首頁

資訊中心

企業(yè)動態(tài)

行業(yè)動態(tài)

安全動態(tài)

行業(yè)資訊

設(shè)備資訊

工具資訊

材料資訊

招商代理

您當(dāng)前位置:首頁 > 新聞頻道 > 技術(shù)動態(tài) > 正文

間斷級配機(jī)制砂對混凝土拌合物性能的影響研究

2016-06-04 11:02:16 安裝信息網(wǎng)

張恒春，鄒開波，季錫賢，張昌穩(wěn)，鄭小青

（中建商品混凝土（福建）有限公司，福建福州 350000）

[摘要]針對機(jī)制砂級配不良的特點(diǎn)，試驗(yàn)對不同間斷級配機(jī)制砂對新拌混凝土坍落度、泌水率、振動離析率等性能的影響規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明，隨著機(jī)制砂間斷顆粒粒徑增大，機(jī)制砂平均粒徑減小，混凝土坍落度、泌水率和振動離析率均隨之減小；強(qiáng)度等級越高，機(jī)制砂級配變化對混凝土泌水率影響越��；間斷級配機(jī)制砂顆粒級配在合理范圍波動時(shí)，也可配制出和易性良好的混凝土。

[關(guān)鍵詞]混凝土；級配；間斷級配；機(jī)制砂；和易性；試驗(yàn)

[中圖分類號]TU528 [文章編號]1002-8498( 2016) 09-0049-04

0 引言

與天然砂相比，機(jī)制砂具有顆粒級配不良的特點(diǎn)，往往表現(xiàn)為細(xì)度模數(shù)較大，石粉含量較高，粒徑分布“兩頭大中間小”，甚至是間斷級配的現(xiàn)象。針對機(jī)制砂的這些特征，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。研究表明，機(jī)制砂中石粉含量控制在一定范圍內(nèi)時(shí)，對混凝土拌合物性能、力學(xué)性能與耐久性能有一定的改善作用；機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)對混凝土的工作性能和強(qiáng)度均存在顯著的影響，隨著機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)的適當(dāng)增加，混凝土的工作性和強(qiáng)度均得到不同程度的提高，為使混凝土具有良好的工作性能和合適的力學(xué)強(qiáng)度，機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)宜選擇在2.9~3.2。隨著天然砂資源的緊缺和對機(jī)制砂研究的深入，機(jī)制砂應(yīng)用日趨廣泛，甚至間斷級配機(jī)制砂也時(shí)有應(yīng)用，但國內(nèi)外學(xué)者對機(jī)制砂與混凝土拌合物性能之間的聯(lián)系卻鮮有研究。

一些學(xué)者認(rèn)為，間斷級配與連續(xù)級配相比，更容易達(dá)到低孔隙率和低水泥用量的目的，使骨料更好地發(fā)揮骨架作用，提高混凝土的強(qiáng)度，但拌合物工作性能較差，易泌水、離析。也有學(xué)者認(rèn)為，當(dāng)骨料相鄰粒級粒徑比變化時(shí)，通過調(diào)整各粒級骨料至合適的比例，也可拌制出和易性良好的混凝土。

本文按砂的級配曲線，將連續(xù)級配機(jī)制砂依次分為7個區(qū)間，并分別剔除中間5個區(qū)間的顆粒，得到5種間斷級配機(jī)制砂。通過選取2區(qū)砂制備間斷級配機(jī)制砂，測定了不同強(qiáng)度等級機(jī)制砂混凝土拌合物性能；通過對比1，2區(qū)砂制備的相應(yīng)間斷級配機(jī)制砂對混凝土拌合物性能的影響，系統(tǒng)分析了間斷級配機(jī)制砂對混凝土拌合物性能的影響規(guī)律。

1 原材料與試驗(yàn)方法

1.1原材料

采用P．042.5普通硅酸鹽水泥，其3d和28d抗壓強(qiáng)度分別為25. 4MPa和46. 5MPa；Ⅱ級粉煤灰；S95級礦粉；5~25mm碎石；PCA-I型高性能減水劑，固含量為20. 8%。

本文選取的母巖為花崗巖，砂為機(jī)制砂I和Ⅱ，根據(jù)《建設(shè)用砂》GB/T14684-2011分別測試了主要性能指標(biāo)，測試結(jié)果如表1所示，機(jī)制砂的顆粒級配如圖1所示。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1 間斷級配機(jī)制砂的制備

