻再多的外加劑也不起減水作用，反而可能帶來副作用。因此，應通過減水劑適應性的定量檢驗實測出拌制混凝土所用實際水泥與減水劑拌合后減水劑的摻量與減水率的關系，確定最優（飽和）摻量。另外應測試控制外加劑帶入混凝土的含堿量。

3 確定各材料的比例用量是混凝土配制技術的關鍵環節

確定混凝土配合比關鍵是確定膠凝材料用量、水膠比、砂率和外加劑用量。

3.1 膠凝材料用量

由于山砂質量不如河砂，配制相同強度等級的混凝土時，山砂混凝土膠凝材料總量宜大于河砂混凝土膠凝材料總量。一般C50山砂混凝土膠凝材料可為460～540 kg/m3，粉煤灰摻量可為15%～20%。

3.2 水膠比

水膠比應根據混凝土強度和耐久性要求合理確定。在砂率相同的情況下，隨著水膠比的增大，山砂混凝土流動性增大，但強度降低且單位用水量過大混凝土易離析、泌水。要滿足強度高耐久性好的要求，需采用較低水膠比，而低水膠比采用一般原材料和施工工藝難以獲得大的流動性，故需摻入粉煤灰和高效減水劑以改善混凝土的流動性，提高其強度。一般情況下C50混凝土水膠比可選0.30～0.36。

3.3 砂率

選擇砂率應綜合考慮水膠比，碎石最大粒徑和山砂混凝土的坍落度。由于山砂中石粉含量大使得砂率小時，集料的空隙率大，砂漿量小，新拌混凝土流動性小；砂率增大，集料的總表面積和空隙率增大，包裹砂子的水泥漿薄，砂粒間的摩阻力大，且粉體含量高，混凝土粘性大，流動性低，故需通過試驗確定最佳砂率。試驗研究表明在原材料技術要求相同條件下，山砂混凝土比普通混凝土砂率大3%～4%。對于C50山砂混凝土一般坍落度在75～90 mm時，宜取0.31%～0.35%；坍落度在180～200 mm時，宜取0.39%～0.42%。

3.4 集漿比

在對山砂混凝土配制前需對礦質混合料進行組成設計，確定密級配集料，獲得嵌擠力、摩擦力較大的混合料結構，同時提高集漿比，可提高混凝土強度，減少混凝土的收縮。當選用適宜的集料配制山砂混凝土時，可固定集漿體積比為65∶35，以提高配制效率。

4 試件的制備、成型、養護和試驗是否規范直接決定混凝土配制技術的成敗

（1）山砂混凝土應采用強制式機械攪拌機、二次加水法攪拌。粉劑減水劑宜與膠凝材料、山砂、碎石同時加入攪拌機攪拌，液體減水劑宜與拌合水同時加入。摻礦物摻合料、外加劑的應適當延長攪拌時間，保證混凝土拌合物的均勻性。

（2）宜采用機械振搗成型試件。試件制作前，應檢查試模安裝精度，清除底板、側模污物。

（3）在測試混凝土流動性時，當坍落度筒裝滿混凝土拌合物抹平后應立即垂直平穩地提起坍落度筒而不能旋轉一個角度后上提，否則會給試樣施加扭力，使測試值偏小。

（4）給標準試件加載做強度試驗時，應合理選擇壓力機量程，使破壞荷載處于滿量程的20%-80%，同時根據混凝土強度等級大小合理控制加載速度。

（5）由于山砂石粉含量多，使山砂混凝土漿體含量多，混凝土易失水產生塑性收縮，因此試件須嚴格進行標準養護。

5 試驗-調整-總結是山砂混凝土配制技術的必經途徑

山砂混凝土配制技術所考慮的因素較多，在配制時不能單純依賴以往的配合比資料，而應遵循拌制材料的技術性質通過試驗-調整循序漸進獲得綜合性能達到要求、施工指導性強的試驗室配合比。同時要善于總結，及時發現配制中的問題，積累經驗，提高配制效率。

6 結語

由于山砂制造工藝限制，粉末含量高必然會增加山砂混凝土的單位用水量，影響山砂混凝土綜合性能。因此在中需嚴格控制各種材料質量及山砂粉末含量，分析各材料間的適應性和配制過程的關鍵環節才能提高配制質量和配制效率。

參考文獻

[1] DB24/016-2010，山砂混凝土技術規程.

[2] JGJ55-2011，普通混凝土配合比設計規程.

[3] 周大慶，張道友，趙華耕，等.機制砂高性能混凝土配制設計的研究[J].國外建材科技，2005，26（3）.