不同吸水率的砂對(duì)混凝土性能的影響

王　穎，　夏云豐

(中交一航局第三工程有限公司,遼寧 大連 116031)

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不同吸水率的砂對(duì)混凝土性能的影響

王穎，夏云豐

(中交一航局第三工程有限公司,遼寧 大連 116031)

摘要：在港口混凝土工程中，原材料是影響混凝土質(zhì)量的重要因素，關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量及工程的成本。砂子、水泥、粗骨料都是影響混凝土拌合物用水量、和易性、后期強(qiáng)度以及耐久性的重要因素。針對(duì)上述技術(shù)指標(biāo)，主要研究了不同吸水率的砂對(duì)混凝土強(qiáng)度、抗凍性和抗?jié)B性等耐久性技術(shù)指標(biāo)的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著砂子吸水率的減小，混凝土的抗壓強(qiáng)度及劈裂強(qiáng)度逐漸增大，抗氯離子滲透性、抗?jié)B性和抗凍性增強(qiáng)。這一結(jié)論可為混凝土工程提供技術(shù)指導(dǎo)及質(zhì)量保證依據(jù)。

關(guān)鍵詞：混凝土；強(qiáng)度；抗凍性；抗?jié)B性；抗氯離子滲透性

近年來(lái)，隨著大量混凝土工程項(xiàng)目的開(kāi)工建設(shè)，混凝土用砂的供應(yīng)量已顯不足，尤其是河砂。根據(jù)《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》(JTS 257—2008)進(jìn)行檢測(cè)，符合標(biāo)準(zhǔn)的砂越來(lái)越少，在符合標(biāo)準(zhǔn)的條件下，砂的特性也有所不同，如砂的含泥量大、風(fēng)化比較嚴(yán)重或吸水率較大等。在拌制混凝土?xí)r，這些特性都會(huì)影響混凝土的各種性能，如用水量大、增加水泥用量、外加劑摻量大、增加施工成本，甚至?xí)档突炷翉?qiáng)度及耐久性等[1-4]，直接影響到工程質(zhì)量并增加施工成本。不同特性砂對(duì)混凝土性能的影響會(huì)有所不同[5]，為此開(kāi)展了不同吸水率的砂(砂的采集來(lái)自大連中交系統(tǒng)各項(xiàng)目部)對(duì)膠砂強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度及耐久性影響的研究。

1 試驗(yàn)用砂

1.1 砂的選定

從大連周邊中交系統(tǒng)各項(xiàng)目部選取四種不同產(chǎn)地的砂，經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，根據(jù)砂的吸水率、風(fēng)化程度、含泥量及細(xì)度等重要指標(biāo)的不同將砂分為四組，編號(hào)為1#、2#、3#、4#。將四組砂分別進(jìn)行膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)、混凝土試拌、強(qiáng)度及耐久性等試驗(yàn)，然后進(jìn)行對(duì)比分析。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，砂的物理和化學(xué)指標(biāo)如表1和表2所示。

表1 砂的物理技術(shù)指標(biāo)

表2 砂的化學(xué)技術(shù)指標(biāo)

2 膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)

依據(jù)《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法》(GB/T 2419—2005)對(duì)四種砂進(jìn)行水泥膠砂流動(dòng)度試驗(yàn)。以流動(dòng)度達(dá)到190～210 mm為標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整四種砂所需的用水量，并成型膠砂試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)至相應(yīng)的齡期測(cè)試強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可以看出，隨著砂吸水率的減小，所制備膠砂試件的需水量比逐漸下降，而膠砂抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度逐漸提高。

表3 膠砂強(qiáng)度

3 混凝土性能試驗(yàn)

3.1 原材料選定

水泥：采用A牌P·O 42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，其初凝時(shí)間204 min、終凝時(shí)間240 min、安定性沸煮法合格；石子：表觀密度2 720 kg/m3，粒徑5～25 mm，級(jí)配良好；外加劑：采用B牌減水劑；引氣劑：采用C牌。

3.2配合比的選定

根據(jù)表4混凝土配合比對(duì)1#、2#、3#和4#四種砂進(jìn)行混凝土試驗(yàn)。設(shè)計(jì)強(qiáng)度C40，水灰比和用水量相同。

1#、2#、3#和4#四種砂所制備的新拌混凝土拌合物的性能指標(biāo)見(jiàn)表5。由表5可見(jiàn)，四種新拌混凝土拌合物的坍落度均在180～200 mm，擴(kuò)展度均大于420 mm，重度2 340～2 370 kg/m3，含氣量5.0%～7.0%，初凝時(shí)間618～738 min，終凝時(shí)間792～924 min。

表4 混凝土配合比

表5 拌合物試驗(yàn)結(jié)果

3.3混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)

