用于索塔機(jī)制砂混凝土的復(fù)合摻合料研究Compound M ineral Adm ixture in Manufactured-Sand Concrete forCable Tower

張　博，馬　虎，羅　暉，陳航，王傳彪，李　欣（中交路橋華東工程有限公司，上海00；重慶軌道交通（集團(tuán)）有限公司，重慶000；重慶交通大學(xué)，重慶0000；重慶市錦藝硅材料開發(fā)有限公司，重慶0）

用于索塔機(jī)制砂混凝土的復(fù)合摻合料研究
Compound M ineral Adm ixture in Manufactured-Sand Concrete forCable Tower

張博1，馬虎2，羅暉3，陳航4，王傳彪3，李欣3
（1中交路橋華東工程有限公司，上海201203；2重慶軌道交通（集團(tuán)）有限公司，重慶400042；3重慶交通大學(xué)，重慶400020；4重慶市錦藝硅材料開發(fā)有限公司，重慶401121）

以芙蓉江大橋的索塔C50機(jī)制砂混凝土為研究背景，開展混凝土用復(fù)合摻合料研究。復(fù)合沸石粉摻合料具有多孔結(jié)構(gòu)特征和典型的二次水化反應(yīng)特征，凈漿和砂漿的研究結(jié)果顯示復(fù)合沸石粉摻合料將有利于索塔機(jī)制砂混凝土的施工工作性能。

復(fù)合摻合料；沸石粉；混合砂漿；流動(dòng)度；抗壓強(qiáng)度比；相容性

0　引言

道安高速公路TJ08標(biāo)芙蓉江大橋主橋?yàn)?70m獨(dú)塔單跨地錨混凝土斜拉橋。斜拉索采用扇形布置，梁上索距8m，地錨箱索距為1.65m，塔上索距1.5～3.0m。索塔設(shè)計(jì)采用C50混凝土，混凝土的施工性能、力學(xué)性能、耐久性能對(duì)工程質(zhì)量意義重大。且由于項(xiàng)目所在地的特殊情況，需要使用石灰石機(jī)制砂為混凝土細(xì)集料，而石灰石機(jī)制砂具有不同于天然河砂的性能特征，在機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中及以機(jī)制砂為主要原料配制的混凝土都體現(xiàn)出不同于天然河砂混凝土的特點(diǎn)。通常機(jī)制砂的棱角多于天然河砂，直接導(dǎo)致機(jī)制砂混凝土的工作性要稍遜于天然河砂配制的混凝土。對(duì)于機(jī)制砂混凝土使用合適的摻合料是有必要的，不僅可以改善混凝土的工作性，而且對(duì)降低混凝土早期水化熱亦將有所貢獻(xiàn)。

目前，作為輔助膠凝材料的礦物摻合料主要包括粉煤灰、礦渣等。市場(chǎng)上礦渣價(jià)格較高，而且供不應(yīng)求。由于近年建設(shè)工程量大，以及燃煤鍋爐的一些變化，符合現(xiàn)有摻合料標(biāo)準(zhǔn)的高品質(zhì)的煤粉爐粉煤灰在部分地區(qū)也較緊缺。因?yàn)閭鹘y(tǒng)摻合料的緊缺，以及礦物摻合料的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，由兩種或兩種以上礦物摻合料復(fù)合形成的復(fù)合礦物摻合料正逐漸受到工程技術(shù)人員的關(guān)注。

