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黎明重工科技

高石粉含量的机制砂混凝土性能如何

时间:2015-10-09 14:33来源:http://www.lmzk.org/hangyedongtai/533.html作者:admin 点击:次数

目前,我国多数地区应用的是天然砂,但天然砂资源是一种地方资源、而且分布很不均匀,短时间内能不再生,也不适宜长距离运输。不少地区的天然砂资源已近枯竭,随着基本建设日益发展和农田、河道环境保护措施的逐步加强,我国不少地区出现天然砂逐步减少、质量日益下降,而价格大幅上涨,进而导致混凝土用砂供需矛盾突出,影响了工程建设的进度和质量。随着混凝土技术的发展,现代混凝土对砂的技术要求越来越高,特别是高性能混凝土对骨料的要求很严,能满足其要求的天然砂数量越来越少,甚至没有。所以机制砂在工程中的地位越来越重要,将成为建设用砂的重要来源。

天然砂不能满足工程实际需要已成为长期留存的难题。有些石灰岩区河道中不产砂(如贵州等),或砂过细含土又多(如洛阳等地),以及一些广大平原地区既不产石又不产砂,都不得不花费重金远道运入砂石。高经济发达地区,由于多年建设,原有砂石资源趋于枯竭,更是必然现象。这些地区若从外地运进天然砂,昂贵的运费势必增加工程造价。因此,寻求新砂源、开发人工砂已势在必行。利用当地的岩石资源或工程弃置的废石生产机制砂,已成为必能不少的替代资源。据统计,有些地区机制砂的产量已占到混凝土用砂量的20%一30%。

在机制砂生产过程中,机制砂原砂的石粉含量高达10%-20%,这超过了黎明标准对C30及以下混凝土对石粉含量的限值7%。然而许多试验结果表明,高石粉机制砂也可以配制出性能优异的混凝土,这说明黎明标准对石粉含量的限值过于严格,因此很有必要结合当地原材料进行研究,并结合理论分析,总结机制砂中石粉对混凝土性能影响的规律,并通过规律探寻确定机制砂更佳石粉含量的方法。同时,因机制砂原砂的石粉含量和实际应用过程中所需的石粉含量的差异,会产生一部分“多余”的石粉,如何寻找渠道,将这些“多余”的石粉合理的加以利用,譬如,将其取代一部分河砂作微细集料以及取代水泥作矿物掺合料等,使其变废为宝,这不但会产生社会效益,而且还会减轻它对环境造成的污染。

在有些地区施工的工程,由于沿线没有可用的天然河砂,鉴于保证施工的顺利进行、混凝土的质量以及工程的成本,因此根据当地实际情况,对这些工程需采用机制砂配制混凝土。而且有些重大工程,施工段较长,因此生产机制砂的母岩不仅包括石灰岩,还会包括其它岩石,如石英岩、花岗岩等。如机制砂在沪蓉西高速公路中的应用,以C30及以下混凝土为主。其施工部位包括桩基、承台、桥墩、喷锚、二衬等,由于施工部位的要求和地形复杂的限制,要求混凝土具有较高的流动性能,而且鉴于耐久性的考虑,还要求混凝土具有较好的抗渗性能等。配制C30及以下的混凝土一般采用32.5级水泥,根据行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000计算可得C30混凝土的水灰比为0.50,即如果单从强度方面来考虑的话,C30及以下混凝土的水灰比较大,同时要求混凝土具有较好的流动性能,这又决定了需要较高的用水量。大水灰比和高用水量容易造成混凝土离析、泌水,从而影响混凝土的均一性和内在密实性,引起混凝土构件表面产生蜂窝麻面等。混凝土的水灰比和抗渗性能成一定的比例关系,水灰比越大,抗渗性能越差,水灰比越小,抗渗性能越好,因此,在大水灰比和高用水量的情况下,一般通过提高混凝土的胶凝材料用量来提高混凝土的整体性能。

到目前为止,国内外对机制砂及其混凝土性能影响的研究,多数集中在石灰岩机制砂及其对混凝土性能影响,对其它类型岩石的机制砂则研究的较少。同样,在石粉的研究上,也多数集中在石灰岩石粉对水泥水化影响的研究,而对石英岩石粉、花岗岩石粉研究的则较少。机制砂相比河砂,更大特点之一就是含有部分石粉,这部分石粉使细集料对混凝土性能影响的研究更加复杂,而且石粉含量对混凝土抗渗性能影响的研究比较少,相关外加剂对抗渗混凝土性能影响的研究也比较少。

石粉对机制砂混凝土工作性能的影响,目前还没有比较一致的结论。有的研究者通过试验得出石粉使细集料的比表面积增加,降低了水粉比,从而对工作性能不利,有的则认为石粉增加了浆体,因而可以提高混凝土的工作性能。这些结论各有各的道理,但似乎缺少一个切入点,即通过该点可以确定石粉的更佳含量。

在机制砂配合比设计方面,由于没有专门的设计规程,因此还是参考了行业标准《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)进行设计。该规程是在天然砂的基础上建立起来的,但机制砂与天然砂在级配、粒形、质地和石粉含量等方面存在很大的差别。因此,采用该规程进行机制砂混凝土设计时,会存在以下不足:a)用水量的确定只考虑了坍落度和集料的更大粒径,没有考虑石粉对用水量的影响;b)对于因骨料的外形(圆形或破碎)和化学外加剂的加入而导致用水量的增减的指导过于简单;c)没有考虑具有相同细度模数的砂子可能会有不同的粒径分布;d)在设计规程中没有考虑两级或两级以上集料混合时的设计方法。因此,采用此规程进行机制砂配合比设计,难免会造成不必要的人力、时间和材料的浪费,甚至不能确定机制砂的更佳配合比。

从以上分析可得,在沪蓉西高速公路C30及以下混凝土的施工过程中,存在着以下问题:一是由于缺少可用的天然河砂,需要采用机制砂来配制混凝土;二是生产机制砂的母岩涉及到石灰岩和石英岩等多种岩石类型;三是机制砂原砂的石粉含量和国标的限值不相符,那么黎明限值是否就是配制混凝土时的更佳石粉含量,如果不是,又该如何去确定;四是粉煤灰等矿物掺合料沿线较少,若从外地运入,价格成倍增加,因此是否可以选取当地因生产机制砂而产生的“多余”的石粉,利用这些的石粉资源代替粉煤灰作矿物掺合料。如果采用石粉作矿物掺合料,对混凝土性能的会产生有利的影响,那么取代量又该如何确定;五是大水灰比和高用水量与混凝土的可施工性能之间的矛盾,是否可以通过机制砂中的石粉降低水粉比来缓解这一矛盾;六是石粉在降低水粉比的同时,是否会同时提高混凝土的抗渗性能,从而改善因大水灰比造成抗渗性能差及其它耐久性问题。

这些问题的解决,是保障工程顺利施工的前提,因此,很有必要结合机制砂的特点,研究不同岩性机制砂对C30及以下混凝土性能的影响,探索石粉含量对低标号机制砂混凝土的作用机理,以及寻找石粉的合理应用渠道,从而为机制砂在工程中的推广和应用提供理论支持,确保低标号机制砂混凝土的施工质量。

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