以連續(xù)級配機(jī)制砂Ⅱ為例，采用篩分試驗(yàn)方法，對機(jī)制砂Ⅱ按粒徑分級，去除某一粒徑范圍的顆粒，并將其他粒徑顆粒混合均勻，制得間斷級配的機(jī)制砂，即分別將去除0. 15~0.3mm，0.3~0. 6mm,0.6～1.18mm,1.18～2.36mm,2.36～4. 75 mm粒徑范圍的間斷級配機(jī)制砂，依次編號為Ⅱ-1，Ⅱ-2，Ⅱ-3，Ⅱ-4，Ⅱ-5。采用同樣的方法處理機(jī)制砂I，依次得到I-1，I-2，I-3，I-4，I-5。

1.2.2 配合比設(shè)計(jì)

本文選取了C30，C40，C50，C60 4個強(qiáng)度等級混凝土，以機(jī)制砂Ⅱ配制出的混凝土坍落度為(180 +5) mm時(shí)的配合比為基準(zhǔn)配合比，基準(zhǔn)配合．比如表2所示。在各強(qiáng)度等級混凝土中，分別采用不同間斷級配機(jī)制砂進(jìn)行試驗(yàn)，并測試新拌混凝土性能。

1.2.3拌合物性能試驗(yàn)方法

針對間斷級配機(jī)制砂混凝土易出現(xiàn)泌水、離析等現(xiàn)象，本文測試坍落度、泌水率和振動離析率3個指標(biāo)，對間斷級配機(jī)制砂混凝土的拌合物性能變化規(guī)律進(jìn)行研究。其中拌合物坍落度、泌水率的測試方法按照《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50080-2002的規(guī)定進(jìn)行，振動離析率的測試方法參照《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T283-2012的規(guī)定進(jìn)行。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

按照表2中的配合比，分別測定了Ⅱ~Ⅱ-5機(jī)制砂所配制的C30~C60混凝土拌合物性能。新拌機(jī)制砂混凝土狀態(tài)如表3所示，可以看出，間斷級配機(jī)制砂混凝土仍可拌制出和易性良好的混凝土，一些間斷級配機(jī)制砂甚至在一定程度上有減少用水量、增加流動性能的作用。

2.1 間斷級配機(jī)制砂對混凝土坍落度的影響

圖2為機(jī)制砂（Ⅱ~Ⅱ-5）對混凝土的坍落度影響曲線，由圖2可以看出，隨著機(jī)制砂間斷顆粒粒徑增大，混凝土坍落度逐漸減小。與連續(xù)級配混凝土的坍落度相比，當(dāng)機(jī)制砂間斷顆粒粒徑較小時(shí)，混凝土坍落度明顯變大，尤其是間斷顆粒粒徑為0. 15~0.3mm，0.3~0.6mm的機(jī)制砂，坍落度增加最為顯著；當(dāng)間斷顆粒粒徑為0.6~1. 18mm、1.18~2. 36mm時(shí)，坍落度變化不大；而當(dāng)間斷顆粒粒徑為2. 36~4.75mm時(shí)，坍落度反而減小，其中C60混凝土坍落度減小幅度最大，由180mm減小至130mm。

坍落度是衡量混凝土拌合物流動性的主要指標(biāo)，用水量對混凝土的流動性起著決定性作用�；炷林械乃煞譃榻Y(jié)合水、吸附水和自由水3種形式。當(dāng)用水量一定時(shí)，表面吸附水越多，則自由水相對減少，混凝土流動性越差；反之，混凝土流動性越好。隨著機(jī)制砂間斷顆粒粒徑逐漸變大，使機(jī)制砂的平均粒徑減小，表面積增大，表面吸附水量增加，由于用水量不變，自由水量減少，因此，混凝土流動性隨機(jī)制砂間斷顆粒粒徑變大逐漸變差。

與連續(xù)級配機(jī)制砂混凝土相比，間斷級配機(jī)制砂混凝土流動性變化主要受水和漿體兩方面因素影響。一方面，間斷級配機(jī)制砂比表面積發(fā)生變化，自由水量隨之改變，導(dǎo)致混凝土流動性變化；另一方面，由于間斷級配機(jī)制砂往往具有更小的孔隙率，使更多的漿體用于混凝土的流動，從而對混凝土流動性有一定促進(jìn)作用。因此，間斷級配機(jī)制砂混凝土坍落度與連續(xù)級配機(jī)制砂混凝土坍落度之間的差別是兩個因素共同作用的結(jié)果。

