“一超一低法”配制特細(xì)砂泵送混凝土的試驗(yàn)與研究

閆靜安（一冶建安公司，湖北 武漢 430080）

前言

隨著建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，都市化進(jìn)程的加快，生產(chǎn)混凝土原材料的不斷開發(fā)與應(yīng)用，尤其是當(dāng)今我國(guó)正處于大規(guī)模迅速進(jìn)行中的各類基礎(chǔ)工程建設(shè)時(shí)期，中粗砂作為用于生產(chǎn)混凝土的常用細(xì)骨料，無(wú)論從自然儲(chǔ)存數(shù)量、滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的質(zhì)量及資源可持續(xù)發(fā)展與開發(fā)上都不可能滿足日益擴(kuò)大工程建設(shè)發(fā)展的需要，在我國(guó)北方地區(qū)、黃河、長(zhǎng)江等流域儲(chǔ)存著大量特細(xì)砂（粉砂）自然資源，從就地取材、降低生產(chǎn)混凝土的成本和合理利用自然資源的原則出發(fā)，進(jìn)一步進(jìn)行特細(xì)砂混凝土的研究與應(yīng)用，對(duì)于生產(chǎn)混凝土用細(xì)骨料的應(yīng)用廣度上具有一定的社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。本文采用超摻量粉煤灰和低摻量礦粉，即“一超一低法”配制特細(xì)砂泵送混凝土進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

1 混凝土原材料選擇

1）水泥：采用華新水泥廠生產(chǎn)的P.O42.5級(jí)水泥，其性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

2）粗骨料的選擇：混凝土粗骨料采用碎石5-16mm 和16-31.5mm 碎石各摻50%，碎石的含泥量分別為0.7%、0.5%，針片狀含量分別為2.6、4.8%。

3）細(xì)骨料：細(xì)度模數(shù)為0.9-1.5的特細(xì)砂，含泥量為3.6%，顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2[1]。

4）粉煤灰：選用Ⅱ級(jí)粉煤灰。其細(xì)度為14.7%，燒失量4.1%，需水量比為101%。

5）礦粉：選用華新S95 級(jí)礦粉。其7 天活性指數(shù)為77%，28 天活性指數(shù)為103%.

6）外加劑的選擇：選用華碩生產(chǎn)聚羧酸高效減水劑（液體），摻量為1.6%，主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

2 混凝土配合比設(shè)計(jì)思路

表1 水泥性能指標(biāo)

表2 顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果

特細(xì)砂細(xì)度模數(shù)一般在0.6-1.5 之間，具有顆粒偏細(xì)、比表面積大、空隙率大、級(jí)配差、含泥量較中粗砂稍高等特點(diǎn)。特細(xì)砂泵送混凝土要求低水膠比、和易性好、大流動(dòng)性，這樣勢(shì)必增加混凝土中水泥用量，同時(shí)特細(xì)砂吸水性強(qiáng)，為滿足混凝土泵送要求，用水量也會(huì)增加，這樣會(huì)導(dǎo)致混凝土收縮的增加和早期溫度裂縫的產(chǎn)生，為彌補(bǔ)特細(xì)砂材料性質(zhì)的先天不足，為降低混凝土的水泥用量，同時(shí)達(dá)到混凝土強(qiáng)度等級(jí)要求，采用在混凝土中超量摻入粉煤灰和低量摻入礦粉，即“一超一低法”進(jìn)行特細(xì)砂泵送混凝土的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)設(shè)計(jì)思路如下：

1）超量摻入粉煤灰。在混凝土中超量摻入粉煤灰主要為了彌補(bǔ)特細(xì)砂的先天不足，摻量為35-50%。作用主要是替代部分水泥和細(xì)骨料，來(lái)改善混凝土的強(qiáng)度和工作性[2]。

（1）粉煤灰作為混凝土的摻和料，可有效分散水泥顆粒，使水泥水化反應(yīng)更充分，提高混凝土的密實(shí)性和保水性，同時(shí)可代替部分水泥，不僅能降低成本，而且能提高混凝土的和易性、提高不透水、降低漿體水化熱，同時(shí)提高密實(shí)性和抗裂性，減少泌水、離析，從而降低混凝土的收縮和開裂風(fēng)險(xiǎn)。