1#、2#、3#和4#四種砂所制備混凝土不同養(yǎng)護(hù)齡期的抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可見(jiàn)，隨著砂子吸水率的減小，混凝土的3 d、7 d、28 d和90 d的強(qiáng)度均逐漸增大，其中，3 d強(qiáng)度的極差為4.1 MPa，7 d強(qiáng)度的極差為6.3 MPa，28 d強(qiáng)度的極差為9.2 MPa，90 d強(qiáng)度的極差為9.6 MPa。

表6 混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果　MPa

1#、2#、3#和4#四種砂所制備混凝土不同養(yǎng)護(hù)齡期的劈裂強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可見(jiàn)，劈裂強(qiáng)度隨砂吸水率的變化規(guī)律與抗壓強(qiáng)度相似，隨著砂子吸水率的減小，混凝土的3 d、7 d、28 d強(qiáng)度逐漸增大，但整體變化幅度不大。

3.4 混凝土氯離子滲透性試驗(yàn)

表7 混凝土28 d劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果　MPa

1#、2#、3#和4#四種砂所制備混凝土的氯離子滲透性試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表8。由表8可見(jiàn)，氯離子滲透性隨砂吸水率的變化規(guī)律與強(qiáng)度相似，隨著砂子吸水率的減小，混凝土的氯離子滲透濃度逐漸從2 180.8 C減小到1 895.6 C，抗?jié)B能力逐漸增強(qiáng)。也即砂吸水率較小的3#、4#混凝土的抗氯離子滲透性略?xún)?yōu)于砂吸水率較大的1#、2#混凝土。

表8 氯離子滲透性試驗(yàn)結(jié)果　C

3.5 混凝土抗?jié)B試驗(yàn)

1#、2#、3#和4#四種砂所制備混凝土的滲水高度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表9。由表9可見(jiàn)，隨著砂子吸水率的減小，混凝土的滲水高度逐漸減小，抗?jié)B性能逐漸提高。也即砂吸水率較小的3#、4#混凝土的抗?jié)B性能略?xún)?yōu)于砂吸水率較大的1#、2#混凝土。

表9 抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果 mm

3.6 混凝土抗凍試驗(yàn)

1#、2#、3#和4#四種砂所制備混凝土的凍融質(zhì)量損失和相對(duì)動(dòng)彈性模量試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表10和表11。由表中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，1#、2#、3#、4#混凝土經(jīng)過(guò)350次凍融循環(huán)后，抗凍性試驗(yàn)結(jié)果較為接近，質(zhì)量損失均較小；相對(duì)動(dòng)彈性模量均大于92%，均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

表10 抗凍混凝土重量損失試驗(yàn)結(jié)果

表11 抗凍混凝土相對(duì)動(dòng)彈模量試驗(yàn)結(jié)果

4結(jié)論

(1)隨著砂子吸水率的減小，混凝土的抗壓強(qiáng)度及劈裂強(qiáng)度逐漸增大。

(2)隨著砂子吸水率的減小，氯離子滲透性隨砂吸水率的變化規(guī)律與強(qiáng)度相似，隨著砂子吸水率的減小，混凝土的氯離子滲透濃度逐漸從2 180.8 C減小到1 895.6 C，抗?jié)B能力逐漸增強(qiáng)。

(3)隨著砂子吸水率的減小，混凝土的滲水高度逐漸減小；抗?jié)B性能逐漸提高。

(4)1#、2#、3#、4#混凝土經(jīng)過(guò)350次凍融循環(huán)后，抗凍性試驗(yàn)結(jié)果較為接近，質(zhì)量損失均較小；相對(duì)動(dòng)彈性模量均大于92%，均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2015-08-10

作者簡(jiǎn)介：王穎(1980—)，女，工程師，主要從事混凝土測(cè)試及性能研究工作

DOI：10.13219/j.gjgyat.2016.04.015

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528.04

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-3953(2016)04-0058-03

Research on the Influence of Different Water-Absorptivity Sand on Performance of Concrete

Wang Ying， Xia Yunfeng

(Third Engineering Co. Ltd. of the 1st Navigation Administration Bureau of the Communication Ministry of the PRC,Dalian 116031,China)

Abstract:In harbor concrete projects,raw materials play an important role in affecting the quality of concrete, which is closely related to both the cost and the quality of the whole project.Sand,cement and coarse aggregate all have an important effect on the water content and the workability of the concrete mixture as well as on the later strength and the durability of hardened concrete.With all the above-mentioned technical targets taken into accounts,the study of the effects of different water-absorptivity sand on the strength,the freezing and thawing resistance and the anti-permeability and other durable indexes is focused on in this paper.Experimental results show that the compressive and splitting strength,resistance to the permeability of chloride ions,the anti-permeability and the freezing and thawing resistance all increase or improve gradually with the reduction of the water absorption of sand.The result of the research may provide technical guidance for concrete projects and help ensure the quality of concrete.

Key words:concrete;strength;freezing resistance;anti-permeability;performance of the anti-permeation of chlorine ions