摘 要: 介紹機(jī)制砂的一般性能,并根據(jù)機(jī)制砂石粉含量的不同,分別對(duì)比試驗(yàn),最終確定適合的高標(biāo)號(hào)混凝土施工的最佳石粉含量,再根據(jù)石粉的最佳含量的機(jī)制砂與天然河砂的比較,闡述了機(jī)制砂在高標(biāo)號(hào)混凝土中的具體應(yīng)用。
關(guān)鍵詞: 機(jī)制砂; 石粉; 高標(biāo)號(hào)混凝土
中圖分類號(hào): U 414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B
懷新高速公路是國(guó)道主干線上海至瑞麗的一段,為典型的山區(qū)高速公路。當(dāng)?shù)氐奶烊缓由氨容^少,且含泥量比較大,級(jí)配差,不能用于高標(biāo)號(hào)混凝土;在橋梁上部構(gòu)造的施工中只能采用離工地100多km的溆浦砂(優(yōu)質(zhì)天然河砂) ,但溆浦砂的運(yùn)距遠(yuǎn),單價(jià)高,且供應(yīng)緊張。為了保證工程質(zhì)量,降低工程造價(jià),總監(jiān)辦通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)厥牡恼{(diào)查分析,使用專門(mén)的制砂設(shè)備,調(diào)整篩網(wǎng)和控制粉塵含量,經(jīng)過(guò)砂的常規(guī)試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其級(jí)配和細(xì)度模數(shù)等指標(biāo)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。于是總監(jiān)辦就機(jī)制砂在高標(biāo)號(hào)混凝土中的使用情況,組織17 標(biāo)(湖南省路橋公司) 、18標(biāo)(中鐵一局)分別做了一片試驗(yàn)梁,下面以18標(biāo)長(zhǎng)樂(lè)坪舞水河大橋的試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù),對(duì)機(jī)制砂的一般性能,配合比選定以及機(jī)制砂與溆浦砂的應(yīng)用情況的對(duì)比進(jìn)行簡(jiǎn)要敘述。
1 試驗(yàn)過(guò)程
1. 1 機(jī)制砂的一般性能
用于生產(chǎn)機(jī)制砂的母材為灰質(zhì)板巖,巖石的層理較明顯,通過(guò)試驗(yàn)確定其強(qiáng)度在40～80MPa。
通過(guò)對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行一些常規(guī)的試驗(yàn),得出其基本技術(shù)性能為: 容重: 1 510 kg/m3 , 表觀密度:2. 570 kg/m3 ,空隙率: 42%。篩分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。計(jì)算其細(xì)度模數(shù): M x = ( A2 + A3 + A4 + A5 +
A6 - 5A1 ) /100 - A1 = 2. 94,試驗(yàn)結(jié)果為中砂。
1. 2 試驗(yàn)梁澆注
1. 2. 1 混凝土配合比的選取
試驗(yàn)梁板為30 m T 梁, 混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為40MPa, C40混凝土配合比中采用的原材料,水泥為“韶峰”牌P. O42. 5水泥,砂為新鑫砂場(chǎng)生產(chǎn)的石粉(機(jī)制砂中0. 16 mm以下成分)含量不同的機(jī)制砂,碎石為洞坡碎石,水為潔凈用水,外摻劑為“宏遠(yuǎn)”牌HF - 2型高速減水劑(水劑) ,摻量為2. 0%。同時(shí)考慮到機(jī)制砂中石粉含量的不同,也為確定最佳的石粉含量,分別計(jì)算出采用石粉含量為2%、4%、8%、12%的C40混凝土配合比。在進(jìn)行多次混凝土配合比試驗(yàn)的情況下,決定采用如下配合比(見(jiàn)表2)進(jìn)行澆筑。
1. 2. 2 試驗(yàn)過(guò)程
混凝土澆筑當(dāng)天天氣晴朗,氣溫均為18 ℃～25℃,澆筑時(shí)間從下午15時(shí)到21時(shí)結(jié)束,澆筑采用拌合機(jī)拌合后(攪拌時(shí)間為2 min左右) ,用專用車(chē)運(yùn)輸,龍門(mén)吊提升打灰, 在澆筑過(guò)程中, 選取一片30 m T梁,將分4段分別采用石粉含量不同的混凝土進(jìn)行澆注,并對(duì)不同石粉含量的混凝土在同等用水量的情況下分別進(jìn)行了塌落度等試驗(yàn),其結(jié)果見(jiàn)表3。
從表3中可以看出,石粉含量越大,混凝土的和易性就越好。根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果得出機(jī)制砂石粉含量與混凝土塌落度關(guān)系圖(圖1) 。從圖1 可以得出: 石粉含量越大,混凝土塌落度值越大。
1. 2. 3 結(jié)果分析
試驗(yàn)梁板拆模后,按規(guī)范要求進(jìn)行了養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間對(duì)該試驗(yàn)梁分別進(jìn)行了外觀檢查和強(qiáng)度試驗(yàn)。
外觀檢查情況: 石粉含量4%、8%的混凝土顏色基本一樣, 2%的混凝土顏色較淺, 12%的混凝土顏色較深,對(duì)各種石粉含量1 m2 氣泡進(jìn)行了檢驗(yàn),石粉含量從2%到12% ,氣泡個(gè)數(shù)依次為510、398、420、504個(gè)/m2。
