花崗巖機制砂混凝土的性能研究及應(yīng)用

1、第１３卷第４期２０１６年４月鐵道科學(xué)與工程學(xué)報ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｉｌｗａｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌｕｍｅ１３Ｎｕｍｂｅｒ４Ａｐｒｉｌ２０１６花崗巖機制砂混凝土的性能研究及應(yīng)用①丁海峰，程建鋁（中國鐵建投資集團有限公司，廣東珠海５１９０００）摘要：隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進，河砂的需求量也日益增長。然而山嶺重丘區(qū)需長遠(yuǎn)距離運輸，不但極大地增加了混凝土施工成本，而且也影響施工進度，因此采用機制砂取代河砂已成為

2、一種必然趨勢。通過花崗巖機制砂混凝土的相關(guān)試驗研究，結(jié)果表明：采用機制砂取代河砂進行混凝土配合比設(shè)計是可行的，且拌合物的工作性能、硬化混凝土力學(xué)性能都能夠滿足設(shè)計要求。同時，提出花崗巖機制砂混凝土主要配合比設(shè)計參數(shù)、要點以及施工質(zhì)量控制措施。該技術(shù)在廣西資源至興安高速公路工程中全面應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。關(guān)鍵詞：花崗巖；機制砂；混凝土；配合比設(shè)計參數(shù)；質(zhì)量控制措施中圖分類號：ＴＵ５２８０４１文獻標(biāo)志碼：Ａ文章編號：１６７２

3、－７０２９（２０１６）０４－０６８２－０７ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｒａｎｉｔｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｓａｎｄｃｏｎｃｒｅｔｅＤＩＮＧＨａｉｆｅｎｇ，ＣＨＥＮＧＪｉａｎｌ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＩｎｖｅｓｔｍｅｎｔＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，Ｚｈｕｈａｉ５１９０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｉｎｆｒａｓｔｒ

4、ｕｃｔｕｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ，ｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｒｉｖｅｒｓａｎｄｉｓａｌｓｏｇｒｏｗｉｎｇＨｏｗｅｖｅｒ，ｂｅｃａｕｓｅｏｆｌｏｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｉｎｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓｈｅａｖｙｈｉｌｌｙａｒｅａ，ｔｈｅｃｏｓｔｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｇｒｅｓｓｉｓａｌｓｏａｆｆｅｃｔｅｄＳｏｉ

5、ｔｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｉｎｅｖｉｔａｂｌｅｔｒｅｎｄｂｙａｄｏｐｔｉｎｇｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｓａｎｄｔｏｒｅｐｌａｃｅｒｉｖｅｒｓａｎｄＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｇｒａｎｉｔｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｓａｎｄｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｓａｎｄａｄｏｐｔｅｄｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅｍｉｘｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｉｎｓｔｅ

6、ａｄｏｆｒｉｖｅｒｓａｎｄｉｓｆｅａｓｉｂｌｅＴｈｅｗｏｒｋｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｍｉｘｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈａｒｄｅｎｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓＡｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｍａｉｎｍｉｘｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｋｅｙｐｏｉｎｔｓａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙｃｏ

7、ｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｇｒａｎｉｔｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｓａｎｄｃｏｎｃｒｅｔｅＴｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓａｐｐｌｉｅｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｉｎＺｉｙｕａｎ－Ｘｉｎｇ’ａｎｈｉｇｈｗａｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ａｎｄｇｏｏｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｎｄｓｏｃｉａｌｂｅｎｅｆｉｔｓａｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒａｎｉｔｅ；ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｓａｎｄ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅ

8、ｒｓｏｆｔｈｅｍｉｘｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ；ｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｓ近年來，隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷加快，混凝土用量呈逐年增長趨勢。砂作為混凝土的原材料之一，對砂的需求量也日益增長。但由于部分地區(qū)天然河砂資源匱乏，交通不便，材料運輸困難，河砂過①收稿日期：２０１５－０８－０５基金項目：中國鐵建股份有限公司計劃項目（２０１１－５－６）通訊作者：程建鋁（１９５９－），男，天津人，教授級高級工程師，從事隧道、橋梁施工及研究工

9、作；Ｅ－ｍａｉｌ：１０９０６１３５６＠ｑｑｃｏｍ鐵道科學(xué)與工程學(xué)報２０１６年４月２機制砂混凝土原材料及其性能指標(biāo)機制砂混凝土試驗中所采用的主要原材料及其性能指標(biāo)如下。２１水泥水泥采用興安海螺水泥有限責(zé)任公司海螺牌ＰＯ４２５級普通硅酸鹽水泥，性能指標(biāo)見表４。表４ＰＯ４２５水泥的物理力學(xué)性能試驗結(jié)果Ｔａｂｌｅ４ＰｈｙｓｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｃｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｅｍｅｎｔＰＯ４２５比表面積／（ｍ２ｋｇ－１）安

