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机制砂特性对混凝土工作性能的影响
2015-10-09 10:54:28   来源:   评论:0 点击:

机制砂是经除土处理,由机械破碎、筛分制成的,粒径小于4 75mm的岩石、矿山尾矿或者工业废渣颗粒,但不包括软质、风华的颗粒。随着我国基础设施建设量的增加以及国家对环境保护力度的加大,机制砂越来越多地应用
机制砂是经除土处理,由机械破碎、筛分制成的,粒径小于4.75mm的岩石、矿山尾矿或者工业废渣颗粒,但不包括软质、风华的颗粒。随着我国基础设施建设量的增加以及国家对环境保护力度的加大,机制砂越来越多地应用于商品混凝土中。此外,在我国某些地区天然砂资源非常匮乏,特别是汛期的到来使得这些地区出现无天然砂可用的局面,重庆地区已经有少数搅拌站因为河砂的缺乏而采用全机制砂,因此对机制砂在混凝土中应用的研究具有重要的理论及现实意义。

1.实验原材料

(1)水泥:小南海P·O42.5R级水泥。

2)粉煤灰:珞电II级粉煤灰,其品质及化学成分如表1所示。

 

1粉煤灰品质及化学成分

 

烧失量/%

细度/%

SO3/%

SiO2/%

Al2O3/%

Fe2O3/%

CaO/%

TiO2/%

               

2.96

12.7

1.96

50.52

21.62

12.30

5.51

2.88

               

 

(3)减水剂:a、减水型,固含量为10.0%;b、保坍型,固含量为12.0%;引气剂;增稠剂

(4)粗集料:石灰岩5~10mm石子和10~20mm石子。

(5)细集料:河砂,细度模数为1.38;4种卵石机制砂(分别编号为1#、2#、3#、4#),细度模数在2.90~3.10之间;6种碎石机制砂(分别编号为1、2、3、4、5、6),细度模数在2.5~3.80之间;所有机制砂MB值均小于1.4。

2.实验方法

本研究以混凝土坍落度及扩展度为指标,对不同级配机制砂拌制的混凝土工作性能进行评价,混凝土工作性能按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测试。不同机制砂的孔隙率按照公式1-ρL/ρ计算(ρL、ρ分别表示堆积密度、表观密度,测试方法参照《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》进行)。

3.实验结果与讨论

3.1 机制砂等量取代河砂对混凝土工作性能的影响

本研究固定了细集料中机制砂用量为河砂用量的2.4倍,配合比设计如表2所示,考察了10种不同机制砂(4种卵石机制砂、6种碎石机制砂)对混凝土工作性能的影响,实验结果如表3、4所示。

 

   

2

机制砂等量取代河砂配合比

   
                       

水泥

粉煤灰

河砂

 

机制砂

510mm石子

1020mm石子

自来水

                       

280

60

220

 

528

 

450

 

672

 

165

                     
 

3

不同卵石机制砂对混凝土工作性能的影响

                 
 

a外加

 

初始

1h

   
                     

砂编号

剂掺

               

状态

坍落度

 

扩展度

坍落度

 

扩展度

 

/%

       
                     
   

/mm

   

/mm

/mm

 

/mm

   
                     
                   

和易性良

1#

1.35

215

   

580*580

200

 

410*430

微泌水

                   
                   

2#

1.35

220

   

560*580

190

 

380*390

和易性良

                       

 

 

 

a外加

初始

 

1h

 
             

砂编号

剂掺

         

状态

坍落度

扩展度

坍落度

 

扩展度

 

/%

   
             
   

/mm

/mm

/mm

 

/mm

 
               

3#

1.35

220

570*580

190

 

380*400

和易性良

               
             

和易性良

4#

1.35

215

570*580

205

 

430*470

微泌水

             
               

 

 

4

不同碎石机制砂对混凝土工作性能的影响

                 
 

a外加

初始

   

1h

 
               

砂编号

剂掺

           

状态

坍落度

扩展度

坍落度

 

扩展度

 

/%

   
               
   

/mm

/mm

/mm

 

/mm

 
                 

1

1.80

230

580*

590

220

 

500*530

和易性优

                 

2

1.80

230

560*

570

180

 

和易性优

                 

3

1.80

230

530*

560

120

 

和易性优

                 
               

严重泌水

4

1.80

160

450*

480

170

 

500*510

沉底

               
                 
               

严重泌水

5

1.80

180

540*

550

190

 

550*550

沉底

               
                 

6

1.80

225

540*

550

140

 

和易性优

                 

 

由表3所示可知,4种卵石机制砂拌制的混凝土初始流动性比较接近,坍落度相差仅5mm,扩展度均在560~580mm之间。但相对于

1#、4#号卵石机制砂,2#、3#号卵石机制砂拌制的混凝土流动性损失较大,1h之后1#、4#号卵石机制砂拌制的混凝土坍落度在200mm以上、扩展度在400mm以上,而2#、3#号卵石机制砂拌制的混凝土坍落度小于200mm、扩展度小于400mm。4种卵石机制砂拌制的混凝土表现出良好的和易性,但1#、4#号卵石机制砂拌制的混凝土出现轻微的泌水现象。由表4可知,除4、5号碎石机制砂外,其余机制砂拌制的混凝土和易性均比较优异;2、3、6号碎石机制砂拌制的混凝土出现较大的流动性损失,1h后坍落度小于180mm,3号碎石机制砂甚至只有120mm,1号碎石机制砂拌制的混凝土流动性损失较小,1h后坍落度为220mm、扩展度大于500mm,4、5号碎石机制砂拌制的混凝土在1h后坍落度及扩展度均有所增加。从表3、4中可知,拌制混凝土时碎石机制砂要达到与卵石机制砂相近的流动性需要更多的外加剂,用a外加剂时卵石机制砂的掺量为1.35%,而碎石机制砂的掺量达到了1.8%。

2#、3#号卵石机制砂明显改善了混凝土的泌水现象,主要是由于这两种卵石机制砂的石粉含量明显多于1#、4#号卵石机制砂的石粉含量,特别是3#号卵石机制砂石粉含量达到11.48%,孙秋彦的研究也认为卵石机制砂石粉含量控制在10%左右有利于混凝土的保水性。4、5号碎石机制砂拌制的混凝土出现严重泌水、沉底,主要是由于这两种机制砂石粉含量极低造成的,它们的石粉含量分别仅为0.1%和1.2%(见表3),此外,这两种机制砂孔隙率也较大,特别是4号碎石机制砂的孔隙率高达43.7%(见表3),远远高于其他机制砂,孔隙率越高就需要更多的粉料填充空隙,这无疑对本身就缺乏石粉的这两种机制砂雪上加霜。对于石粉含量、孔隙率接近的4#号卵石机制砂和1号碎石机制砂,达到相近的扩展度时碎石机制砂外加剂掺量明显增加,这可能是由于碎石机制砂表面相对于卵石机制砂而言更粗糙,吸附外加剂的能力更强,从而需要更多的外加剂达到相同的流动性。就流动性损失而言,1号碎石机制砂拌制的混凝土流动性损失远远小于初始流动性接近的2、3、6号碎石机制砂拌制的混凝土,这主要是由于前者石粉含量相对较少,吸附外加剂的量下降,残留在体系中游离的外加剂量相对较多,从而有利于混凝土流动性的保持。

 

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