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人工砂與河砂混凝土抗裂性能定量分析

2018-01-24 06:51:37
四川水泥 2018年1期
關(guān)鍵詞:抗裂性河砂石粉

(建德市永興混凝土有限公司 311603)

引言:人工砂的出現(xiàn)有效的緩解天然河砂的供給不足,然而人工砂替代天然河砂的應(yīng)用效果需要進(jìn)一步研究,因而本次研究針對(duì)人工砂與河砂混凝土的抗裂性能進(jìn)行定量研究。

1.人工砂與河砂混凝土應(yīng)用研究現(xiàn)狀

由于河砂的過度開采,我國部分地區(qū)天然河砂資源幾近枯竭,尤其杭州地區(qū)的“三江兩岸”治理,當(dāng)?shù)卣畤?yán)禁開采河砂,因而人工砂成為其最佳替代品涌入建筑市場。隨著人工砂的應(yīng)用不斷普及,對(duì)人工砂與河砂性能的研究不斷增多。其中,曹偉宏(2000)在其研究中指出河砂與人工砂混凝土相比,人工砂的強(qiáng)度明顯高于河砂,倘若采取合適的配比更適于在建筑中的使用。1張映全(1995)在研究中指出人工砂與特細(xì)河砂共同應(yīng)用于混凝土,可以有效提升混凝土的耐久性與更強(qiáng)的力學(xué)效果。2王立華(2013)在其研究中針對(duì)人工砂與河砂混凝土性能進(jìn)行研究,指出人工砂所需的用水量高,因此人工砂早期的抗裂性較低;而由于人工砂具有較強(qiáng)的力學(xué)性能,且膨脹度低,因此在長期硬化后其性能優(yōu)于河砂,更適于大型建筑工程項(xiàng)目。3陳建新(2013)針對(duì)人工砂在混凝土建筑中的應(yīng)用效果進(jìn)行研究,深入分析人工砂對(duì)混凝土的工作性能、泵送性能及抗壓強(qiáng)度的影響及經(jīng)濟(jì)效益分析,通過研究得出:人工砂與河砂相比無論是泵送性還是工作性都俱佳。陳周與(2014)分別針對(duì)人工砂、混合砂以及河砂混凝土的抗壓度、滲透性以及抗裂性進(jìn)行對(duì)比

分析,通過對(duì)比分析得出人工砂的用水量明顯較高,需要提升減水劑的用量,如果石粉使用量得當(dāng),則人工砂混凝土的抗壓性與抗裂性更強(qiáng)。

2.實(shí)證分析

2.1 研究目的

將人工砂與河砂混凝土的相關(guān)研究進(jìn)行匯總,發(fā)現(xiàn)人工砂與河砂相比其表面更為粗糙,石粉顆粒較小,因而其用水量顯著高于河砂,用水量大必然加大混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)。然而在人工砂的實(shí)際應(yīng)用中,由于人工砂混凝土的強(qiáng)度更高,因而也可以在一定程度上降低混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)。這是由于相關(guān)研究尚未統(tǒng)一,因而本次針對(duì)人工砂與河砂混凝土的抗裂性能進(jìn)行定量研究。

2.2 研究設(shè)計(jì)

針對(duì)人工砂與河砂混凝土抗裂性研究,由本公司的預(yù)拌混凝土試驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)配比為:

表1 研究樣本配比說明

在本次實(shí)驗(yàn)中除去減水劑的使用量,以及人工砂與河砂使用存在差異以外其他均一致。具體材料:

水泥使用規(guī)格:建德杉翔P.042.5水泥,28d強(qiáng)度:49.5MPa;礦粉規(guī)格:建德巖峰S95級(jí),28d活性97%;粉煤灰:蘭溪電廠F類Ⅱ級(jí);碎石規(guī)格:5~31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石;河砂規(guī)格:中砂Ⅱ區(qū),細(xì)度模數(shù)2.8,含泥量1.9%,無泥塊;人工砂規(guī)格(1):砂巖為母巖,中砂Ⅱ區(qū),細(xì)度模數(shù)3.0,石粉含量6.9%,無泥塊。人工砂規(guī)格(2):砂巖為母巖,中砂Ⅱ區(qū),細(xì)度模數(shù)3.0,石粉含量14.6%,MB:

1.3 無泥塊。外加劑為脂肪族高效減水劑。

表2 研究樣本規(guī)格說明

使用混凝土早期塑性收縮測試儀將三組樣本分別制作 800mm*600mm*100mm的測試模板,并依據(jù)我國工程學(xué)混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》對(duì)三組樣本進(jìn)行抗裂性檢測。

