擬建南部綜合港口項(xiàng)目和首都漁港項(xiàng)目原材料試驗(yàn)分析

丁占起，李英

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

1 工程概況

毛里塔尼亞南部綜合港口項(xiàng)目和首都漁港項(xiàng)目均為新建內(nèi)挖式港口,其中,綜合港口碼頭設(shè)計(jì)為組合板樁結(jié)構(gòu)，首都漁港設(shè)計(jì)為地連墻結(jié)構(gòu)。毛里塔尼亞用于混凝土生產(chǎn)的河砂資源已經(jīng)瀕臨枯竭，沙漠砂資源極為豐富。2個(gè)項(xiàng)目涉及現(xiàn)澆、預(yù)制、水下、鋼筋混凝土、素混凝土等多種強(qiáng)度等級(jí)混凝土，其中，預(yù)制混凝土包括C30（素混凝）、C35、C40 3個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，現(xiàn)澆混凝土包括 C20（素混凝）、C30、C35、C40、C45、彎拉強(qiáng)度 5.0 6個(gè)強(qiáng)度等級(jí)[1]。

2 原材料情況

毛里塔尼亞當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源十分匱乏，水泥為進(jìn)口熟料后當(dāng)?shù)厮鄰S加工配制的各種標(biāo)號(hào)規(guī)格水泥，水泥品種最常見(jiàn)的是石灰石水泥CEMⅡ/A-L 42.5R，無(wú)礦粉、粉煤灰等摻合料。

混凝土用粗骨料為卵石破碎碎石，最大粒徑為31.5mm和10mm。細(xì)骨料分4種：雨季河道沖擊砂，細(xì)度模數(shù)在1.8～2.0，屬Ⅲ區(qū)細(xì)砂，河砂資源已經(jīng)瀕臨枯竭；人工破碎卵石砂細(xì)度模數(shù)在3.1～2.5；沙漠砂細(xì)度模數(shù)在0.8～0.5；貝殼砂細(xì)度模數(shù)在3.1～2.0。拌和用水采用海水淡化水，水質(zhì)指標(biāo)到達(dá)飲用標(biāo)準(zhǔn)。外加劑從國(guó)外采購(gòu)。減水劑有西卡TEMPO 10（液體）、特密斯TMS-F1（固體）、豹鳴 UBM-1（固體）。特密斯 TMS-F1、豹鳴UBM-1為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。

2.1 水泥

毛里塔尼亞當(dāng)?shù)赜袃杉宜鄰S，分別為毛塔水泥廠和獅子水泥廠。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果得知：當(dāng)?shù)厮?8d抗壓強(qiáng)度不符合JC/T 600—2010《石灰石硅酸鹽水泥》的要求。

2.2 粗骨料

當(dāng)?shù)厮槭癁轾Z卵石破碎的機(jī)制碎石，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果得出：該碎石不符合JTS 202-2—2011《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“JTS 202-2—2011”）中碎石的級(jí)配范圍要求。機(jī)制碎石壓碎值為9.8%＜16%，符合JTS 202-2—2011的指標(biāo)要求。然后采用5～31.5mm和5～10mm碎石合成二級(jí)配，只有在大碎石∶小碎石的比例為9∶1時(shí)，碎石級(jí)配在規(guī)范中單粒級(jí)16～31.5mm級(jí)配范圍內(nèi)，其余比例都不在級(jí)配區(qū)。

2.3 細(xì)骨料

毛里塔尼亞當(dāng)?shù)匕韬驼臼褂眉?xì)骨料為：人工破碎卵石砂、沙漠砂、貝殼砂3種，取樣后，對(duì)當(dāng)?shù)匕韬驼镜脑牧线M(jìn)行了檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果顯示，貝殼砂的氯離子含量為0.082%，超出JTS 202-2—2011中關(guān)于氯離子含量的規(guī)定。對(duì)人工碎卵石砂進(jìn)行檢驗(yàn)后得出結(jié)論：該砂為Ⅱ區(qū)中砂，含泥量3.0%；對(duì)沙漠砂進(jìn)行檢驗(yàn)后得出結(jié)論：沙漠砂比特細(xì)砂還細(xì)，不在規(guī)范級(jí)配區(qū)，含泥量0.2%。參照J(rèn)GJ 361—2014《人工碎卵石復(fù)合砂應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱“JGJ 361—2014”）附錄A，采用最小空隙率級(jí)配法確定復(fù)合砂級(jí)配，試驗(yàn)得知：根據(jù)JGJ361—2014的相關(guān)規(guī)定，上述復(fù)合砂只有在人工碎卵石砂所占復(fù)合砂比例為90%時(shí)，復(fù)合砂級(jí)配處于Ⅱ區(qū)范圍內(nèi)，屬于中砂，其余級(jí)配均不在規(guī)范級(jí)配區(qū)內(nèi)。人工碎卵石砂所占復(fù)合砂比例為40%時(shí)，復(fù)合砂空隙率最小，但是此時(shí)的復(fù)合砂級(jí)配不在規(guī)范規(guī)定的級(jí)配區(qū)。

2.4 粗骨料二級(jí)配比例、復(fù)合砂級(jí)配比例確定

通過(guò)7組試拌混凝土配合比對(duì)比不同復(fù)合砂級(jí)配和粗骨料級(jí)二級(jí)配下混凝土的性能，得出結(jié)果如下：通過(guò)試拌混凝土得出，復(fù)合砂在 9∶1、7∶3 時(shí)，大粒徑粗骨料少、砂率小、保水性不好，通過(guò)調(diào)整復(fù)合砂比例、粗骨料級(jí)配比例以及降低減水劑摻量；在粗骨料比例7∶3、復(fù)合砂比例4∶6時(shí)混凝土流動(dòng)性大、泌水少、和易性好。

