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机制砂级配对大流态混凝土性能的影响

发布时间:2021/10/11
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机制砂级配对大流态混凝土性能的影响


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我国每年砂石用量超过100亿万吨,建设规模的发展和环境保护的矛盾日益凸显,天然砂限制开采或无资源可采。为缓解供需矛盾机制砂逐渐进入预制混凝土拌制生产中。

级配是指不同大小颗粒的相互搭配、填充的情况,在《建设用砂》规范(GB/T14684-2011)中砂子的级配分为三区,分区评定标准是一较大的范围数值。同在一个级配区,细度模数相近,但是粒级分布不同,级配曲线就会存在较大差异。颗粒分配占比不同,导致骨料相互填充程度不同,相同配比下混凝土表现出的工作性能也存在差异。

该文主要研究机制砂级配对大流态混凝土和易性及强度的影响,通过和易性及强度的检测得出相应试验数据,找出机制砂级配曲线特征与大流态混凝土工作性能的关联性,为机制砂的生产和使用提供相应的技术指导。

1级配对大流态混凝土和易性的影响

机制砂级配曲线形状多样,机制砂级配不良同样是导致混凝土拌合物和易性不佳的重要因素,因此有关机制砂级配如何合理控制是工程应用重点关注的问题之一。

1.1原材料选用

水泥:水泥采用金隅水泥,标号为P·O42.5。

粉煤灰:Ⅱ级粉煤灰,细度10.2%,烧失量4.3%,100%的需水量比。

砂:冀东集团石灰石机制砂,细度模数为2~3之间,石粉量5%,MB值为0.5;石灰石矿属一等品。

碎石:较大粒径不超过20mm的碎石,连续级配。

外加剂:聚羧酸减水剂。

拌合水:普通饮用水。

1.2试验方法

机械筛筛分,对各级配颗粒绘制曲线,研究机制砂级配对混凝土和易性的影响。

筛分:依据GB/T14684-2011《建筑用砂》标准,进行筛分试验,将<0.075mm、0.075~0.15mm、0.15~0.3mm、0.3~06mm、0.3~0.6mm、0.6~1.18mm、1.18~2.36mm、2.36~4.75mm各粒径范围级配分别进行筛分。

机制砂筛分结果见表1,筛分曲线见图1。

和易性试验:目前没有能够全面反映拌合物和易性的检测方法,依据实际常用方法,此次试验常采用坍落度辅以扩展度的方法评定流动性;坍落、扩散形态评定粘聚性;肉眼观测泌水泌浆程度评定保水性。

1.3试验数据及分析

配置C40,坍落度不低于200mm,扩展度为(500±50mm)的混凝土。配合比为:B∶S∶G∶W=480∶710∶1160∶230,(胶凝材料由水泥和粉煤灰组成,其中水泥∶粉煤灰=2∶8),减水剂掺量为1.2%。和易性测定结果如表2所示。

 


结合图1机制砂级配曲线及表2和易性测定结果分析得出以下结论。

JP1粗大颗粒较少,0.15~0.6粒径颗粒占比大,骨料整体偏细,属于Ⅲ区过细砂。级配曲线呈现开口向上的下凸抛物线形状,上部平缓,中下部较陡。相同质量下,总表面积偏大,在配比不变的情况下,浆体不足以包裹砂石表面,拌合物流动性降低,界面包裹不足,导致硬化后强度偏低。

JP2机制砂中,0.15~1.18颗粒占比大,级配曲线形状接近拉伸正S型,级配曲线上部较平,中下部较陡,整体曲线接近Ⅱ区上限,说明砂子仍然偏细,总表面积偏大(略好于JP1)因此,和易性略优于LP1。

JP3级配曲线位于Ⅱ区中间,呈现完美的拉伸正S型,大中小各种粒径颗粒占比均衡,充分发挥出0.60~4.75mm粒级连续性作用,骨料整体性能明显更好。总表面积较LP1、LP2偏小,且骨料之间相互填充,因此,拌合物表现出的流动性和粘聚性都较好。

JP4级配曲线接近Ⅱ区下限,基本呈现拉伸正S型。上部陡峭,下部平缓,说明粗大颗粒较多,颗粒间相互填充不好,因此浆体包裹骨料之余需要填充空隙,流动性略有降低。颗粒偏粗,粘聚性和保水性稍差。JP5级配曲线呈现拉伸反S型,较JP4两端平缓,粒级集中在0.3~2.36之间,大、小颗粒偏少,虽然整体较JP4偏细小,但相互填充性不好,孔隙率偏大,为此流动性和保水性有所降低。

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2级配对混凝土强度的影响

2.1检测方法

根据GB/T50107-2010规定,对混凝土拌合物进行标准养护,试模变长为100mm,养护温度为并测得不同级配下拌合物硬化后的强度,分析级配曲线特征于强度的关系。

2.2试验数据分析

不同级配下混凝土的强度检测如图2所示。

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影响混凝土力学性能的关键因素是浆体的数量和稠度。在水胶比和浆体数量一定的前提下,机制砂级配特征影响混凝土成型质量,粘结界面强度、骨架合理性等方面,间接导致混凝土力学性能差异;因此,机制砂级配特征也是影响混凝土力学性能的重要因素之一。

由图2分析可知,配置出来的混凝土,无论是7d还是28d强度,较高的是编号为JP3的机制砂,强度较低的是编号为JP1、JP2的机制砂。

JP1砂子较细,粒径集中在0.6mm以下,1.18mm以上的粗大颗粒相对含量较少,混凝土内部骨架不合理,骨料总表面积偏大,导致部分颗粒表面包裹不充分甚至无包裹。界面连接性差,因此强度偏低。

JP3机制砂颗粒主要分布在0.60~4.75mm之间,充分体现了大中小颗粒的均匀性和相互填充性,拌合物中骨架整体性较好,颗粒总表面积适中,因此既能保证浆体包裹骨料之后的流动性,又能保障界面连接,因此7d和28d强度较高。

JP4和JP5砂子略粗,颗粒主要集中在0.6mm以上,中大颗粒较多,总表面积偏小,界面包裹效果好,但总的界面连接比JP3稍弱,因此强度等级略有降低。

3结语

(1)随着机制砂级配整体粗细程度的变化,骨料总表面积随之改变,混凝土拌合物的和易性也各有不同,一般来说,机制砂越细,级配曲线下部越陡,和易性越差,位于Ⅱ区中间的呈现拉伸正S型的级配利于和易性的改善。

(2)影响混凝土强度的不仅仅有界面粘结力还有内部骨架的填充程度,试验表明0.6~4.75mm之间,颗粒分布越均匀,混凝土骨架填充程度越好,硬化之后的强度越大,和易性也有保障。

 

 


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