黃河砂在大流動性混凝土中的應用研究

1、黃河砂在大流動性混凝土中的應用研究隨著工程建設的飛速發(fā)展，河南部分地區(qū)天然砂資源面臨枯竭， 導致混凝土用砂供需矛盾日益突出。為解決天然砂供需問題，2006年前后， 河南部分混凝土生產(chǎn)企業(yè)開始采用機制砂配制混凝土。由于市場供應的機制砂顆粒級配不良、細度模數(shù)偏大， 因此所拌制的混凝土存在勻質(zhì)性差、和易性差、不易泵送施工等問題。為了改善混凝土 拌合物的性能和方便就地取材， 河南混凝土行業(yè)陸續(xù)開始探索和應用黃河砂， 由于機制砂與黃河砂混合使用效果顯著，因此很快得到廣泛應用。同時，開采黃河砂有利于增強調(diào)水調(diào)沙沖刷下游河道，從而促 進河道淤積治理。國內(nèi)對機制砂配制混凝土的研究較多，對摻有部分天然砂的 混合

2、砂混凝土性能也有研究， 但對黃河砂的性能以及利用摻有黃河砂的混合砂配制混凝土的性能研究很少。筆者針對摻有黃河砂的混合砂配制的大流動性混凝土的性能進行研究，以期為黃河砂在混凝土中的廣泛應用提供參考。試驗材料與方法試驗材料水泥采用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥，水泥的物理力學性能見表 1 粉煤灰為洛陽熱電廠生產(chǎn)的級粉煤灰，需水量比為 93%。礦渣粉為新鄉(xiāng)王氏集團生產(chǎn)的S95 礦渣粉，比表面積為4302/kg，7d 和28d 的活性指數(shù)分別為77%和 98%。選用產(chǎn)自鄭州的機制砂和黃河砂兩種細集料：機制砂的表觀密度為2710kg/3，細度模數(shù)為3.3，含泥量為 0.4%；黃河砂的表觀密度為2620k

3、g/3，細度模數(shù)為 0.5，含泥量為 2.4%。粗集料采用混合的5 20和 510連續(xù)粒級碎石。減水劑為河南省建科院新材料股份有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高性能 減水劑，摻量為1.8%，減水率為27%?；炷涟韬纤捎米詠硭?， 符合混凝土用水標準（ JGJ632006）?；炷僚浜媳仍囼灢捎绵嵵莸貐^(qū)常用的20、30、 40 和 50 混凝土配合比，見表 2表 5。黃河砂分別按替代機制砂的比例為0%、15%、20%、25%、30%、35%和 40%與機制砂混合使用?？紤]到50 混凝土水泥用量較大， 黃河砂替代機制砂的最大比例為30%。同一強度等級混凝土保持砂率固定。試驗方法混凝土拌合物的坍落度、 坍落度

4、 1h 經(jīng)時變化量、 泌水率和擴展度試驗按普通混凝土拌合物性能試驗方法標準 （ GB/T50080） 進行?；炷恋目箟簭姸仍囼灠?普通混凝土力學性能試驗方法標準（ GB/T50081）進行。試驗結果及分析黃河砂摻量對混凝土拌合物性能的影響在 20、30、40 和 50 不同混凝土配合比條件下，研究黃河砂摻量對混合砂混凝土拌合物坍落度、坍落度1經(jīng)時變化量、擴展度和泌水率的影響。從圖 1（）可以看出：混凝土拌合物的坍落度未摻黃河砂時最小，只有15cm，隨著黃河砂摻量的增加而逐漸增大，表明對于 20 混凝土，摻加黃河砂顯著提高了混凝土拌合物的坍落度，黃河砂替代部分機制砂能夠提高混凝土拌合物的流動性

5、。從圖1（）可以看出：隨著黃河砂摻量的增加，混凝土拌合物的坍落度1經(jīng)時變化量逐漸減小，表明對于20混凝土，黃河砂部分替代機制砂降低了混凝土拌合物的坍落度損失；黃河砂替代35%和 40%的機制砂時， 混凝土拌合物的坍落度1經(jīng)時變化量僅為1cm，表明黃河砂替代部分機制砂能夠提高混凝土拌合物的保坍性。從圖1（）可以看出： 隨著黃河砂摻量的增加，混凝土拌合物的擴展度先降低后逐漸增加， 然后又出現(xiàn)降低； 未摻加黃河砂的混凝土拌合物的擴展度大于黃河砂摻量為 15%、20%和 25%混凝土拌合物的； 黃河砂摻量為 35%時，混凝土的擴展度為650，黃河砂摻量為40%時，混凝土拌合物的擴展度為 600，略低于

6、黃河砂摻量為35%混凝土拌合物的擴展度。從圖 1（ d）可以看出：黃河砂的摻加增加了混凝土拌合物的泌水率； 黃河砂摻量為 15%時，混凝土拌合物的泌水率為7%，略大于單一機制砂混凝土拌合物的泌水率6.2%；當黃河砂的摻量為20% 40%時， 混凝土拌合物的泌水率基本未變化。原因可能是機制砂中較大的石粉 含量有利于減少混凝土拌合物的泌水。黃河砂摻量 %黃河砂摻量 %（ c）擴展度（ d）泌水率圖 2C30 混凝土從圖 2（）可以看出：對于30 混凝土，摻黃河砂混凝土拌合物的坍落度均明顯提高， 證明黃河砂替代部分機制砂提高了混凝土拌合物的流動性； 黃河砂摻量為 20% 35%時，混合砂混凝土的坍落