（2）由于特細(xì)砂顆粒偏細(xì)、比表面積大等天然缺陷，要滿足泵送混凝土的要求，砂率須取38-43%，但特細(xì)砂率過(guò)大會(huì)造成混凝土粘性過(guò)大、流動(dòng)度降低以及混凝土收縮增加，因此在特細(xì)砂配制泵送送混凝土?xí)r，砂率比常規(guī)泵送混凝土低5-8%，采取超量摻入粉煤灰部分替代細(xì)骨料，來(lái)彌補(bǔ)由于特細(xì)砂的先天不足。

2）低量摻入礦粉。在混凝土中摻入礦粉會(huì)增加混凝土的粘聚性、延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)間，降低漿體水化熱反應(yīng)，預(yù)防混凝土早期溫度裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)提高混凝土的耐久性和經(jīng)濟(jì)性。但在特細(xì)砂泵送混凝土中，由于特細(xì)砂本身具有顆粒偏細(xì)、比表面積大、空隙率大、級(jí)配差的缺陷，礦粉摻量大，易造成混凝土的粘性過(guò)大、流動(dòng)度減少，不利于泵送，同時(shí)更易導(dǎo)致混凝土收縮而產(chǎn)生早期裂紋。因此在特細(xì)砂泵送混凝土中采取低摻量礦粉部分替代水泥，礦粉摻量宜控制在10-15%范圍內(nèi)。

表3 減水劑技術(shù)指標(biāo)

3 混凝土配合比試驗(yàn)

本次配合比試驗(yàn)主要目的是單獨(dú)使用特細(xì)砂，配制泵送混凝土。試驗(yàn)時(shí)，礦粉摻量為15%，經(jīng)過(guò)系列砂率變化試驗(yàn)，確定砂率低于常規(guī)泵送混凝土，宜取33%，水膠比分別以0.55、0.50、0.45、0.40 與粉煤灰摻量35%、40%、45%、50%交叉組合試驗(yàn)，塌落度為140-180mm，共制作16組試件[3]。

1)特細(xì)砂泵送混凝土的參數(shù)及抗壓強(qiáng)度見(jiàn)表四。

從特細(xì)砂泵送混凝土試配結(jié)果知道，混凝土拌合物保水性和粘聚性較好，沒(méi)有離析、泌水現(xiàn)象，混凝土塌落度損失較小，混凝土的工作性滿足泵送混凝土要求。

從混凝土強(qiáng)度等級(jí)上看，抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律與常規(guī)混凝土變化規(guī)律相一致，可以滿足各個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土要求。

2）特細(xì)砂泵送混凝土的抗?jié)B性能試驗(yàn)

表4 特細(xì)砂泵送混凝土的參數(shù)表 單位：kg/m3

試驗(yàn)參照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》中抗?jié)B性能試驗(yàn)規(guī)范，隨機(jī)選取6組試件進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表五[4]。

表5 混凝土抗?jié)B性能試驗(yàn)結(jié)果

從以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出，特細(xì)砂泵送混凝土可以滿足抗?jié)B性能混凝土要求。

4 結(jié)語(yǔ)

1）采用超量摻入粉煤灰替代部分細(xì)骨料，低量摻入礦粉，即“一超一低法”可以單獨(dú)使用特細(xì)砂配制泵送混凝土，從技術(shù)上解決了特細(xì)砂配制泵送混凝土造成粘性過(guò)大、流動(dòng)度降低、混凝土收縮增加而導(dǎo)致特細(xì)砂配制混凝土泵送難、易開裂的技術(shù)問(wèn)題；

2）“一超一低法”可以單獨(dú)使用特細(xì)砂配制泵送混凝土，從經(jīng)濟(jì)上對(duì)于生產(chǎn)混凝土用細(xì)骨料的應(yīng)用廣度、充分利用地方性自然材料、降低成本、節(jié)約資源具有一定的社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。

3）特細(xì)砂泵送混凝土隨著水膠比的變化，強(qiáng)度變化規(guī)律基本與普通混凝土的強(qiáng)度變化相一致，并且能滿足不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的要求。

4）特細(xì)砂泵送混凝土可以滿足不同等級(jí)抗?jié)B性能混凝土要求。

[1]GB/T14684-2011.建設(shè)用砂[S]，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[2]鄢朝勇,等.粉煤灰作新型建筑砂漿膠凝材料的試驗(yàn)研究[J].混凝土，2007.6：74-75

[3]JGJ55-2011.普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S]，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011

[4]GB/T50082-2009.普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法[S]，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010