混合砂比例對T梁C55混凝土性能的影響

徐 鑫，陶元洪，吳振興，夏京亮

(1.中交隧道工程局有限公司，北京 100102；2.中國路橋工程有限責任公司，北京 100011；3.中國建筑科學研究院，北京 100013)

當前，我國正在積極推進“一帶一路”發展戰略，肯尼亞是“一帶一路”戰略東非布局的首站，蒙內鐵路已建成通車，作為延長線的內馬鐵路正在建設?？夏醽喆蟛糠值貐^常年干旱，河流較少，河砂匱乏，內馬鐵路工程采用機制砂是必然的選擇。機制砂是經除土處理，由機械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.75 mm的巖石、礦山尾礦或工業廢渣顆粒，但是不包括軟質、風化的顆粒。機制砂混凝土在鐵路工程線下工程(如涵洞基礎、墻身、八字墻、蓋板、橋梁樁基、墩柱等)中的應用研究已較為充分，然而在鐵路工程上部結構，尤其是T梁中的研究相對較少[1-6]。因此在內馬鐵路T梁混凝土生產過程中考慮采用河砂與機制砂混合使用，減小機制砂對于T梁混凝土工作性的不利影響。該文研究了機制砂和河砂混合比例對于T梁C55混凝土工作性能和力學性能的影響。

1 試 驗

1.1 原材料

1)水泥 采用CEM Ι 52.5水泥，執行的標準為EN 197-1，初凝155 min，終凝255 min，3 d和28 d抗壓強度分別為27.2 MPa、58.6 MPa，比表面積320 m2/kg。

2)粉煤灰 采用印度I級粉煤灰，細度 (45 μm篩余)10.1%，需水量比85%，燒失量1.45%。

3)細骨料 機制砂，內馬鐵路料場生產，表觀密度2 840 kg/m3，吸水率1.6%，壓碎值5%，細度模數2.6，石粉含量6.1%，MB值0.9，級配見圖1；對比用河砂為肯尼亞河砂，細度模數2.5，級配見圖1。

4)粗骨料 內馬鐵路料場生產5～20 mm連續級配碎石，巖性為玄武巖，母材強度160 MPa，表觀密度2 840 kg/m3，吸水率1.2%，壓碎值6%，針片狀含量3%。

5)減水劑 國內某聚羧酸減水劑，固含量30%，減水率29.3%。

1.2 方案

試驗用混凝土配合比見表1，保持混凝土用水量不變，調整減水劑用量使混凝土坍落度保持在(180±10) mm，配合比中用水量包括減水劑含水量。

表1 河砂機制砂對比T梁混凝土配合比

混凝土工作性能按照GB/T 50080—2002《普通混凝土拌和物性能試驗方法標準》進行；力學性能按照GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行；長期性能和耐久性能按照GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》進行。

2 結果與分析

2.1 對混凝土工作性能的影響

河砂與機制砂混合比例對T梁混凝土工作性的影響試驗結果見表2。由表2可以看出，隨著機制砂比例的增加，混凝土含氣量呈現下降趨勢，純機制砂混凝土含氣量比純河砂混凝土含氣量下降了21%，這主要是由于機制砂混凝土相對于河砂混凝土采用相同的減水劑，機制砂混凝土引氣比較困難，因此如果采用機制砂比例較高時，應考慮在減水劑復配過程中適當地提高引氣成分的含量；隨著機制砂比例的增加，混凝土容重呈現增加趨勢，純機制砂混凝土容重比純河砂混凝土容重增加了50 kg/m3、2%，增加比例并不大，這主要是由于該試驗采用的機制砂表觀密度比河砂表觀密度大，另外機制砂比例增加混凝土含氣量減小，進一步使混凝土容重增大； 由混凝土坍落度試驗結果結合混凝土配合比情況可知，保持混凝土坍落度在(180±10) mm，減水劑用量隨著機制砂比例的增大而增加，另外即使減水劑用量增加，采用機制砂比例較高的混合砂配制的混凝土坍落度也呈下降趨勢，純機制砂混凝土坍落度比純河砂混凝土坍落度下降了6%，這主要是由于機制砂相對于河砂表面較為粗糙，級配較差。雖然通過調整減水劑用量，采用不同比例的混合砂均能配制出坍落度(180±10) mm的混凝土，然而機制砂比例較大會使混凝土本身的粘度增大，不利于混凝土施工，因此應綜合考慮，機制砂比例不宜過大。

表2 河砂與機制砂混合比例對T梁混凝土工作性的影響

2.2 對混凝土抗壓強度的影響

河砂與機制砂混合比例對T梁混凝土抗壓強度的影響試驗結果見表3，由表3可以看出，各組混凝土1 d抗壓強度均較高，抗壓強度最低的為LJ-4組(河砂∶機制砂為6∶4)29.6 MPa，抗壓強度最高的為LJ-6組(河砂∶機制砂為4∶6)33.2 MPa，其他試驗組1 d抗壓強度均大于30 MPa，純機制砂混凝土1 d抗壓強度比純河砂混凝土1 d抗壓強度增大了3%；各組混凝土28 d抗壓強度均大于65 MPa，滿足C55強度等級混凝土抗壓強度設計要求，抗壓強度最低的為LJ-2組(河砂∶機制砂為8∶2)68.3 MPa，抗壓強度最高的為LJ-8組(河砂∶機制砂為2∶8)73.4 MPa，純機制砂混凝土28 d抗壓強度比純河砂混凝土28 d抗壓強度增大了2%，整體而言隨著機制砂比例的增大，混凝土抗壓強度呈現增大趨勢。

表3 河砂與機制砂混合比例對比T梁混凝土抗壓強度

3 結 論

a.隨著混合砂中機制砂比例的增加，混凝土含氣量逐漸下降，混凝土容重和抗壓強度呈現增大趨勢，保持混凝土坍落度在(180±10) mm，減水劑用量隨著機制砂比例的增大而增加，另外即使減水劑用量增加，采用機制砂比例較高的混合砂配制的混凝土坍落度也呈下降趨勢。

b.通過試驗優選河砂和機制砂5∶5的混合砂作為細骨料配制T梁C55混凝土，所配制的混凝土含氣量為3.5%，容重為2 460 kg/m3，坍落度170 mm，1 d、3 d、7 d、14 d、28 d抗壓強度分別為31.9 MPa、43.6 MPa、55.1 MPa、64.6 MPa、71.5 MPa。

[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].建材世界,2004,25(3):20-24.

[2] 李北星,周明凱.石灰巖機制砂中石粉作摻和料對混凝土工作性和強度的影響[J].公路,2007(12):141-145.

[3] 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.

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[6] 趙淮生.混合砂配制高性能混凝土在鐵路工程中的應用[J].鐵道建筑，2010(8)：147-150.