機制砂高強混凝土性能試驗研究

菅瑞海

(山西省交通建設工程監理總公司　太原　030006)

機制砂高強混凝土性能試驗研究

菅瑞海

(山西省交通建設工程監理總公司太原030006)

摘要河砂是高速公路建設中使用的主要原材料之一，但是，目前我國河砂資源缺乏而且成本高。文中通過對河砂的替代材料機制砂所配制出的高標號混凝土進行了試驗，從而得出一些試驗結果，對多種結果間進行對比，得出機制砂完全可以替代河砂配制高標號混凝土，并且配制出的混凝土在工作性能上與河砂配制出的混凝土相比更好，強度也更高。

關鍵詞機制砂混凝土粉煤灰高效減水劑

隨著我國經濟的快速發展，高速公路呈現出飛速發展的態勢，數量越來越多，并且質量也越來越好。但是，資源的短缺成為制約我國高速公路繼續發展的一個主要的因素，河砂已經出現嚴重供不應求的態勢，研制出可以取代河砂的砂成為目前亟待解決的一個問題。廈蓉線湖南段汝城到郴州高速公路，位于山嶺重丘區，地形復雜、橋、涵、隧眾多，橋隧比為47．2% 。周邊還有炎汝、郴寧等高速公路同時在建，所以，汝城至郴州段高速公路的材料供應非常急缺。除此之外，因為河砂的供應地主要在韶關等地，這些地區離汝城至郴州的廈蓉線湖南段運距遠，河砂質量參差不齊，造成施工的成本難以控制。這些因素都成為了制約該段施工的質量與進度的主要原因。

汝城至郴州的廈蓉線湖南段地區的石灰巖產量高，施工工程量較小，所以，如果能夠用石灰巖生產機制砂替代資源短缺的河砂，那么就可以有效解決施工中的難題。機制砂中摻入粉煤灰與高效減水劑可以生成高強混凝土，將此種高強混凝土應用到高速公路建設中，可以緩解河砂供應短缺而造成的混凝土的不足與質量的參差不齊，節省成本，同時也能加快施工進度，使工程能夠及時完工[1]。與河砂相比，機制砂存在一定的缺陷，但也有自己的優勢。機制砂顆粒大小不一，形狀各異，有一定的石粉殘留，所以，它的流動阻力比起河砂來會更大，在配制混凝土的時候需要提高單位用水量，使混凝土產生更好的粘性。但是需要注意的是，因為摻入了更多量的水和膠凝材料，如果混凝土擱置太久或者不進行搬運的話，就會出現離析的現象，所以，此種機制砂高強混凝土應該及時使用，以免出現離析現象，從而影響其強度。

1機制砂高強混凝土室內試驗

1.1　試驗用原材料

(1) 水泥。試驗中主要使用了2種水泥：一種是湖南南方的“金磊”牌水泥，另一種是廣東英德的“海螺”牌水泥。這2種水泥的類型都是普通的硅酸鹽水泥，而等級分別為P·O42.5級和P·O52.5級。其性能分別見表1和表2。選取這2種水泥的原因是：①獲取成本低，這2地的水泥不但產量高，而且運輸成本低，“金磊”牌水泥產地的離施工路段最近，可以節省很多成本；②水泥質量高，“金磊”牌水泥與“海螺”牌水泥是我國目前使用量最大的2種水泥，性價比好，所以具有實用性價值。

表1　“金磊”牌P·O42.5級水泥的物理力學性能

表2 “海螺”牌P·O52.5級水泥的物理力學性能

(2) 在粗集料的選取上，試驗中采用的是以石灰巖破碎方式生產的5～25 mm(摻配后)連續級配碎石，其性能指標見表3。細集料選取的是采用吸塵法生產的機制砂[2]，其性能指標見表4。這2種骨料和水泥的選取原因大致相同，都是主要考慮到成本以及使用率的問題。選取的碎石還有一個原因是該廠的碎石是在廠家就進行了摻配的，這樣在試驗中可以減少成本與節約時間。

表3　粗集料碎石試驗結果

表4　細集料碎石試驗結果

(3) 粉煤灰。機制砂配置出來的混凝土容易離析，在混凝土配制的過程中加入少量的粉煤灰可以緩解或者避免這種離析現象的發生，從而提高混凝土的強度及和易性。試驗中粉煤灰選取的是某電廠A廠II級粉煤灰，性能指標見表5。選取原因也主要是考慮到2個最關鍵的因素：成本與使用率[3]。

表5　粉煤灰性能指標

注：依據國家標準《粉煤灰混凝土應用技術規范》[4]。

(4) 高效減水劑。機制砂的一大缺陷是其顆粒形狀大小不一，造成顆粒間的吸附性能較差，所以，需要加入更多的水才能使機制砂有效地結合與吸附。在機制砂中加入少量的減水劑可以使水泥顆粒分散，從而改善水泥的和易性，并在降低用水量的同時提高混凝土的密實度和強度。試驗中采用的減水劑是XF型聚羧酸。

1.2　試驗方法

高速公路新拌混凝土的性能測試主要在于2個方面：和易性；抗壓強度。目前我國通用的檢驗方法主要是根據《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》(JTG E30-2005)來進行的。在進行和易性檢驗的時候，將新拌混凝土放置在高度為200 mm的圓筒中，然后觀察混凝土坍落的情況，再根據這種坍落的情況來判斷混凝土的和易性。在進行抗壓強度試驗時，將新拌的混凝土分別制作3組混凝土試件，大小均為150 mm×150 mm×150 mm。但是每組試件的測試齡期不同，一組為7 d，一組為20 d，還有一組為28 d。根據不同的齡期來測試新拌混凝土的抗壓強度的差異[5]。

