（中鐵一局集團陜西卓信工程檢測有限公司，陜西 西安 710100）

0 前言

自密實混凝土指混凝土拌合物不需要振搗，僅依靠自重即能充滿模板、包裹鋼筋并能夠保持不離析和均勻性，達到充分密實和獲得最佳性能的混凝土。自密實混凝土廣泛應用于 CRTSⅢ 型板式無砟軌道填充層，與預制軌道板形成復合板式結構共同受力[1]。在施工階段，不需人工額外振搗密實，依靠自重充模、密實。硬化后，具有一定強度，能抵抗外部環(huán)境侵蝕。在自密實混凝土中，60%～70% 的體積是由骨料組成的，選擇合適的骨料對于自密實混凝土的拌合物性能和硬化性能有著重要的影響[2]。河砂作為細骨料是自密實混凝土中的重要組成材料，在施工現場砂來源多變、粗細程度、含泥量等變化情況較多，自密實混凝土拌合物的出機性能對自密實混凝土的灌注質量有較大的影響[3]。本文針對河砂的細度模數、含泥量、砂率等對自密實混凝土拌合物流動性、保坍性和含氣量等因素進行研究，對自密實混凝土配合比設計及施工可以提供借鑒。

1 原材料與試驗方法

普通硅酸鹽水泥：天瑞集團周口水泥有限公司P·O42.5 水泥；礦粉：安鋼集團信陽鋼鐵有限責任公司 S95 級礦粉；河砂：產自河南信陽羅山，含泥量≤2%；膨脹劑：武漢源錦建材科技有限公司；粘度改性材料：湖北木之君工程材料有限公司；石子：河南禹州；聚羧酸高性能減水劑和引氣劑：均產自深圳邁地砼外加劑有限公司。

擴展度、擴展時間 T500和含氣量按 Q/CR 596—2017《高速鐵路 CRTS Ⅲ 型板式無砟軌道自密實混凝土》進行測試。

2 試驗結果與分析

2.1 不同細度模數砂的配制

砂的細度模數對自密實混凝土性能影響較大，砂子的細度模數不應大于 2.7[4]，為了對比砂子細度模數對自密實混凝土性能的影響，選擇三種粗細模數的砂子作為基礎砂源，細度模數分別為 1.70、2.75、4.42，圖1 為顆粒級配曲線，利用三種基礎砂源配制細度模數為2.2～3.2 的砂，顆粒級配曲線見圖 2，砂的細度模數依次是 2.2、2.4、2.6、2.8、3.0 和 3.2，研究細度模數對自密實混凝土流動性的影響規(guī)律。

圖1 基礎砂源的顆粒級配

圖2 不同細度模數砂的顆粒級配

2.2 最佳砂率

當砂的細度模數為 2.2、減水劑摻量為 2.0%、引氣劑摻量為 0.5% 時，在基礎配合比（水泥:礦粉:膨脹劑:粘改劑:細骨料:粗骨料:減水劑:引氣劑:水=300:140:47:28:789:821:7.725:2.575:180）上，保持混凝土表觀密度和其他材料不變，調整砂率，改變砂石用量，自密實混凝土的配合比及其工作性能見表 1。測試混凝土拌合物性能隨砂率變化規(guī)律，圖 3 為細度模數為 2.2 的出機與90min 時擴展度和擴展時間變化曲線，由圖 3 可見，隨著砂率增加，擴展度和 90min 擴展度先增加后減小，T500和 90min T500先降低后增加，即存在最佳砂率，使自密實混凝土拌合物性能達到最佳，細度模數為 2.2時，最佳砂率為 49%。

表1 調整砂率，自密實混凝土的配合比及工作性能

圖3 細度模數為 2.2 混凝土的流動性

2.3 細度模數對流動性能的影響

選擇細度模數為 2.4、2.6、2.8、3.0 和 3.2 的配制砂，配制不同砂率的自密實混凝土配合比，測試其擴展度、90min 擴展度、T500和 90min T500，摸索最佳砂率，找到最佳配合比，最佳配合比見表 2。