7、度基本保持不變， 表明黃河砂摻量為20% 35%時，混合砂混凝土的流動性基本不受黃河砂摻量的影響。從圖2（）可以看出：摻黃河砂混凝土拌合物的坍落度1經(jīng)時變化量均有所降低，表明對于30混凝土，黃河砂部分替代機制砂降低了混凝土拌合物的坍落度損失；黃河砂替代25%和 30%的機制砂時，混凝土拌合物的坍落度1 經(jīng)時變化量僅為2cm，比未摻加黃河砂混凝土拌合物的坍落度1 經(jīng)時變化量 4.5cm 降低了 55.6%。從圖 2（）可以看出：未摻加黃河砂混凝土拌合物的擴展度最大，達到625；隨著黃河砂摻量的增加，混凝土拌合物的擴展度逐漸降低。從圖2（d）可以看出：黃河砂的摻入增加了混凝土拌合物的泌水率；當黃河

8、砂摻量為30% 40%時，混凝土拌合物的泌水率基本未發(fā)生變化，表明此時混凝土拌 合物的泌水率基本不受黃河砂摻量的影響。從圖 3（）可以看出：對于40 混凝土，不摻黃河砂混凝土拌合物的坍落度最小， 而摻黃河砂混凝土拌合物的坍落度有了較大幅度提高，同樣證明黃河砂替代部分機制砂提高了混凝土拌合物的流 動性。從圖 3（）可以看出：摻黃河砂混凝土拌合物的坍落度1 經(jīng)時變化量均明顯降低，表明對于40 混凝土，黃河砂部分替代機制砂降低了混凝土拌合物的坍落度損失。從圖3（）可以看出：黃河砂的摻量為 15%時，混凝土拌合物的擴展度最小，為510，略小于單一機制砂混凝土拌合物的擴展度530；當黃河砂的摻量從15%

9、增加到 25%時，混凝土拌合物的擴展度從510增加到 575 ，達到最大，當黃河砂的摻量從25%增加到 40%時，混凝土拌合物的擴展度從575降低到 530，說明有個黃河砂最佳摻量， 在黃河砂最佳摻量時，混凝土拌合物的擴展度最大。從圖3（ d）可以看出：未摻加黃河砂混凝土拌合物的泌水率為3.5%，黃河砂的摻量為 15%、20%和 25%時，混凝土拌合物的泌水率均為1.5%，而黃河砂的摻量從25%增加到 40%，混凝土拌合物的泌水率從1.5%增加到 4.0%，黃河砂摻量為15%、20%和 25%時，混凝土拌合物的泌水率最小，同樣說明有個黃河砂最佳摻量，在黃河砂最佳摻量時，混凝 土拌合物的泌水率最

10、小。黃河砂摻量 %黃河砂摻量 %（ c）擴展度（ d）泌水率圖 4C50 混凝土從圖 4（）可以看出：對于50 混凝土，摻黃河砂混凝土拌合物的坍落度均有不同程度的提高；黃河砂的摻加量大于20%后， 混合砂混凝土拌合物的坍落度趨于穩(wěn)定。從圖4（）可以看出：摻黃河砂混凝土拌合物的坍落度1經(jīng)時變化量均有所增大，這主要與 50 混凝土的水泥用量較大有關，較大的水泥用量增加了混凝土拌合物的坍落度損失。從圖4（）可以看出：摻黃河砂混凝土拌合物 的擴展度均有所增大； 黃河砂摻量為 15%時，混凝土拌合物的擴展度最小，為 530；當黃河砂摻量從15%增加到 30%時，混凝土拌合物的擴展度從 530增大到 65

11、0，達到最大。從圖4（d）可以看出：對于 50混凝土，不管摻加還是不摻加黃河砂，混凝土拌合 物的泌水率均為0%，主要原因是， 50 混凝土的膠凝材料用量較大， 膠凝材料的增加大大降低了混凝土拌合物的泌水。黃河砂摻量對混凝土抗壓強度的影響在 20、30、40 和 50 不同混凝土配合比條件下，試驗研究了黃河砂摻量對混合砂混凝土抗壓強度的影響，試驗結果見圖 5。從圖 5（）可以看出，對于20 混凝土配合比，所有摻加黃河砂混凝土的各齡期抗壓強度均高于單摻機制砂混凝土的，其中黃河砂摻量為20%時，混凝土各齡期的抗壓強度最高，因此對于20 混凝土配合比， 黃河砂的摻量為20%較為合適， 這與邢振賢等的試

12、驗結果類似。從圖 5（）可以看出，對于 30 混凝土配合比，與 20 混凝土一致， 所有摻加黃河砂混凝土各齡期抗壓強度均高于單摻機制砂混凝土的， 其中黃河砂摻量為35%時，混凝土各齡期的抗壓強度最高，因此對于 30 混凝土配合比，黃河砂的摻量為35%較為合適。從圖 5（）可以看出，對于 40 混凝土配合比，摻黃河砂混凝土各齡期抗壓強度大多數(shù)略高于單摻機制砂混凝土的，表明對于40混凝土配合比，黃河砂對混凝土抗壓強度的改善作用沒有20 和 30 混凝土那么明顯。從圖5（d）可以看出，對于 50 混凝土配合比， 摻黃河砂混凝土各齡期抗壓強度與單摻機制砂混凝土的無明顯區(qū)別， 摻黃河砂混凝土抗壓強度甚至還略低于單摻機制砂混凝土的，主要原因是，對于 50混凝土配合比，膠凝材料用量較大，黃河砂對混凝 土抗壓強度的改善作用被削弱了。3結論黃河砂代替部分機制砂，混凝土拌合物的工作性能普遍得到 了提高， 對于高強度等級的混凝土， 黃河砂的摻量應少于低強度等級混凝土的。 通過調(diào)整混凝土的配合比和黃河砂的