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機制砂如何配制C20、C30、C50混凝土?
來源:葛洲壩水泥 作者:管理員 日期:2020-11-13 訪問次數: 字號:[ ]
  石粉的作用長期以來,由于石粉和泥都是砂中粒徑小于0.075mm的顆粒,在沒有引入亞甲藍試驗方法以前,缺乏鑒定的依據。  
  一般認為石粉是對商品混凝土有害的,因為缺乏科學的了解,人們都以為石粉不能加以利用。  
  有的地方甚至不惜浪費時間、精力和錢財,想盡辦法來除去砂中的石粉。其實,許多的國內外專家都認為,商品混凝土中加入適當的石粉是有好處的。  
  石粉的作用  
  1水化作用  
  有研究表明,水化早期形成的鈣礬石會在后期向單硫型硫鋁酸鈣轉化,這會降低水泥石的強度,但是加入含有碳酸鈣的石粉,就可以有效解決這個問題;另外,石粉是以碳酸鈣為主的,而碳酸鈣可以和C3A發生水化反應,形成水化碳鋁酸鈣,從而提高了商品混凝土的強度。  
  2填充作用  
  石粉可以填充商品混凝土中的空隙,充當商品混凝土的填料,以此增加商品混凝土的密實度,從而起到惰性摻合料的作用。  
  對于膠凝材料用量少、拌合物性能差的特點,只要使用中、低強度等級的機制砂商品混凝土,就可以得到有效的彌補。  
  《山砂商品混凝土技術規程》DBJ52-016-2010中對C50~C55強度等級的山砂商品混凝土(砂率37%~45%),提出石粉不能超過7%,這是因為石粉含量和膠凝材料的總量(商品混凝土的細粉含量)不能超過550kg/m3。(注:山砂屬于機制砂的一種,《山砂商品混凝土技術規程》DBJ52-016-2010中特指公稱粒徑小于5.00mm的,碳酸鹽類巖石經除土開采、機械破碎、篩分而成的巖石顆粒。)  
  3保水增稠功能  
  機制商品混凝土中有石粉,可以降低商品混凝土拌合物離析和泌水的風險。因為石粉可以吸收商品混凝土中的用水,無形中增加了商品混凝土的單方用水量,所以石粉含量越高,商品混凝土的粘度就越大;  
  另外,加入石粉也可以減少商品混凝土的收縮,補償商品混凝土后期水化用水,因為,即使商品混凝土硬化了,以前被石粉吸收的水分也會漸漸釋放。  
  石粉含量應該適量。機制砂中石粉的主要成份為碳酸鈣,但水化作用并不是無限的,也要受限于水泥的成份。  
  如果石粉含量過高,不利于集料與水泥石的粘結,因為水泥石中或界面過渡區會出現游離態的石粉,從而降低商品混凝土性能。  
  另外,石粉含量超過一定限值后,不利于商品混凝土的耐久性能,因為單方石粉承擔的保水量明顯減少,干縮明顯變大。  
  綜合各種研究,一般C50以下商品混凝土石粉含量應控制在10%~15%,而C50以上商品混凝土石粉含量應該不超過10%。  
  配合比設計  
  1單方用水量  
  河砂由于自身的特性,顆粒比較光滑,自身的內摩擦力小,在商品混凝土中顆粒間絞合力較小,對水的需求量相對機制砂相對較小。  
  而機制砂表面粗糙,棱角多,造成在商品混凝土中顆粒間絞合力較大。由于機制砂泵送商品混凝土黏度較河砂商品混凝土大,施工坍落度一般保持在180~220mm,其單方用水量一般在175~185kg/m3左右,這與河砂商品混凝土較低的用水量是截然不同的。  
  在相同的坍落度時,如使用較低的用水量,必然導致外加劑超摻,從而導致機制砂商品混凝土流動性大,但粘性大,泵送性差,經常出現施工現場上加水來降低粘度,導致預拌商品混凝土的質量無法保證。  
  因而,做機制砂配合比設計時,不能過度的追求使用外加劑降低機制砂商品混凝土的單方用水量,機制砂商品混凝土單方用水量應設計的比河砂商品混凝土略大。  
  
  2砂率  
  一般而言,為提高產能,生產出的機制砂多為中粗砂,砂的細度模數一般在2.6~3.6,1.18mm以上的顆粒較多,較差的機制砂1.18mm以上的顆粒占到了50%~70%,砂中0.315mm的組分在8%~13%波動。  
  我國多數工程實踐表明,采用中砂適宜泵送,砂中通過0.315mm篩孔的數量對商品混凝土可泵性影響很大。  
