C1 料場含白色鈣質(zhì)薄膜的混凝土骨料專題試驗(yàn)

張 燕

(新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院試驗(yàn)研究所 昌吉 831100)

1 料場概況

C1 料場位于瑪河Ⅱ級階地上，距上壩址5～6km，北西向總長約1.2km，寬度約1.0km，地形平坦開闊。分布巖性為第四系上更新統(tǒng)沖積砂卵礫石(Q3a1)，結(jié)構(gòu)松散，地下水位埋深10m，平均水上開采深度約8m(地面以下2～10m)，計(jì)算儲(chǔ)量960萬m3。

2 混凝土原材料試驗(yàn)

2.1 鈣質(zhì)薄膜

由于該料場表層2m 礫石表面普遍附著一層白色鈣膜，需要對鈣質(zhì)薄膜的成因、化學(xué)成分、礦物成分等進(jìn)行深入研究。白色鈣膜的礦物成分檢測結(jié)果見表1，化學(xué)成分見表2。

表1 鈣質(zhì)薄膜礦物成分成果

表2 鈣質(zhì)薄膜化學(xué)成分成果

2.2 水泥、粉煤灰選擇

?水泥:選用某水泥廠生產(chǎn)的42.5 水泥;?粉煤灰:選用某公司生產(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰;?外加劑:選用高效減水劑與引氣劑。

2.3 混凝土粗、細(xì)骨料

2.3.1 細(xì)骨料

C1 料場混凝土試驗(yàn)可用的砂有五種，一種是C1料場天然細(xì)砂;一種是用表層2m 以上含鈣膜的粗骨料臨時(shí)加工的人工砂;第三種是表層2m 以上天然細(xì)砂;第四種是表層2m 以下不含鈣膜的粗骨料臨時(shí)加工的人工砂;第五種是表層2m 以下天然細(xì)砂。

通過對混凝土細(xì)骨料的檢測可以看出:天然砂的細(xì)度模數(shù)在1.35～2.13 之間，為細(xì)砂，而人工砂的細(xì)度模數(shù)在3.12～3.39 之間，為粗砂;堅(jiān)固性損失從大到小依次為:C1 料場天然砂＞表層2m 以下天然砂＞表層2m 以上天然砂＞表層2m 以上人工砂＞表層2m以下人工砂;堆積密度從大到小依次是:表層2m 以下人工砂＞表層2m 以上人工砂＞表層2m 以下天然砂＞表層2m 以上天然砂＞C1 料場天然砂。其他技術(shù)指標(biāo)對混凝土的性能影響不大，從堅(jiān)固性和堆積密度這兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)可以看出人工砂優(yōu)于天然砂，表層2m以下人工砂要優(yōu)于表層2m 以上人工砂。

2.3.2 粗骨料

C1 料場混凝土試驗(yàn)用粗骨料有三種料，分別是C1 料場天然料;表層2m 以上含鈣膜破碎骨料;表層2m 以下不含鈣膜破碎骨料。通過對混凝土粗骨料的檢測可以看出:粗骨料C1 料場天然料、表層2m 以下不含鈣膜破碎料，以及表層2m 以上含鈣膜破碎料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)之間沒有明顯的優(yōu)劣之分，不能簡單地定性。

3 混凝土配合比試驗(yàn)

3.1 混凝土配合比試驗(yàn)參數(shù)

天然砂的細(xì)度模數(shù)在1.35～2.13 之間，為細(xì)砂，而人工砂的細(xì)度模數(shù)在3.12～3.39 之間，為粗砂，由于人工砂石粉含量在22%左右，考慮人工砂對拌制的混凝土可能存在需水量大、引氣困難，以及級配均勻等因素，所以在拌制混凝土試件時(shí)細(xì)骨料均是以天然砂+人工砂混合而成，并且人工砂都是洗去石粉的標(biāo)準(zhǔn)料。編號為1的配合比所用骨料為表層2m 以下不含鈣膜破碎混凝土骨料，砂子細(xì)度模數(shù)2.74(由2m 以下50%破碎砂+2m 以下50%原料混合而成);編號為2的配合比所用骨料為表層2m 以上含鈣膜破碎混凝土骨料，砂子細(xì)度模數(shù)2.69(由2m 以上50%破碎砂+2m 以上50%原料混合而成);編號為3的配合比所用骨料為C1 料場天然混合料，鈣膜摻量為0%;編號為4的配合比所用骨料為C1 料場天然混合料，鈣膜摻量為20%;編號為5的配合比所用骨料為C1 料場天然混合料，鈣膜摻量為40%;編號3、4、5的配合比所用砂子細(xì)度模數(shù)為2.66(由表層2m 以上70%破碎砂+30%天然原料混合而成);編號為6的配合比所用骨料為表層2m 以下不含鈣膜破碎混凝土骨料，砂子細(xì)度模數(shù)2.74(由2m 以下50%破碎砂+2m 以下50%原料混合而成)(見表3)。