同時(shí)對(duì)所取試件按規(guī)范要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)后,對(duì)不同含量的試件分別進(jìn)行了7 d、28 d強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。
由以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出: 機(jī)制砂混凝土的強(qiáng)度與機(jī)制砂中石粉含量有著密切的關(guān)系,石粉含量在一定范圍內(nèi)( 2% ～4% ) , 隨著石粉含量的增加,混凝土的強(qiáng)度增加; 同時(shí)石粉含量的多少也直接影響混凝土的外觀質(zhì)量,石粉含量在一定的用量范圍內(nèi),隨著石粉含量的增加,混凝土的外觀質(zhì)量越好。
通過(guò)綜合比較,為讓機(jī)制砂混凝土達(dá)到內(nèi)實(shí)外美的結(jié)果,最終選定了機(jī)制砂的石粉含量為4%～8%。
1. 2. 4 機(jī)制砂混凝土與溆浦砂和當(dāng)?shù)厣盎炷恋男阅鼙容^
為了進(jìn)一步了解機(jī)制砂混凝土的性能,在同配合比的情況下,分別采用機(jī)制砂和溆浦砂拌制混凝土進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。
從表5可以看出用石粉含量4%的機(jī)制砂,強(qiáng)度比溆浦砂提高了4. 7MPa,氣泡多27個(gè)/m2。
2 機(jī)制砂在高標(biāo)號(hào)混凝土中的應(yīng)用
2. 1 強(qiáng)度情況
通過(guò)多次試驗(yàn)比較,發(fā)現(xiàn)在采用相同比例細(xì)集料的情況下,用機(jī)制砂澆筑的混凝土比溆鋪砂混凝土的強(qiáng)度要高5MPa左右。所以從內(nèi)在質(zhì)量的角度考慮,采用機(jī)制砂對(duì)混凝土的強(qiáng)度更為有利。
2. 2 外觀質(zhì)量情況
由于機(jī)制砂拌制的混凝土的和易性相對(duì)較差,與河砂拌制的混凝土比較,機(jī)制砂混凝土的性能相對(duì)較差,雖然通過(guò)試驗(yàn)比較,外觀質(zhì)量相對(duì)差不多,但外觀質(zhì)量不是很穩(wěn)定。且發(fā)現(xiàn)在墩柱蓋梁C30混凝土中,發(fā)現(xiàn)外觀質(zhì)量相對(duì)較差,而在C40預(yù)制梁混凝土中,外觀質(zhì)量相對(duì)較好,在C50預(yù)制梁混凝土中,外觀質(zhì)量很好。由此可見(jiàn),用機(jī)制砂拌制的混凝土,隨著水泥用量的增加,外觀質(zhì)量越好。
為了達(dá)到外表的效果,主要從2方面入手:
1) 延長(zhǎng)混凝土的拌和時(shí)間,在用溆浦砂時(shí)拌和時(shí)間一般為2 min。由于機(jī)制砂不象天然河砂那樣光圓,所以作了拌和時(shí)間的逐步加長(zhǎng)試驗(yàn),觀察混凝土的性能(見(jiàn)表6) 。
根據(jù)以上情況,最終確定拌和時(shí)間為2. 5 ～3 min。
2) 找到最佳振搗方案。T梁施工有附著式振動(dòng)器振搗,振搗器最開(kāi)始5 min開(kāi)5次,每次30 s,發(fā)現(xiàn)外觀質(zhì)量不是很好,經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表7。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)結(jié)合T梁外觀的情況,最終確定5 min振搗7次,這樣T梁的外觀質(zhì)量也得到了較好的控制。
2. 3 針對(duì)存在的問(wèn)題采取的措施
為進(jìn)一步保證機(jī)制砂混凝土的外觀質(zhì)量,通過(guò)不斷的摸索總結(jié)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),得出以下改進(jìn)措施:
1) 適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土的攪拌時(shí)間,增強(qiáng)混凝土的和易性。
2) 適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土的搗固時(shí)間,如果有附著式振搗設(shè)備,最好借助它,以增強(qiáng)混凝土的外表光潔度,減少表面氣泡。
3) 縮短混凝土的運(yùn)輸距離,防止混凝土離析。
4) 加強(qiáng)機(jī)制砂級(jí)配的抽檢頻率,進(jìn)一步保證機(jī)制砂的質(zhì)量。
5) 如有可能,應(yīng)在混凝土中適當(dāng)加入粉煤灰,這樣更加能夠保證混凝土的外觀質(zhì)量。
6) 由于機(jī)制砂的飽水性比較差,受外界影響,機(jī)制砂的含水量就會(huì)不均勻,這對(duì)混凝土的和易性、塌落度和質(zhì)量等影響都比較大,最好采用混凝土罐車(chē)運(yùn)輸。
3 結(jié)語(yǔ)
綜上所述,只要有效控制石粉含量和級(jí)配,機(jī)制砂在高標(biāo)號(hào)混凝土中的應(yīng)用是可行的,而且在提高混凝土的強(qiáng)度方面比天然河砂性能更好;外觀問(wèn)題可以通過(guò)搗固摸索,逐步掌握機(jī)制砂在混凝土中的性能,就能夠有效控制。因此機(jī)制砂在懷新高速公路上得到了應(yīng)用與推廣,并在加快工程進(jìn)度和降低工程造價(jià)方面做出了貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn):
[ 1 ] 林文虎,姚 剛. 砼結(jié)構(gòu)工程施工手冊(cè)[M ]. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2000.