  日本泵送商品混凝土規程規定為10%~30%,美國商品混凝土協會推薦的細骨料級配曲線建議為20%;國內工程實踐亦證明,此值過低輸送管易堵塞。上海、北京、廣州等地泵送商品混凝土施工經驗表明,此值都在15%以上。  
  JGJ/T10-95《商品混凝土泵送技術規程》規定,細骨料應符合《普通商品混凝土用砂質量標準及檢驗方法》規定,通過0.315mm篩孔的砂不應少于15%,有良好的連續粒級。  
  但一般的砂場生產出的機制砂0.315mm略顯不足,同時1.18mm以上的偏多,這對配制泵送的機制砂商品混凝土帶來了一定的難題。  
  一般通常采用的方法是適當提高砂率,增加0.315mm的顆粒的數量,以保證機制砂商品混凝土的可泵性。  
  然而,現在配制機制砂泵送商品混凝土也存在一個誤區,認為砂率越大越好施工,C15~C30低標號商品混凝土砂率都已經達到了驚人的60%~70%。  
  應該選擇適宜的砂率,在做機制砂商品混凝土配合比設計時,如果砂率過大,雖然保住了工作性,但新拌商品混凝土的早期收縮就增加了,容易出現塑性開裂等問題,在夏季溫度比較高的時候表現的更為明顯。  
  通常為保證機制砂商品混凝土的可泵性,同時保證配制商品混凝土的經濟性,配制機制砂泵送商品混凝土一般要比河砂商品混凝土高5%~10%的砂率。  
  
  細度模數與流動性  
  對于各強度等級的混凝土,隨著機制砂細度模數的減小,含粉量的增加,混凝土外加劑摻量顯著增加,拌合物的坍落度、坍落擴展度均降低。  
  理論上說,在膠凝材料用量和砂率不變的情況下,機制砂的細度模數減小,含粉量增加,則新拌混凝土的流動性下降,黏度增大,混凝土的強度降低。  
  其原因是微細顆粒越多,表面積越大,隨著含粉量的增加,包裹粉體所需的水量增加,導致在固定用水量的條件下混凝土的黏滯性增加,從而混凝土的流動性降低。  
  對于C20  
  對于C20混凝土,采用細度模數大的機制砂配制的混凝土包裹性很差,漿體的黏度低,同時對外加劑的摻量非常敏感,外加劑稍過量混凝土便離析扒底。  
  含粉量低的機制砂配制的混凝土包裹性一般,漿體黏度適中,對外加劑摻量不敏感。  
  因此,從拌合物的和易性來評估,C20混凝土宜采用細度模數小、含粉量高的A機制砂配制,這樣包裹性良好,流動性不差,漿體會稍黏。  
  對于C50  
  對于C50混凝土,由于膠凝材料用量大,采用含粉量高,亞甲藍值大的機制砂,會導致細粉對外加劑的吸附量相應增大,盡管外加劑摻量高達4.32%,初始坍落度僅210mm,且1h后坍落度和擴展度均損失很大  
  因此對于高強度等級混凝土,應選用細度模數較大、含粉量低、亞甲藍值小的機制砂配制。  
  關于用機制砂配制的力學結論  
  采用細度模數為2.5、含粉量為23%、亞甲藍值為4.2的A機制砂配制的C20混凝土強度比細度模數為3.2,含粉量為12%、亞甲藍值為0.8的B機制砂配制的C20混凝土28d強度高16.9%。  
  分析其原因主要是C20混凝土膠凝材料用量較低,當細骨料的細度模數較大時,粗、細骨料所構成骨架的孔隙率較大,當水泥漿體不能充分填充這些空隙時,容易在硬化后的混凝土中形成對強度不力的有害孔隙。  
  對于C50混凝土,采用細度模數大、含粉量低的機制砂,混凝土7d和28d強度均最高。  
  用細度模數小、含粉量高的機制砂配制的混凝土強度不能達到C50混凝土的設計強度。  
  這是由于高強度混凝土膠凝材料用量大,漿體足以充分填充粗、細骨料堆積形成的空隙,同時由于含粉量低、亞甲藍值低,含粉量低機制砂對水和外加劑的吸附較少,混凝土拌合物的和易性優良。  
  而含粉量高、亞甲藍值也高的機制砂需要吸附大量的外加劑和自由水,這些細粉顆粒不具有水化活性,水分揮發后在其周圍形成了孔隙,使混凝土孔隙率增大,同時這些孔隙與周圍孔隙連通的幾率也增加了,最終影響硬化后混凝土的強度。
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