2試驗結果分析

為了提高試驗的真實性與可行性，試驗中特配制了強度等級為C50的機制砂混凝土。其配比及試驗結果見表6。

表6　試驗原材料用量及試驗結果

由表6可見，首先，從配比1，3，4中可以得知，如果在機制砂混凝土中摻入一定量的粉煤灰，可以改善高標號混凝土中的和易性，從而使得混凝土中的離析現象減少，并且減輕離析的程度。它可以取代一定量的水泥，提高機制砂顆粒的吸附能力，降低水的用量。其次，從配比1，2中可以得知，若是在P·O42.5級普通硅酸鹽水泥中摻入一定量的粉煤灰，以及高效減水劑可以大大地提高高強混凝土的性能與強度，從而證明粉煤灰與減水劑確實可以起到一定的作用，使機制砂高強混凝土發揮更好的作用。最后，從配比5和6可以得知，在原材料的選取上，配比5和配比6只有一項不同，就是石粉的含量，在配比5中，其石粉的含量是6.5%，而在配比6中石粉的含量是5.3%。雖然只有這一項原材料的使用不同，但是他們的結果相差卻很大，在配比5中，配制出來的混凝土工作性能一般，而且坍落度增加了2 cm，強度方面也不如配比6中的混凝土的強度[6]。所以，在機制砂高強混凝土中，石粉的含量對混凝土最后的工作性能，以及強度都有著很大的關系，石粉含量越低，其工作性能越好，強度也越大。所以在選取機制砂的時候，需要選一些石粉含量較低的石灰巖。

3結論

(1) 使用P·O42.5級普通硅酸鹽水泥，并在其中摻入粉煤灰和高效減水劑可以大大地提高高強混凝土的工作性能以及強度，以實現更高的經濟效益和社會效益。所以，在高速公路建設上用機制砂替代河砂是完全可行的，而且其工作性能和強度與河砂相比在經過相應的配制后并不會比河砂差。

(2) 從表6的1，3，4配比中，可以分析得出，粉煤灰在高標號混凝土中的使用效果是非常好的，而且這也是目前普遍使用的用于改善混凝土和易性的方式之一。粉煤灰不僅容易獲取，而且成本低，同時還能夠減少混凝土的耗水量以及改善混凝土離析現象等缺陷。機制砂高強混凝土的主要缺陷是機制砂的顆粒體積不均勻，所以彼此間的吸附性較差，所以需要加大用水量與膠凝材料，這樣可以減少機制砂的流動阻力，從而提高機制砂的保水性，緩解離析現象的出現。粉煤灰的加入不但可以提高機制砂的保水性從而減少用水量，同時還能夠減少離析情況的出現，提高整個混凝土的質量以及和易性，使混凝土更為穩定。

(3) 機制砂中的含粉量對于高強混凝土的質量有很大的影響。從表6的配比5與配比6中可以分析得出，當其他原材料都相同而只有含粉量不同的時候，兩者的配制結果會存在很大的差別，這不僅僅體現在整個的工作性能上，還分別區分于坍落度以及抗壓強度上。從表6中可以看到，當含粉量不同時，2種混凝土的抗壓強度是不一樣的，而且表現在2種不同的齡期上，在7 d和28 d的時候，所產生的效果也會不一樣。所以，為了更好地提高機制砂高標號混凝土的使用性能，應該在配制混凝土時限制機制砂的石粉含量。

參考文獻

[1]羅文斌,胡新旗.機制砂高強混凝土性能試驗研究[J].黑龍江交通科技，2013(12):14-16.

[2]李北星,胡嘵曼.機制砂配制高強混凝土的石粉含量限值試驗研究[C].第九屆全國水泥和混凝土化學及應用技術會議論文匯編，廣州：廣州出版社，2005:22-24.

[3]劉秀美.機制砂作混凝土細骨料的研究[D].濟南：濟南大學，2013.

[4]何盛開.機制砂混凝土及其預應力梁受力性能研究[D].鄭州：鄭州大學，2012.

[5]李鳳蘭,朱倩,徐陽洋.原狀機制砂高強混凝土試驗研究[J].水利水電技術,2010(7)：32-33.

[6]王稷良,機制砂特性對混凝土性能的影響及機理研究[D].武漢:武漢理工大學，2008.

結論撰寫要求

結論又稱結束語、結語。它是在理論分析和實驗驗證的基礎上，通過嚴密的邏輯推理而得出的富有創造性、指導性、經驗性的結果描述。它又以自身的條理性、明確性、客觀性反映了論文或研究成果的價值。結論與引言相呼應，同摘要一樣，其作用是便于讀者閱讀和為二次文獻提供依據。

其內容要點如下：

① 本研究結果說明了什么問題，得出了什么規律性的東西，解決了什么理論或實際問題；② 對前人有關本問題的看法做了哪些檢驗，哪些與本研究結果一致，哪些不一致，作者做了哪些修正、補充、發展或否定；③ 本研究的不足之處或遺留問題。

對于某一篇論文的“結論”，上述要點① 是必需的，而② 和③ 視論文的具體內容可以有，也可沒有；如果不可能導出結論，也可以沒有結論而進行必要的討論。撰寫的結論應達到如下要求：

① 概括準確，措辭嚴謹；② 明確具體，簡短精練；③ 不做自我評價。

《交通科技》雜志社

收稿日期：2015-01-13

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.049