關于機制砂混凝土體積穩定性的研究

夏吉濤 李子成 戰啟芳

（中鐵二十一局集團有限公司1) 甘肅蘭州 730000 石家莊鐵路職業技術學院2) 河北石家莊 050041）

關于機制砂混凝土體積穩定性的研究

夏吉濤1)李子成2)戰啟芳2)

（中鐵二十一局集團有限公司1)甘肅蘭州 730000 石家莊鐵路職業技術學院2)河北石家莊 050041）

研究幾種不同的機制砂對混凝土體積穩定性的影響。結果表明：機制砂中的石粉增加混凝土的早期開裂傾向，要加強早期養護；機制砂對于混凝土的干縮具有正負效應：當石粉含量較小時，負效應占優勢，干縮率隨石粉含量的增加而增大；當石粉含量超過一定值時，正效應占優勢，干縮率隨石粉含量的增加有減小趨勢。

機制砂 混凝土 體積穩定性

1 引言

水泥混凝土是工程中應用最廣泛的材料之一，其中混凝土的細骨料多數采用天然砂。隨著我國基礎建設的發展，天然砂的消耗量急劇增加，造成天然砂資源日益緊缺。因此，人們正嘗試著采用機制砂代替天然砂。機制砂就是經除土處理，由機械破碎、篩分制成，粒徑小于4.75 mm的巖石、礦山尾礦或工業廢渣顆粒，但不包括軟質巖、風化的顆粒，俗稱人工砂。機制砂與天然砂的最大區別是有一定量的石粉。近年來國內外研究人員對機制砂的研究主要集中在機制砂在砂漿中的應用[2]以及機制砂對混凝土和易性和力學性能等方面的影響。但關于機制砂對混凝土體積穩定性的報道尚不多見。鑒于此本研究針對幾種不同的機制砂對混凝土體積穩定性進行了初步探索。

2 實驗

2.1 原材料

水泥：鼎鑫P·O42.5 級水泥。

機制砂：石灰巖機制砂，其各項指標見表1。

減水劑：聚羧酸高效減水劑（減水率30 %）。

2.2 試驗方法

機制砂混凝土的收縮試驗和早期抗裂試驗參照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》進行。

機制砂混凝土的早期開裂試驗采用尺寸為800 mm×600 mm×100 mm的平面薄型板試件，試驗溫度（20±2）oC，相對濕度為（60±5）%。收縮試驗采用接觸法測定無約束和規定的溫濕度條件下硬化混凝土試件的變形情況，樣品尺寸100 mm×100 mm×515 mm的棱柱體試件。

表1 細集料的性能參數

3 試驗結果與分析

3.1 機制砂混凝土的早期抗裂性

機制砂混凝土的早期抗裂試驗是在試件成型30 min后，用風扇使試件表面中心正上方100 mm處風速為（5±0.5）m/s，在（24±0.5）h測量裂縫尺寸并計算單位面積的總開裂面積。結果由表2示出，可見機制砂中隨著石粉含量的增加單位面積的總開裂面積增大，但石粉含量不超過11.3 %時，開裂面積增大幅度不大，當石粉含量達到18.5 %時開裂面積迅速增加。這是因為隨著石粉含量的增加，集料比表面積增大，總漿體數量增多，增加了出現開裂的傾向。因此，對于機制砂混凝土一定要做好早期養護，防止混凝土表面失水過快，才能減少開裂。

表2 機制砂混凝土早期抗裂試驗數據

3.2 機制砂混凝土的收縮性

機制砂混凝土的干縮試驗數據如表3所示。由數據可見，隨著齡期的增長干縮率早期增加明顯，后期略微增加。另外，相同齡期下隨著石粉含量的增加，干縮率呈現出總體增大的趨勢，但當石粉含量超過11.3 %時，干縮率又有所減小。

機制砂對于干縮率有正負兩方面效應。正效應：機制砂中粒徑很小的石粉起微集料填充作用，使混凝土孔隙率降低，結構密實度增加，抑制其干燥收縮。負效應：機制砂比表面積增大，漿體數量增多，增大了混凝土的收縮。當石粉含量較小時，負效應占優勢，干縮率隨石粉含量的增加而增大；當石粉含量超過一定值時，正效應占優勢，干縮率隨石粉含量的增加而減小。

表3 機制砂混凝土的干縮試驗數據

4 結論

（1）由于機制砂中含有石粉，增加了混凝土的早期開裂傾向，所以機制砂混凝土要加強早期養護，才能減少開裂。

（2）機制砂對于混凝土的干縮具有正負效應，當石粉含量較小時，負效應占優勢，干縮率隨石粉含量的增加而增大；當石粉含量超過一定值時，正效應占優勢，干縮率隨石粉含量的增加而減小。

[1]徐健,蔡基偉,王稷良,等.人工砂與人工砂混凝土的研究現狀[J].國外建材科技.2004,25(3):20～21

[2]王雨利,劉素霞,王衛東,等.機制砂砂漿干縮性能的研究[J].材料導報B:研究篇.2011,25(9):113～116

[3]郜進良,余川,李固華.機制砂特性對混凝土和易性影響的試驗研究[J].公路.2011,12:155～158

[4]于敬海,董斌.機制砂高性能混凝土物理力學性能的試驗研究[J].山西建筑.2009,35(10):148～149

[5]艾長發,彭浩,胡超,等.機制砂級配對混凝土性能的影響規律與作用效應[J].混凝土.2013,1:73～76

Volume Stability of Manufactured Sand Concrete

XIA Ji-tao1)LI Zi-cheng2)ZHAN Qi-fang2)
（China Railway 21st Bureau Group Co., Ltd.1)Lanzhou Gansu 730000 Shijiazhuang Institute of Railway Technology2)Shijiazhuang Hebei 050041 China）

The effects of several manufactured sands on volume stability of concrete were researched. The results show that, the tendency of early cracking of concrete is increased with the increasing of limestone powder. Early conservation is strengthened to prevent cracking. There are positive and negative effects on concrete with manufactured sand. Negative effect is dominated with less limestone powder. Positive effect is dominated with excessive limestone powder.

manufactured sand concrete volume stability

A

1673-1816(2014)04-0014-03

2014-10-11

夏吉濤（1965-），男，漢，山東榮成人，副總工程師，研究方向機制砂混凝土的工程應用。

課題基金：中鐵二十一局集團有限公司橫向課題。