表3 混凝土配合比試驗(yàn)成果

此次配合比試驗(yàn)擬定二級配混凝土小石∶中石=40∶60，水膠比0.4，膠材中摻20%的Ⅰ級粉煤灰，膠材用量300kg/m3，砂率為29%，水泥為P.O42.5。配合比試驗(yàn)采用的細(xì)骨料均是由人工砂加天然砂調(diào)配成中砂使用。每組配合比膠凝材料用量相同，用水量相同，坍落度和含氣量控制在基本相同的范圍內(nèi)，以保證試驗(yàn)在基本相同的條件下試驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，更有針對性和可比性。

3.2 混凝土配合比試驗(yàn)成果

試驗(yàn)表明:表層2m 以上含鈣膜破碎混凝土的各項(xiàng)力學(xué)性能要略遜于表層2m 以下不含鈣膜破碎混凝土:抗壓強(qiáng)度值14 天下降13.1%，28 天下降12.2%，軸心抗拉14 天、28 天均下降7%，但劈拉強(qiáng)度、極限拉伸強(qiáng)度、拉伸應(yīng)變無實(shí)質(zhì)性差別。C1 料場天然混合料帶鈣膜石子含量在20%以上的范圍內(nèi)，對抗壓強(qiáng)度及其他力學(xué)性能影響不大，但在帶鈣膜石子含量超過40%時(shí)，抗壓強(qiáng)度值14 天下降6.4%，28 天下降11.1%，但劈拉強(qiáng)度、極限拉伸強(qiáng)度、拉伸應(yīng)變無實(shí)質(zhì)性差別。

4 結(jié)論和建議

通過上述試驗(yàn)可以看出，不同混凝土骨料的力學(xué)性能指標(biāo)有如下區(qū)別:表層2m 以下不含鈣膜破碎混凝土骨料的各項(xiàng)性能指標(biāo)大于表層2m 以上含鈣膜破碎混凝土骨料的各項(xiàng)性能指標(biāo);C1 天然混合料鈣膜摻量為0%的各項(xiàng)性能指標(biāo)與天然混合料鈣膜摻量為20%的各項(xiàng)性能指標(biāo)之間無明顯差異，但當(dāng)鈣膜摻量為40%時(shí)混凝土骨料的力學(xué)性能呈下降趨勢?？梢婋S著鈣膜含量的增加，混凝土骨料的力學(xué)性能呈下降趨勢。卵石混凝土強(qiáng)度比碎石混凝土強(qiáng)度低。

因此，鈣膜存在單純對混凝土骨料的各項(xiàng)性能沒有實(shí)質(zhì)性的影響，但在極限情況下鈣膜的含量小于40%時(shí)，對混凝土基本指標(biāo)影響不大，工程中可以酌情使用;但鈣膜的含量大于40%時(shí)，混凝土基本指標(biāo)下降較多，不宜在工程中使用，應(yīng)加強(qiáng)骨料篩選。

1 DL/T 5150—2001 水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程［S］.

2 DL/T 5144—2001 水工混凝土施工規(guī)范［S］.

3 DL/T 5151—2001 水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程［S］.

4 DL/T 5100—1999 水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程［S］.

5 DL/T 5330—2005 水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

6 GB 175—2007 通用硅酸鹽水泥［S］.

7 JGJ 63—2006 混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)［S］.

8 GB/T1596—2005用于水泥和混凝土中的粉煤灰［S］.