花岗岩机制砂在高性能混凝土中的试验研究

文章编号：１００７—０４６Ｘ（２０１６）０２一Ｏ０１６—０３　固废利用　花岗岩机制砂在高性能混凝土中的试验研究　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍａｃｈｉｎｅ－Ｃｒｕｓｈｅｄ　Ｇｒａｎｉｔｅ　Ｓａｎｄ　ｉｎ　Ｈｉｇｈ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　袁自运　，一，赵传东　，王文林　（１．安徽建筑大学材料与化学工程学院，安徽合肥２３００２２；２．黄山中汇实业有限公司，安徽黄山２４５０００；　３．安徽省城建设计研究院，安徽合肥２３０００１；４．黄山广和建材有限公司，安徽黄山２４５０００）　．　摘　要：为推广机制砂在高性能混凝土中的应用，通过皖南地区花岗岩机制砂的石粉含量、细度模数对Ｃ６０高性能　混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能进行了一系列试验。试验结果表明，花岗岩机制砂完全可以应用　到高性能混凝土中，石粉含量可以放宽到１０．０％，细度模数宜在２．８－３．３的范围。　关键词：花岗岩机制砂；高性能混凝土；石粉含量；细度模数　中图分类号：Ｔｕ５２８．５６　文献标志码：Ａ　０　前言　近年来，天然砂在工程建设中的大量使用，许多地　区的天然砂资源已经大幅度减少，在这种情况下，充分　发挥当地的岩石资源优势，利用石场中开采出来的岩石　或者河流附近的卵石生产机制砂，已经成为必不可少的替　代资源ｉｌｌ。皖南地区岩石种类较多，花岗岩是其中较为常　见的一种。花岗岩机制砂在混凝土中的应用主要以普通　学性能见表１。　表１不同工艺处理后再生粗集料的物理力学性能　（２）砂：选用皖南地区花岗岩破碎的机制砂，Ｉ区连　续级配，细度模数为３．２，石粉含量为７．０％，泥块含量　标号（ｃ１５一Ｃ４５）为主，很少涉及到在高性能混凝土中的　应用。机制砂的石粉含量、细度模数一般都是可以控制的。　本文通过Ｃ６０花岗岩机制砂高性能混凝土的大量试验，　０，紧密堆积密度１　６３０　ｋｇ／ｍ　。　（３）石：选用黄山蓝田５～２５　ｍｌｎ连续级配碎石，含　泥量０．２％，针片状含量７．０％，压碎指标值８．０％，表观　密度２　７５０　ｋｇ／ｍ　。　研究花岗岩机制砂中石粉含量及其细度模数对配制高性　能混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能的影响，希　望对机制砂在高性能混凝土中的推广起到一定推动　作用。　（４）矿物掺合料：选用铜陵捷汇实业有限公司生产的　Ｉ级粉煤灰单掺使用。　（５）外加剂：选用黄山市聚信材料有限公司生产的　ＰＣＡ标准型聚羧酸系高效减水剂，减水率２８．０％。　１　原材料及试验方法　１．１原材料　（１）水泥：选用黄山海螺水泥有限公司生产的海螺　Ｐ．０４２．５水泥，水泥质量较为稳定，各项指标均符合ＧＢ　（６）水：河水，各项指标均符合ＪＧＪ　６３—２００６《混　凝土拌和用水标准》。　１．２　试验方法　新拌混凝土性能测试按ＧＢ／Ｔ　５００８０—２００２《普通混　１７５—２００７《通用硅酸盐水泥》标准中的规定。其物理力　１６　ＣＯＡＬＡＳＨ　２／２０１６　凝土拌合物性能试验方法标准》进行，根据ＧＢ／Ｔ　１　２　３　４　５　５００８１—２００２《普通混凝土力学性能试验方法》进行力学　石粉能够增加机制砂堆积密度，降低机制砂的空隙　性能试验，抗氯离子渗透、抗碳化性能均按照《普通混　凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》ｆＧＢ／Ｔ　５００８２－－２００９）进行相关耐久性进行检测。　２　花岗岩机制砂的石粉含量对配制高性能混凝　土的影响　２．