10、定性凝結(jié)時間／ｍｉｎ初凝終凝抗折強度３ｄ２８ｄ密度／（ｋｇｍ－３）抗壓強度３ｄ２８ｄ３２８合格１７５２８８５６７６３１２０２６３４８２２２骨料粗骨料采用梨子田碎石場的５～３１５ｍｍ（三級配碎石）連續(xù)級配碎石，其性能指標(biāo)見表５。碎石選用５～１０ｍｍ，１０～２０ｍｍ以及１６～３１５ｍｍ三級配比，摻配比例按照２０％∶５０％∶３０％進行摻配。細(xì)骨料采用梨子田碎石場生產(chǎn)的花崗巖機制砂，并采用新寧新皂砂場生產(chǎn)的河砂進行對比分析，其性能指標(biāo)分別見表６

11、～７。２３礦物摻合料采用湖南邵陽寶慶電廠Ⅱ級粉煤灰和冷水江鋼鐵廠Ｓ９５級粒化高爐礦渣粉，其性能指標(biāo)分別見表８～９。表５粗骨料試驗結(jié)果表Ｔａｂｌｅ５Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｏａｒｓｅａｇｇｒｅｇａｔｅ表觀密度／（ｋｇｍ－３）空隙率／％壓碎值／％含泥量／％泥塊含量／％針片狀顆粒含量／％２７００４１１９５０１０５０表６機制砂試驗結(jié)果表Ｔａｂｌｅ６Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｓａｎｄ細(xì)度模數(shù)級配范圍壓碎值／％石粉含量／

12、％泥塊含量／％表觀密度／（ｋｇｍ－３）空隙率／％亞甲藍(lán)／ＭＢ２９Ⅱ區(qū)２０２６７０１２６２０３９０８２４外加劑采用湖北荊州銳利ＲＬ－８０００高效聚羧酸減水劑，其性能指標(biāo)見表１０。表７河砂試驗結(jié)果表Ｔａｂｌｅ７Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｒｉｖｅｒｓａｎｄ細(xì)度模數(shù)級配范圍云母含量／％含泥量／％泥塊含量／％空隙率／％表觀密度／（ｋｇｍ－３）２７Ⅱ區(qū)０９０６０３２２５８０表８Ⅱ級粉煤灰性能指標(biāo)表Ｔａｂｌｅ８Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘｏｆｆｌ

13、ｙａｓｈⅡ檢驗項目細(xì)度燒失量需水量比ＳＯ３含量標(biāo)準(zhǔn)要求≤２５％≤８％≤１０５％≤３％檢測結(jié)果７８３５４９４０７７表９Ｓ９５級?；郀t礦渣粉性能指標(biāo)表Ｔａｂｌｅ９Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｇｒａｎｕｌａｔｅｄｂｌａｓｔ－ｆｕｒｎａｃｅｓｌａｇＳ９５檢驗項目密度燒失量流動度比ＳＯ３含量比表面積／（ｍ２ｋｇ－１）含水率標(biāo)準(zhǔn)要求≥２８≤３％≥９５％≤３％≥４００≤１０檢測結(jié)果２９２０４３９９％０３４４１９０２３機制砂混凝土配合比設(shè)計機制砂混凝土

14、的配合比設(shè)計參照相關(guān)規(guī)范ＧＢ／Ｔ５０４７６—２００８［１８］和ＪＧＪ５５—２０１１［１９］要求進行，針對花崗巖機制砂顆粒、石粉含量等特性，在規(guī)范基礎(chǔ)上，通過試驗對配合比進行適當(dāng)調(diào)整，以更好的滿足混凝土適用、合理、耐久、經(jīng)濟的工程需要。３１砂率設(shè)計配置機制砂的混凝土選取級配范圍在Ⅱ區(qū)級配范圍的機制砂，細(xì)度模數(shù)控制在２７～３２范圍內(nèi)。因機制砂比表面積大、表面粗糙的特性，為保證機制砂的混凝土工作性能，與相同細(xì)度模數(shù)的天然砂相比較，應(yīng)適當(dāng)提高２

15、％左右的砂率。３２坍落度設(shè)計花崗巖機制砂中石粉與外加劑、水泥的適應(yīng)問題普遍存在，直接反應(yīng)在混凝土拌合物坍落度經(jīng)時損失大，在試配花崗巖機制砂混凝土配合比時，對混凝土拌合物進行坍落度損失試驗尤為重要，一般情況下應(yīng)將坍落度經(jīng)時損失控制在３０ｍｍ／ｈ內(nèi)，其溫度環(huán)境也應(yīng)該盡量與實際施工溫度環(huán)境一致。設(shè)計配合比時，應(yīng)在滿足混凝土試配強度要求的前提下，結(jié)合施工工藝、混凝土運距及坍落度損失情況，適當(dāng)提高混凝土的初始坍落度設(shè)計值，以滿足花崗巖機制砂混凝土