2.3 結(jié)果與討論

通過針對(duì)強(qiáng)度等級(jí)C30的三組樣本的混凝土的抗裂性進(jìn)行對(duì)比:其中C30人工砂1,石粉含量在10%以內(nèi),其裂縫的平均開裂面積、單位面積開裂數(shù)量與開裂面積,均小于其他模塊,繼而說明10%以內(nèi)人工砂抗裂性能最佳。

表3 C30河砂、C30人工砂(1)、C30人工砂(2)抗裂性分析

編號(hào) 裂縫的平均開裂面積單位面積的開裂數(shù)量 開裂面積總和 最早開裂時(shí)間C30河砂 14.39 34.21 478.32 14:26/14:27 C30人工砂1 10.51 9.85 109.21 14:35/14:38 C30人工砂2 26.72 12.5 973.55 14:29/14:32

通過實(shí)驗(yàn)研究C30河砂、C30人工砂(1)、C30人工砂(2)三組樣本的最早開裂時(shí)間差異較小,并無顯著差別,而裂縫的平均開裂面積、單位面積的開裂數(shù)量、開裂面積總和存在顯著差異,其中石粉含量低的C30人工砂(1)抗裂性表現(xiàn)最佳,而石粉含量高的C30人工砂(2)其抗裂性表現(xiàn)最差。其主要原因是由于人工砂的顆粒表面粗糙且新鮮,因而與混凝土漿體的機(jī)械咬合與粘合力俱佳,所以人工砂比河砂的強(qiáng)度表現(xiàn)更好,倘若人工砂中石粉的含量過高,就會(huì)導(dǎo)致外加劑被過量的石粉吸附,導(dǎo)致混凝土的拌和用水大量增加,繼而對(duì)其抗裂性能造成極大影響,這也成為導(dǎo)致人工砂混凝土開裂顯著的關(guān)鍵因素。

針對(duì)人工砂混凝土使用的建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行隨機(jī)調(diào)研,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)人工砂中石粉含量較高的工程,倘若不對(duì)其進(jìn)行及時(shí)養(yǎng)護(hù),將會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)早期開裂,而降低人工砂中的石粉含量則會(huì)有效改善混凝土開裂的現(xiàn)象。

3.結(jié)語

建筑工程中混凝土用砂量暴增,導(dǎo)致砂的供給嚴(yán)重不足,同時(shí)由于部分地區(qū)過度開采,導(dǎo)致河砂資源的枯竭,且質(zhì)量不斷下滑,因而人工砂成為河砂的最佳替代品,有效填補(bǔ)河砂供給量的不足。因而本次研究針對(duì)河砂與人工砂的抗裂性能進(jìn)行研究。通過本次研究發(fā)現(xiàn)人工砂的顆粒表面粗糙且新鮮,因而與混凝土漿體的機(jī)械咬合與粘合力俱佳,所以人工砂比河砂的強(qiáng)度表現(xiàn)更好,倘若人工砂中石粉的含量過高,就會(huì)導(dǎo)致外加劑被石粉吸附,造成混凝土的拌和用水量增加,加快混凝土的坍落度損失,繼而對(duì)其抗裂性能造成極大影響,使其表現(xiàn)低于河砂的抗裂性能。因而可以采取以下措施:

1.人工砂混凝土由于其初期的水分流失速度較快,因而其變形風(fēng)險(xiǎn)更大,極易產(chǎn)生微裂縫,所以對(duì)人工砂混凝土的配比設(shè)計(jì)應(yīng)該首選抗裂性能表現(xiàn)極佳且收縮小的人工砂混凝土配比,其中石粉含量成為關(guān)鍵因素,在本次研究中石粉含量過大則會(huì)影響人工砂混凝土的抗裂性,因而將人工砂的石粉含量控制在 10%以內(nèi),不但可以確保無顯著的收縮,且抗裂性表現(xiàn)最佳,而含量在 16%以上,其收縮值顯著增大。因而人工砂的石粉含量應(yīng)該控制在10%以內(nèi)。

2.通常外加劑與水泥混凝土體系存在適應(yīng)性問題,其中外加劑與膠凝材料、人工砂中石粉和含泥量的適應(yīng)性問題最為突出。 外加劑適應(yīng)性不太好時(shí), 人工砂混凝土的工作性能和坍落度損失都很難控制, 因此使用人工砂時(shí)要選用適應(yīng)性好的外加劑。

[1]曹偉宏,蘇慶國,游漢柱.遠(yuǎn)距離高泵程機(jī)制砂混凝土泵送施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2000,20.

[2]張映全.在混凝土中摻石屑提高抗?jié)B抗凍性能的力法[J].建筑技術(shù),1995.10

[3]王立華.人工砂高性能混凝土研究[J].混凝土.2013.11

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