1　沸石粉

天然沸石是火山噴發(fā)形成的玻璃體在長(zhǎng)期的堿溶液條件下二次成礦所形成的巖石，將其粉磨至一定細(xì)度可得磨細(xì)沸石粉，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)［1］（GB/T18736）將磨細(xì)天然沸石作為礦物外加劑的一種。邢鋒［2］的研究結(jié)果顯示，含沸石粉的混凝土泌水量低，粗骨料的裹漿量大，混凝土的均勻性好，抗?jié)B性高，抗凍性好，具有優(yōu)異的預(yù)防AAR性能。巴恒靜［3］的研究結(jié)果顯示含沸石粉的復(fù)合摻合料其次級(jí)顆粒級(jí)配更趨合理，疊合效應(yīng)顯著，其性能優(yōu)于單摻。且沸石粉的多孔結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含豐富的水分，在膠結(jié)料用量多的高強(qiáng)混凝土的水泥水化后期，提供了進(jìn)一步水化的必要條件。沸石粉的特性及相關(guān)研究結(jié)果顯示，使用含沸石粉的復(fù)合摻合料對(duì)于有耐久性要求，且采用泵送施工的索塔混凝土是有益的。研究過(guò)程中選擇了某公司以沸石粉為主要成分的復(fù)合摻合料進(jìn)行試驗(yàn)分析，以下簡(jiǎn)稱復(fù)合摻合料Ze。

2　復(fù)合摻合料Ze的研究

2.1復(fù)合摻合料Ze的基本理化特性

［4］［5］［6］中有代表性的三種天然沸石的主要化學(xué)成分及平均值列于表1。

表1　不同沸石的主要化學(xué)成分（%）

對(duì)復(fù)合摻合料Ze的化學(xué)成分測(cè)試結(jié)果見表2，其堿含量測(cè)試值為0.96%。化學(xué)分析顯示復(fù)合摻合料Ze的成分與沸石一樣是以鋁硅酸鹽為主。

表2　復(fù)合摻合料Ze化學(xué)成分（%）

參照GB/T18736中的磨細(xì)天然沸石為主要組分進(jìn)行分類測(cè)試，其最重要的性能參數(shù)是混合砂漿28d活性指數(shù)，復(fù)合摻合料Ze摻量為總膠凝材料的10%。吸銨值為磨細(xì)天然沸石區(qū)別于其它摻合料的特征參數(shù)，因此也進(jìn)行了測(cè)試分析。

測(cè)試結(jié)果見表3，結(jié)果顯示復(fù)合摻合料Ze的吸銨值符合Ⅱ型磨細(xì)天然沸石特征，其混合砂漿28d活性指數(shù)達(dá)到Ⅰ型磨細(xì)天然沸石的指標(biāo)值。

表3　復(fù)合摻合料Ze測(cè)試結(jié)果

2.2復(fù)合摻合料Ze與水泥組合的膠凝材料特性

對(duì)混凝土摻合料性能的評(píng)價(jià)通常是基于將摻合料摻入基準(zhǔn)水泥中測(cè)試得到的數(shù)據(jù)，而實(shí)際工程中使用的水泥與基準(zhǔn)水泥所含的混合材種類及數(shù)量均不相同，因此使用基準(zhǔn)水泥測(cè)得的摻合料性能往往與實(shí)際使用中表現(xiàn)出的性能有較大出入。此處分別研究了復(fù)合摻合料Ze與基準(zhǔn)水泥及索塔工程實(shí)際使用的海螺（貴州遵義）42.5普通硅酸鹽水泥組合后的膠凝材料性能。

表4　與基準(zhǔn)水泥組合

表5　與海螺水泥組合

在不改變膠凝材料總量及用水量的條件下，改變摻合料用量，測(cè)試混合砂漿的流動(dòng)度比和抗壓強(qiáng)度比。結(jié)果見表4和表5。

復(fù)合摻合料Ze與不同水泥組合的試驗(yàn)結(jié)果顯示，在所試驗(yàn)的摻量范圍內(nèi)，隨著摻合料Ze的加入，膠砂的流動(dòng)度略有增加，這對(duì)于索塔混凝土的工作性是有利的。