由表 2 可見，細度模數在一定范圍內，隨著細度模數的增加，自密實混凝土達到最佳性能，最佳砂率隨之增加，主要原因是隨著砂粗細程度增加，砂的比表面積減小，需要裹覆的漿體增加[5]，因此，最佳砂率不斷增加。當砂子的細度模數小于 2.7 時，自密實混凝土的質量可以通過調整混凝土的砂率得以保證，在細度模數為2.2 時其最佳砂率為 49%，在細度模數為 2.4 時其最佳砂率為 51%，在細度模數為 2.6 時其最佳砂率為 52%；當砂子的細度模數大于 2.7 時，砂子里面的細顆粒含量相對較少，調整砂率就不能滿足自密實混凝土的性能，需要增加膠凝材料的用量來調整混凝土的質量，在細度模數為 2.8 時其最佳砂率為 53%～55%，建議增加20～35kg/m3的膠凝材料用量，在細度模數為 3.0 時其最佳砂率為 56%～58%，增加 40～50kg/m3的膠凝材料用量，在細度模數為 3.2 時其最佳砂率為 59%～61%，增加 55～65 kg/m3的膠凝材料用量。

測定細度模數為 2.4、2.6、2.8、3.0 和 3.2 的配制砂，最佳配合比的流動性和保坍性能，測定結果見表3。由表 3 可見，隨著細度模數增加，出機擴展度和90min 擴展度逐漸減小，出機擴展時間逐漸增加，主要原因是細度模數越小，砂越細，比表面積大，需水量增加，表現擴展度和 90min 擴展度變小。

砂子的細度模數對混凝土的影響較大，在施工時應保證細度模數的穩(wěn)定，否則細度模數波動大會使混凝土的質量發(fā)生大的變化，進而影響現場的施工。

2.4 含泥量對流動性能的影響

砂的含泥量對自密實混凝土拌合物的性能影響較大，含泥量在合格的范圍內發(fā)生波動，拌合物性能也會發(fā)生較大的變化。在基準配合比（水泥:礦粉:膨脹劑:粘改劑:細骨料:粗骨料:減水劑:引氣劑:水=300:140:47:28:789:821:7.725:2.575:180）上，取顆徑小于 0.075mm 的粘土顆粒，按 1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%和 2.0% 的摻入到砂中，測定其流動性和保坍性能，結果見表 3。圖 4 為砂的含泥量與自密實混凝土流動性及保坍效果的變化關系，由圖 4 可見，在減水劑含量為1.6% 時，隨著含泥量的增加，擴展度與 90min 擴展度降低，含泥量小于等于 1.8% 時，下降趨勢比較平緩，含泥量大于 1.8% 時，下降趨勢急劇增加。隨著含泥量的增加，T500和 90min T500增加，含泥量大于 1.8% 時，90min T500不能達到要求。隨著砂含泥量的增加，要達到相應流動性和保坍效果，應增加減水劑含量。

圖5 為砂的含泥量與自密實混凝土含氣量的變化關系，由圖 5 可見，含氣量隨著含泥量增加，先增加后下降，含泥量的增加不利于引氣劑發(fā)揮作用。

表3 砂含泥量對混凝土性能的影響

圖4 砂的含泥量與流動性及保坍效果的關系

進一步開展含泥量與拌合物流動性相關試驗，得出進一步結果，試驗結果表明，當砂的含泥量從 1.0%增長到 2.0% 時，性能達到符合要求的情況下，減水劑的摻量從 1.2% 增加到 1.8%，而當砂子的含泥量從2.0% 增長到 2.2% 時，減水劑的摻量從 1.8% 增加到2.2%。砂子的含泥量每增加 0.4% 時，減水劑的摻量增加 0.2%。在同樣含泥量的情況下，減水劑的摻量相差0.2% 時，摻量大的自密實混凝土則會發(fā)生擴展度比出機時變大，即擴展度返大。

砂子含泥量應不大于 2.0%，含泥量變化超過 0.3%時，自密實混凝土的出機性能及保坍效果將很難保證，否則應及時調整減水劑的摻量和其他材料用量。

圖5 砂的含泥量與含氣量的關系

3 結論

砂的細度模數對自密實混凝土性能影響較大，存在最佳砂率，使自密實混凝土拌合物性能達到最佳；細度模數不大于 2.7 時，隨著細度模數的增加，自密實混凝土達到最佳性能，最佳砂率隨之增加；其他因素不變，砂子含泥量不大于 2.0%，含泥量變化不超過 0.3% 時，自密實混凝土的出機性能及保坍效果變化不大。

自密實混凝土對原材料比較敏感性，要求試驗人員嚴把材料合格關，保證原材料合格，加強各種材料性能的對比分析，如原材料的性能變化過大，則需要及時對配合比進行調整，以保證混凝土的質量。