特細砂與機制砂複合對水工混凝土性能的影響!

隨著我國基礎建設的不斷髮展,建設用砂的需求量逐漸增長。天然砂的開採受到限制,建設用砂面臨緊缺狀況,採購成本劇增,嚴重製約著混凝土行業的健康發展。就此,本文對特細砂混凝土有關性能研究分析,並在工程實踐中應用實施,通過設計低砂率、低坍落度、低水泥用量、高粉煤灰摻量以及通過改進操作工藝,明顯改善特細砂混凝土的物理性能,體積穩定性和經濟性。

1 原材料及試驗方法

1.1 試驗原材料

特細砂、標準砂及機制砂的顆粒級配見表 1。

特細砂與機制砂複合對水工混凝土性能的影響!

1.2 試驗方法

試驗採用固定的用水量及水泥用量,研究特細砂摻入不同比例時混合砂漿拌合物的流動度情況,分析特細砂的摻入量對用水量、細度模數及水膠比的影響。通過與標準砂拌合物的流動性能對比,論證特細砂作為混凝土用砂的可行性。

依據 GB/T2419—2005《水泥膠砂流動度測定方法》進行流動度的測定,試驗配合比參照 GB/T 1596—2017《用於水泥和混凝土中得粉煤灰》中“粉煤灰需水量比試驗方法”的膠砂配合比進行試驗。

2 試驗結果及分析

2.1 標準砂拌合物基準流動度

試驗依據“粉煤灰需水量比試驗方法”找出膠砂流動度達到“145~155mm”範圍時的用水量,確定出基準配合比及拌合物狀態。相關數據見表2。

特細砂與機制砂複合對水工混凝土性能的影響!

2.2 摻特細砂的混合砂漿拌合物流動度試驗

試驗採用特細砂和機制砂分別以不同比例混合拌制砂漿,試驗的水泥量和用砂量與基準配合比保持一致。通過調整用水量,使混合砂漿拌合物的流動度達到基準流動度150mm,觀察用水量、水膠比及混合砂的細度模數變化情況。特細砂的摻入量從 750g、700g、650g、600g、550g、500g、450g、400g、350g、300g、250g進行試驗。相關數據見表 3和圖 1~3。

特細砂與機制砂複合對水工混凝土性能的影響!

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特細砂與機制砂複合對水工混凝土性能的影響!

特細砂與機制砂複合對水工混凝土性能的影響!

從表 3 中的試驗數據顯示,“基準-2”的砂漿拌合物流動度達到 150mm 時的用水量為 180mL。較“基準-1”的用水量高出 60mL,導致水膠比由“基準-1”的 0.48 增大到 0.72。由於水膠比是決定強度的關鍵因素,水膠比增大會導致強度的下降。因此,單獨使用特細砂不利於砂漿及混凝土的強度質量。

從表 3 的試驗數據及圖1 曲線顯示,當混合砂漿拌合物流動度保持在 150mm 時,調整特細砂在混合砂中的摻入量可以降低用水量。隨著特細砂摻量的減小混合砂漿的用水量逐漸減少,摻量下降到 47% 時用水量達到最低 118mL。當特細砂摻量小於 47% 時,混合砂的用水量趨勢發生反轉開始略微增加。混合砂漿水膠比曲線走勢與混合砂漿用水量曲線一致,當特細砂摻量在 47% 時水膠比達到最低 0.47。特細砂與機制砂按 1-8# 比例混合時用水量要低於標準砂的用水量 120mL,相對應的水膠比低於標準砂的 0.48,配製的砂漿強度更高。特細砂通過與機制砂搭配使用完全可以達到天然中砂的效果,甚至更優。

表 3 和圖3 試驗數據顯示,隨著特細砂摻入量的減小混合砂的細度模數逐漸增大,呈線性走勢。當混合砂漿的用砂為 100% 特細砂時,細度模數即為特細砂的 1.42,隨著特細砂摻入量的逐漸減少至 0 時,細度模數達到機制砂的細度模數 3.21。可見,在特細砂和機制砂搭配使用時,混合砂的細度模數可調,且調整範圍較大。在混凝土的實際生產過程中可根據需要值通過調整特細砂與機制砂的混合比例達到,因此更具備可調性和適用性。

3 結論

特細砂拌制的砂漿用水量高於天然中砂,通過與機制砂搭配使用可以降低用水量,合理的特細砂摻量可以使砂漿拌合物的流動度達到天然中砂的效果。通過調整特細砂與機制砂的混合比例,可以達到中砂的細度模數要求。且調整的範圍較大,在混凝土生產過程中更具備調整性和適用性。特細砂可以用作混凝土的生產用砂,與機制砂合理搭配使用可以滿足拌合物性能及強度要求。科學合理地利用特細砂可以解決現有天然中砂供應緊缺的現狀,降低混凝土生產成本,具有很高的經濟效應。


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