Ｉ　Ｃ６０配合比　本试验花岗岩机制砂的石粉含量依次取１．０％、　４．０％、７．０％、１０．０％、１３．Ｏ％，经多次试验，确定试验配　合比见表２。　表２不同物理强化工艺处理后再生粗集料的吸水率　编号　．．机制砂石粉含量　／／％　％　水水泥粉煤灰砂　石外加剂　混凝土各原材料用量／ｋｇ．蒜　ｍ。　２．２试验结果与分析　根据表２中的混凝土配合比进行试验，测得混凝土　拌合物的工作性能、力学性能如表３所示。　表３机制砂石粉含量对Ｃ６０高性能混凝土　工作性能和力学・眭能的影响　从表３中的数据可以看出，随着石粉含量的增加，　花岗岩机制砂配制的Ｃ６０高性能混凝土拌合物的坍落度　和扩展度也在变大，混凝土的７　ｄ和２８　ｄ强度也成上升　趋势；当石粉含量增加到１０．０％时，混凝土的各项性能　达到最优；此后继续增加机制砂的石粉含量，拌合物的　坍落度和扩展度却变小了，混凝土的７　ｄ和２８　ｄ强度也　成下降趋势。　率，其细小的颗粒可以起到较好的微集料填充效应，增　加浆体和界面过渡区的密实度［０　Ｏ　０　２ｊ，因而能够提高混凝土的　强度。但当机制砂中的石粉含量达到到一定程度之后，　继续增加石粉的含量，由于石粉的形貌接近于水泥颗粒　形貌，颗粒形状不规则、多棱角，因此石粉颗粒的需水　５　５　５　５　５　Ｊ　５　５　５　５　量较大，需要更多的水去包裹，此时浆体的稠度和黏度　４　４　４　４　４　８　８　８　８　８　８　８　８　８　８　过大，拌合物除了保水性得到进一步增强以外，坍落度、６　６　７　６７　　６　７　７　　６７　　扩展度都变小，拌合物流动性变小，工作性能明显降低，　６　６　６　６　６　不利于混凝土的泵送与施１二。　Ｏ　８　Ｏ８　　０８　　Ｏ　８　０８　　３　３　３　３　３　３　花岗岩机制砂的细度模数对配制高性能混凝　土的影响　８　８　８　８　８　３．１配合比　选择最佳石粉含量１０．０％花岗岩机制砂，调整机制　砂的细度模数，同时调整混凝土的砂率，配制Ｃ６０高性　能混凝土的配合比见表４。　表４混凝土配合比　３．２试验结果与分析　根据表４中的混凝土配合比进行试验，测得混凝土拌　合物的工作性能、力学性能如表５所示。　表５机制砂的细度模数对Ｃ６０高性能　混凝土工作性能和力学性能的影响　配制Ｃ６０高性能混凝土对机制砂的细度模数也是有　要求的，当机制砂选择中粗砂，细度模数在３．０左右波动　时，混凝土的工作性能和抗压强度达到一个较好的水平。　２／２０１６粉煤灰　ｌ７　当机制砂细度模数过大时，砂中较大颗粒所占比例较大，　细孔中进行扩散。这样水胶比很大程度上决定了ｃ０　在　混凝土中的扩散速度，Ｃ６０混凝土的水胶比较低，且在石　细小颗粒较少，空隙率一般也较大，虽然在配制混凝土　时砂率也随之调整到很大，但拌合物粘聚性没有得到改　粉的作用下混凝土的密实性增强，混凝土的孔隙率降低，　ｃ０　渗透及扩散都很不易，从而增强了其抗碳化能力。　善，砂浆难以包裹住粗集料，一些试验中还可以看到不　少石子外漏，混凝土包裹性也较差，混凝土的坍落度和　扩展度变小，不利于混凝土的泵送和施工。反过来，机　５　结论　（１）皖南地区花岗岩机制砂中的石粉含量可以适当放　大，但不宜超过１０．０％。　制砂细度模数过小，砂的比表面积增大，在胶凝材料不　变的情况下，容易导致新拌混凝土发黏，流动性较差，　且坍损较大ｌ　３ｌ。从强度来看，中等偏粗的机制砂配制的混　凝土强度较高，另外机制砂细度模数过大引起的砂率过　大也影响了混凝土的体积稳定性。配制Ｃ６０高性能混凝　土所选用的机制砂细度模数宜在２．８～３．３的范围内。　（２）花岗岩机制砂在配制Ｃ６０高性能混凝土时，细　度模数宜在２．８　３＿３的范围内，据此可以要求砂场控制好　机制砂的细度模数。　（３）花岗岩机制砂高性能混凝土的耐久性完全可以达　４　花岗岩机制砂高性能混凝土的耐久性试验　试验选取最佳石粉含量１０．