3 不同粗細(xì)骨料配合比試配及對(duì)比

選用3種強(qiáng)度等級(jí)混凝土配合比對(duì)粗骨料一級(jí)配與二級(jí)配、河砂與復(fù)合砂、2個(gè)廠家水泥、3種減水劑進(jìn)行對(duì)比，共8組試驗(yàn)。文中粗骨料二級(jí)配為大粒徑骨料∶小粒徑骨料=7∶3；復(fù)合砂比例為人工碎卵石砂∶沙漠砂=4∶6。在試拌混凝土過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)施工坍落度要求，適當(dāng)增減用水量和減水劑摻量。具體的配合比如表1所示。

表1 基準(zhǔn)配合比表

3.1 河砂與復(fù)合砂對(duì)比

采用單因子變量法對(duì)采用河砂和復(fù)合砂配制的混凝土進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)論如下：（1）使用一級(jí)配粗骨料、河砂作為混凝土骨料時(shí)，滿足施工要求坍落度的前提下，用水量少，混凝土強(qiáng)度高；（2）使用復(fù)合砂作為混凝土細(xì)骨料時(shí)，滿足施工要求坍落度的前提下，混凝土用水量比河砂高，混凝土強(qiáng)度較使用河砂作為細(xì)骨料時(shí)低，但基本滿足配制要求；（3）使用復(fù)合砂作為混凝土細(xì)骨料時(shí)，混凝土容易泌水，需通過(guò)調(diào)節(jié)減水劑摻量、砂率解決泌水問(wèn)題；（4）粗骨料使用一級(jí)配時(shí)混凝土強(qiáng)度要高于二級(jí)配骨料混凝土強(qiáng)度。

3.2 水泥對(duì)比

通過(guò)對(duì)比得出結(jié)論：（1）毛塔水泥混凝土3d強(qiáng)度低于獅子水泥混凝土3d強(qiáng)度，后期強(qiáng)度比獅子水泥高，適合大體積和有防裂要求的混凝土；（2）毛塔水泥需水量大于獅子水泥。

3.3 減水劑對(duì)比

通過(guò)對(duì)比得出結(jié)論：西卡10與豹鳴、特密斯比較減水率最高，相同水灰比條件下使用西卡10減水劑混凝土坍落度大、強(qiáng)度高。

3.4 與彎拉強(qiáng)度f(wàn)cm=5.0M Pa的混凝土配合比對(duì)比

選用2種混凝土配合比在同一廠家水泥、減水劑下進(jìn)行對(duì)比粗骨料一級(jí)配、河砂，粗骨料二級(jí)配、復(fù)合砂，摻加1kg/m3纖維時(shí)混凝土彎拉強(qiáng)度，共3組試驗(yàn)。在試拌混凝土過(guò)程中，根據(jù)施工坍落度要求適當(dāng)增減用水量和減水劑摻量。

通過(guò)對(duì)比得出結(jié)論如下：（1）使用一級(jí)配粗骨料、河砂作為混凝土骨料時(shí)，早期彎拉強(qiáng)度低于使用二級(jí)配粗骨料、復(fù)合砂的混凝土，后期卻高于它的強(qiáng)度；（2）水泥用量超過(guò)JTJ 296—1996《港口道路、堆場(chǎng)鋪面設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》的規(guī)定，用水量也輕微超出規(guī)定；（3）在混凝土中摻加1kg/m3的纖維時(shí)，混凝土彎拉強(qiáng)度有明顯提高；（4）在觀察彎拉后試件的斷裂面后，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度高的試件都有1～2塊碎石被折斷，其他是碎石與砂漿的膠結(jié)面處斷裂，清洗粗骨料后強(qiáng)度也沒(méi)有明顯提供。

4 結(jié)論

通過(guò)以上對(duì)比分析，得到以下結(jié)論：

1）現(xiàn)場(chǎng)沙漠砂細(xì)度模數(shù)為0.56，比特細(xì)砂小，不符合JGJ 361—2014的規(guī)定。按JGJ 361—2014配制出符合要求的復(fù)合砂，所配制的混凝土工作性能不好。通過(guò)摻加高效減水劑后，現(xiàn)場(chǎng)按6∶4級(jí)配的復(fù)合砂配制的混凝土工作性能良好，強(qiáng)度符合要求。

2）現(xiàn)場(chǎng)5～31.5mm碎石不符合JTS 202-2—2011中的顆粒級(jí)配要求，在添加5～10mm碎石后，也不符合級(jí)配要求。一級(jí)配混凝土強(qiáng)度高于二級(jí)配混凝土強(qiáng)度。

3）當(dāng)?shù)厮噘|(zhì)量不穩(wěn)定，28d抗壓強(qiáng)度低于規(guī)范要求。

4）西卡10減水劑減水率高,相同用水量時(shí)配制混凝土強(qiáng)度較其他2種減水劑高。

5）混凝土彎拉強(qiáng)度受骨料面的影響較大，采用河砂、一級(jí)配骨料比采用二級(jí)配和復(fù)合砂彎拉強(qiáng)度高。水泥用量在已經(jīng)比規(guī)范要求水泥用量高出87kg時(shí)，7d強(qiáng)度仍沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，只有通過(guò)加入纖維提高混凝土彎拉強(qiáng)度，但是復(fù)合砂的28d強(qiáng)度仍然沒(méi)有達(dá)到配制強(qiáng)度。

6）從試驗(yàn)結(jié)果看出，使用當(dāng)?shù)厣衬芭渲频娜斯に槁咽瘡?fù)合砂、破碎卵石、水泥、西卡10減水劑完全可以配制出滿足擬建工程中所要求的抗壓強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。