間斷級配機(jī)制砂對混凝土泌水率的影響

從圖3可以看出，隨著機(jī)制砂（Ⅱ~Ⅱ-5）間斷顆粒粒徑逐漸增大，混凝土泌水率也隨之減小，各強(qiáng)度等級混凝土泌水率最大值均出現(xiàn)在Ⅱ-1處，最小值均出現(xiàn)在Ⅱ-5處。間斷級配機(jī)制砂Ⅱ-1配制的C30，C40，C50，C60混凝土泌水分別為5.3%，3. 0%．1.3%．0.2%，間斷級配機(jī)制砂Ⅱ．5對應(yīng)強(qiáng)度等級混凝土的泌水率分別為3.5%，2.0%，0.7% ，0，泌水率隨機(jī)制砂變化分別減小1.8%，1.0%，0.6%，0.2%。

與吸附水和結(jié)合水相比，混凝土中的自由水與固體材料之間的相互作用最小，最易從混凝土中泌出。隨著機(jī)制砂間斷顆粒粒徑逐漸變大，機(jī)制砂的平均粒徑減小，比表面積增大，吸附水量增加，自由水量減少，因此泌水率隨之減小。

由圖3還可以看出，強(qiáng)度等級越高，混凝土泌水率越小，間斷級配機(jī)制砂變化對泌水率影響越��；間斷級配機(jī)制砂變化對C30，C40混凝土泌水率影響較為顯著，對C50，C60混凝土影響較小。隨著強(qiáng)度等級增加，水膠比大幅減小，混凝土中的自由水量也隨之減小，因此泌水率隨強(qiáng)度等級增加而減小。同時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級越高，單位體積的膠凝材料數(shù)量越多，混凝土的內(nèi)表面積越大，間斷級配機(jī)制砂變化對混凝土內(nèi)表面積的影響越來越小，因此，隨混凝土強(qiáng)度等級的增加，間斷級配機(jī)制砂變化對泌水率影響越小。

2.3 間斷級配機(jī)制砂對混凝土振動離析率的影響

圖4顯示了機(jī)制砂(Ⅱ~Ⅱ-5)對混凝土振動離析率的影響，結(jié)合圖2可以看出，隨著機(jī)制砂間斷顆粒粒徑變大，混凝土坍落度逐漸減小，振動離析率也相應(yīng)變小。這是由于機(jī)制砂間斷顆粒粒徑變大時(shí)，機(jī)制砂吸附水增加，使?jié){體黏度變大，混凝土離析是由于漿體黏滯阻力和粗骨料所受到的浮力不足以抵抗重力而導(dǎo)致的，漿體黏度變大時(shí)，粗骨料下沉，受到的黏滯阻力隨之變大，使混凝土抵抗離析的能力增強(qiáng)，振動離析率減小。

2.4 間斷級配機(jī)制砂對混凝土拌合物性能的影響

以C40混凝土為例，采用1區(qū)和2區(qū)機(jī)制砂，分別制備成間斷級配機(jī)制砂，并進(jìn)行混凝土試驗(yàn)，相應(yīng)的混凝土拌合物性能試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。由表4可知，機(jī)制砂I由于大顆粒比例較高（1.18 mm累計(jì)篩余高達(dá)54%），砂比表面積大大減小，降低了混凝土中吸附水的數(shù)量，使混凝土中的自由水產(chǎn)生大量富余，混凝土發(fā)生離析；對應(yīng)間斷顆粒粒徑為0. 15~0.3mm，0.3~0.6mm，0.6~1.18mm機(jī)制砂配制的混凝土也發(fā)生離析，但隨著間斷顆粒粒徑變大，混凝土離析的程度有所減輕，混凝土泌水率也逐漸減��；當(dāng)間斷顆粒粒徑為1.18~2.36mm和2. 36~4.75mm時(shí)，混凝土和易性良好，同時(shí)混凝土坍落度、泌水率和振動離析率均隨間斷顆粒粒徑變大而減小，與前文規(guī)律類似。而機(jī)制砂Ⅱ配制的混凝土和易性良好，所對應(yīng)的間斷級配機(jī)制砂，隨著間斷顆粒粒徑變大，混凝土從有泌水現(xiàn)象，變?yōu)楹鸵仔粤己�，并逐步向流動性差過渡。雖然混凝土拌合物性能受機(jī)制砂的兩種顆粒級配區(qū)影響差異很大，但其內(nèi)在規(guī)律是一致的，均是由于間斷顆粒粒徑變化，改變了機(jī)制砂比表面積，從而使混凝土拌合物性能隨之改變。