０％、细度模数为３．２花岗　到设计要求。　参考文献　［１］王雨利．低强度等级泵送高石粉机制砂混凝土的研究【Ｄ］：武汉：　武汉理工大学，２００７．　［２］Ｊ．ＴＲＡＧＡＲＤＨ．Ｍｉｃｒｏ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　岩机制砂，使用表４中编号为４的混凝土配合比，采用　电通量法检测混凝土抗氯离子渗透性能，混凝土试件养　护到２８　ｄ后经过６　ｈ的总电通量为７９４．０　Ｃ，依据美国　ＡＳＹＭＣ　１２０２标准中的规定，电通量＜１　０００　Ｃ时，混凝　土密实度高，抗氯离子渗透能力强。花岗岩机制砂混凝　土中一定量的石粉提高混凝土的密实度，也增强了界面　ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｃ］／／Ｉｎ：Ａｋｅ　ｓｋａｒｅｎｄａｈｌ　ａｎｄ　Ｏ．Ｐｅｔｅｒｓｓｏｎ，　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ＲＩＬＥＭ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｓｅｌｆ－　Ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ＲＩＬＥＭ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｃａｃｈａｎ　Ｃｅｄｅｘ，　ｌ９９９：１７５—１　８６　［３］邢福燕，刘洋，杨文杰，等．砂子细度及级配对新拌混凝土性能的　影响研究【Ｊ］．混凝土，２０１　５（１）：１１８．１　３０．　作者简介：袁自运（１９８Ｏ一），男，硕士研究生。联系地址：安徽省黄山市　经济开发区黄山中汇实业有限公司（２４５０００），电子信箱：１２０８３９４０９＠　ｑｑ．ｃｏｍ　过渡层结构的密实度，提高了混凝土的抗渗性能。　使用酚酞指示剂测定混凝土的碳化深度，测得７ｄ、　１４　ｄ、２８　ｄ花岗岩机制砂混凝土的碳化深度均为０，６０　ｄ　的碳化深度为１．４　ｍｍ。ＣＯ，是从混凝土内部的气孔和毛　收稿日期：２０１　５年８月２４日　（上接第１０页）　量为１．５％；粉磨时问为１５　ａｒｉｎ；水灰比为０．４。　参考文献　［１］杨恒义，祁文明，宋福志．粉煤灰应用技术浅谈【ＪＪ．中国水泥，２００７　ｆ１２、：７０－７１．　３　结论　（１）外加剂与工艺参数等不同因素对粉煤灰水泥胶砂　试样３ｄ抗压强度的影响从大到小的次序分别为粉磨时间、　［２１陈磊，聂强．粉煤灰对长龄期混凝土抗压强度的影响［Ｊ】ｌ粉煤灰综合　利用，２００８（１）：４３．４５．　激发剂掺量、水灰比、助磨剂掺量、减水剂掺量、助磨　剂品种、激发剂品种。　（２）外加剂与工艺参数等不同因素对粉煤灰水泥胶砂　试样２８ｄ抗压强度的影响从大到小的次序分别为粉磨时　［３】李少辉，赵澜，包先成，等．粉煤灰的特性及其资源化综合利用［Ｊ］　．混凝土，２００５（４１：７６－７８．　［４］赵宏义．全国水泥及混凝士外加剂应用技术文集［Ｍ］．北京：　｛ｊ国　建材工业出版社，２００３：１．１８．　【５］任书霞，要秉文，王长瑞．粉煤灰活性的激发及其机理研究［Ｊ】．　粉煤灰综合利用，２００８（４）：５０－５２．　间、减水剂掺量、激发剂掺量、助磨剂掺量、助磨剂品种、　激发剂品种、水灰比。　（３）正交试验法确定的提高粉煤灰水泥胶砂试样３ｄ　与２８ｄ抗压强度的最佳配方均为：激发剂选用ＣａＣ１。，掺　量为２％；助磨剂选用丙三醇，掺量为０．０３％；减水剂掺　１８　ＣＯＡＬ　ＡＳＨ　２／２０１６　［６】王复生，杜瑞臣，孙瑞莲，等粉煤灰活性激发方法探讨【Ｊ】．水　泥，２００３（２）：１４－１６．　收稿ｆｉｔ期：２０１５年８月１８日