混合砂漿的抗壓強(qiáng)度在試驗(yàn)摻量范圍內(nèi)隨摻合料Ze摻量的增加，早期強(qiáng)度下降明顯，后期強(qiáng)度較好，體現(xiàn)出典型的二次水化反應(yīng)特征。在相同摻量時(shí)，摻合料Ze與基準(zhǔn)水泥組合后的膠凝材料強(qiáng)度高于其與工程所用海螺水泥組合后的膠凝材料強(qiáng)度。

2.3復(fù)合摻合料Ze與減水劑的相容性

水泥的礦物組成、細(xì)度、含堿量、石膏品種和摻量的不同，混凝土摻合料品種和摻量等不同，都可能會(huì)引起減水劑的化學(xué)定性不適應(yīng)和劑量定量不適應(yīng)，在選擇減水劑與膠凝材料的組合時(shí)，需要通過(guò)減水劑與膠凝材料的相容性試驗(yàn)確定。研究方法參照《水泥與減水劑相容性試驗(yàn)方法》，工程中選用的是某品牌的聚羧酸高性能減水劑，試驗(yàn)結(jié)果見表6。由于聚羧酸減水劑的緩釋效果，凈漿流動(dòng)度呈現(xiàn)出早期損失較快而后期又逐漸恢復(fù)的特征。

分別分析加摻合料和不加摻合料時(shí)各時(shí)間段凈漿流動(dòng)度的最大值，可以發(fā)現(xiàn)加入摻合料Ze之后，與只使用海螺水泥相比，獲得相同流動(dòng)度時(shí)減水劑的摻量有減小的趨勢(shì)，摻合料Ze與聚羧酸減水劑的相容性較好。

3　結(jié)論

（1）復(fù)合摻合料Ze具有典型的二次水化反應(yīng)特征，吸銨值結(jié)果顯示其具有沸石粉的多孔結(jié)構(gòu)特征。

（2）在相同摻量時(shí)，復(fù)合摻合料Ze與基準(zhǔn)水泥組合后的膠凝材料強(qiáng)度高于其與工程所用海螺水泥組合后的膠凝材料強(qiáng)度，顯示出隨水泥品種的變化，復(fù)合摻合料Ze的強(qiáng)度影響系數(shù)不同。

（3）復(fù)合摻合料Ze的加入，膠砂的流動(dòng)度有所提高，并且復(fù)合摻合料Ze與該研究中索塔工程所用聚羧酸減水劑相容性較好，這些都將有利于索塔機(jī)制砂混凝土的施工工作性能。

表6　與減水劑相容性

參考文獻(xiàn)：

［1］GB/T18736高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑［S］.國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2002.

［2］邢鋒，馮乃謙.摻天然沸石粉水泥及其混凝土的性質(zhì)［J］.低溫建筑技術(shù)，1999（1）：3-5.

［3］巴恒靜，楊英姿，趙霄龍.摻合料復(fù)合化對(duì)高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度及顯微結(jié)構(gòu)的影響［J］.混凝土，000（9）：7-10.

［4］朱家亮，郝碩碩，吳文惠，等.改性沸石對(duì)銅吸附性能的研究［J］.西南大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34（11）：52-56.

［5］?？酥埽髅褓n.貴州束沸石元素組成和在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用前景［J］.貴州農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1989（2）：99-100.

［6］劉翠娥，夏先林.飼用沸石的研究進(jìn)展［J］.貴州畜牧獸醫(yī)，2007，31（4）：24-25.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Based on C50manufactured-sand concrete in the cable towerof Furongjiang Bridge，thestudy on the compoundmineraladmixtureof concrete is performed.Compound zeolite pow der adm ixture has the characteristics of porous structure and typical secondary hydration.The study on paste and mortar shows that the compound zeolite powderadmixturebenefits theperformanceofmanufactured-sand concrete for cable tower.

compoundmineraladmixture；zeolitepowder；mixedmortar；fluidity；compressivestrength ratio；compatibility

TU528

A

1671-9107（2015）05-0048-03

2015-04-10

張博（1982-），男，山東濟(jì)寧人，本科，工程師，主要從事道路與橋梁施工工作。