淺析山砂在高性能混凝土中的應用

吳泉興

（漳州市華信建材有限責任公司常山分公司， 福建 漳州 363307）

0 引言

混凝土是土木工程中必不可少的建筑材料之一，砂、石子、水泥是混凝土的重要組分。由于加工機制砂選材方便，近年來我國大量使用機制砂作為混凝土細集料；而機制砂顆粒較尖銳，表面粗糙，多棱角，對混凝土工作性影響較大。在福建漳州南部沿海地區，山地富含砂礫土，這種砂土經反復清洗，可得到一種砂，因產自山地丘陵，故稱為山砂。這種山砂優點：顆粒較渾圓，表面較光滑，屬天然砂；使用成本比較低，取材方便。山砂缺點：含泥量比較高，吸附性強，配制混凝土拌和物需水量較大，坍落度損失也較大。因此，單純用山砂作為細集料只能配置低標號、流動性小混凝土；用山砂配置高性能混凝土，需要山砂和機制砂按一定比例混合。

1 原材料確定：

1.1 水泥：采用華潤水泥（永定）有限公司潤豐P.0 425

（表一）潤豐P.0 42.5 水泥的物理性能

1.2 摻合料：益材粉煤灰（Ⅱ級）

（表二）粉煤灰性能

（表三）S95 礦渣性能

1.3 外加劑：廈門建研集團（科之杰）point-400s 高效減水劑，減水率為18.6%，由外加劑公司派技術員現場調整合適配方，由于山砂泥粉含量較高，山砂對外加劑的吸附能力較強，必須解決外加劑與砂子的適應性，減少坍落度損失，要求外加劑廠方加入適量阻泥劑和保塌劑，可減少施工現場二次加水，避免現場隨意加水帶來強度影響。

1.4 確定拌和用水：飲用水。

1.5 粗骨料：5～25mm 碎石，針片狀含量8%，壓碎值12%，含泥量0.5%。

1.6 細骨料：選擇山砂、機制砂并將山砂與機制砂按合理比例混合，進行性能測試，結果見表四、表五、表六所示：

（表四）山砂顆粒級配

(表五)機制砂顆粒級配

(表六)細骨料各項性能

根據表六試驗表明：六種按不同比例混合所得混合砂通過0.315mm 篩孔的顆粒含量都大于15%，其細度模數也都符合配置泵送混凝土，而且混合砂空隙率相對比較小。所以，根據表（九）所示，不同比例混合砂均可作為配制高性能混凝土的細骨料。

2 試配與討論：

1.配合比設計強度等級C35；根據上述原材料，配合比為：水：水泥：砂：石子：摻合料：外加劑=175：286：735：1029：（灰63+礦52）：8.4。試配采用相同配合比，不同比例混合的細骨料，拌制混凝土進行各項性能檢驗，結果見表七：

（表七）混凝土拌合物性能及立方體抗壓強度

表七結果表明，首先，當配合比中細骨料全部采用山砂，用同樣配合比，很難達到混合砂配制的混凝土效果。因為山砂中泥粉含量較高、空隙率較大，對外加劑的吸附能力增強，吸附了一定比例的外加劑，混凝土拌和物坍落度損失變大，其次，山砂和機制砂按比例混合試驗如表七 ：KS1917 及KS1918和易性很好，隨機制砂摻量不斷提高，坍落度、擴展度增大，經1 小時坍落度損失都較小，而且KS1917 及KS1918 混合砂分別配置混凝土強度較高。因此，KS1917 與KS1918 這兩種混合砂分別作為細骨料配制混凝土較為理想。由于山砂價格相對低，數量也比較充足，所以我們優先選用40%山砂與60%機制砂作為細骨料。

2.細骨料品種對混凝土抗滲性能的影響

試驗在同配合比情況下，采用山礦、混合砂（40%山砂+60%機制砂）、機制砂作為細骨料配制混凝；進行抗滲性能對比。結果見下表八：

（表八）混凝土抗滲性能

上表八試驗結果表明：混合砂配制混凝土相比單純山砂和單純機制砂配制混凝土，具有顯著的抗滲性能。混凝土的抗滲性能是評價混凝土耐久性的重要指標之一，混凝土抗滲性能好，說明混凝土內部結構密實，空隙小，外面腐蝕物質就不易滲入混凝土中，混凝土抵抗侵蝕的能力就越強。所以說明混和砂（40%山砂+60%機制砂）配制混凝土具有較高的耐久性能。

3.抗氯離子滲透試驗

采用快速測定氯離子遷移系數法（RCM 法），測定氯離子擴散系數如下表（九）所示

（表九）56 天氯離子遷移系數（10-12m/s）

表（九）試驗結果表明，56 天相同電通量情況下，三種不同細骨料的混凝土氯離子遷移系數都比較小，而且混合砂配制混凝土氯離子遷移系數最小，說明抗氯離子滲透性較高，因此，按40%山砂和60%機制砂混合作為細集料的混凝土具有較理想耐久性。

4.工程應用

某小區澆筑室內停車場地面，方量 400m3,強度 C35，坍落度要求160mm-200mm 之間，于2018年3月采用泵送施工，施工時為了比較機制砂與混合砂（40%山砂+60%機制砂）,分別配制這兩種不同細集料混凝土，采用了每種混凝土各澆筑一半停車場方式。澆筑過程中，機制砂混凝土保水性不好，石子外露，可泵性比較差；混合砂和易性較好，可泵性令人滿意。現場留置標養試塊和同條件試塊，養護28 天強度均滿足設計強度要求，而且混合砂配制的混凝土強度比機制砂配制的混凝土強度高2.5Mpa。停車場已運行2年多，未出現起砂和開裂等異常情況。

3 結論

大量機制砂代替天然砂已實行多年，具有一定經濟效益和環境效益。由于機制砂生產不受氣候、季節影響，而且在生產工藝上能得到有效控制，因而其品質指標相對穩定，對提高混凝土拌和物工作性、力學性能及耐久性能等有明顯效果。機制砂表面粗糙多棱角，細度模數普遍較大，單純使用機制砂作為細集料的混凝土，其拌和物工作性差，不利于現場施工。實驗結果與工程應用情況表明：40%山砂+60%機制砂混合作為細骨料配置混凝土，具有良好的效果。