0引言
传统混凝土用砂主要是天然砂厦门移动制砂机需要办什么手续,随着我国基础设施建设的快速发展,天然砂资源的储量越来越少,已经不能满足经济高速发展的需求[1],而机制砂来源广泛、价格相对低廉,具有明显的环保及社会经济综合效益,使用机制砂取代天然砂已成为混凝土领域的一种必然趋势。目前,对机制砂混凝土的研究多局限于对单一岩性机制砂混凝土的研究,系统地针对机制砂性能及机制砂掺量对混凝土性能影响的研究较少,导致某些地区机制砂在混凝土结构建设中的推广应用受到较大影响。收集厦门地区使用量较大的14种机制砂,并从中选取具代表性的6种,然后分别成型混凝土抗压试件并检测其抗压强度,以分析不同性能、不同替代率的机制砂对混凝土抗压强度的影响。
1原材料及试验方法1.1原材料试验采用P·I 42.5硅酸盐水泥,质量符合GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》的要求,水泥性能试验结果如表1所示。
试验采用厦门地区用量较大的14种机制砂(编号A~N)和一种天然砂,其性能指标均符合现行建设部标准JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中的要求,天然砂性能试验结果如表2所示。
试验采用的碎石性能指标符合JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中的要求,碎石性能试验结果如表3所示。
试验用水为饮用水,相关指标符合JGJ 63—2006《混凝土用水标准》的规定。
1.2试验方法机制砂试验依据JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》厦门移动制砂机需要办什么手续;混凝土配合比设计依据JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》进行厦门移动制砂机需要办什么手续;混凝土立方体抗压试验依据GB/T 50081—2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》。
2测试结果及讨论2.1机制砂的性能测试及选取国内大部分商混站对机制砂品质的主要评价指标包括石粉含量及压碎值指标,故试验针对14种机制砂的石粉含量及压碎值指标进行测试,性能测试结果如表4所示。
根据表4中机制砂性能的测试结果,按石粉含量将机制砂分成≤5%,5%~7%,≥7% 3档,按压碎值指标将机制砂分成≤15%,15%~25%,≥25% 3档,如表5所示。筛选出在以上2种分类下均能分布在不同档位的机制砂M、I、G,该3种机制砂的石粉含量和压碎值指标覆盖了14种机制砂测试结果的范围,具有较好的代表性。
采用表4中石粉含量接近而压碎值指标差别较大的机制砂F、K、L(压碎值指标K>L>F)成型混凝土立方体抗压试件并检测抗压强度,选定水灰比0.45、砂率40%,混凝土的龄期为3d、7d、28d、60d。
采用2.1筛选的机制砂M、I、G成型混凝土立方体抗压试件并检测抗压强度,选定水灰比0.45、砂率40%,机制砂在细集料中的替代率分别采用0%、30%、50%、70%、100%,混凝土的龄期为3d、7d、28d、60d。
2.2.1不同性能的机制砂对混凝土抗压强度的影响
将F、K、L 3种机制砂成型的混凝土的抗压强度为纵坐标,抗压试件龄期为横坐标绘制抗压强度-龄期柱状图,如图1所示。
图1 F、K、L 3种机制砂混凝土抗压强度-龄期柱状图
将M、I、G 3种机制砂替代率分别为100%的混凝土的抗压强度为纵坐标,抗压试件龄期为横坐标绘制抗压强度-龄期柱状图,如图2所示。
图2 M、I、G 3种机制砂替代率分别为100%的混凝土抗压强度-龄期柱状图
从图1可以看到,石粉含量基本不变的情况下,各龄期机制砂混凝土的抗压强度随着压碎值指标的增大而降低。从图2可以看到,随着机制砂石粉含量、压碎值指标的增大,各龄期机制砂混凝土抗压强度先增大,后减小。
压碎值指标的影响在于厦门移动制砂机需要办什么手续:机制砂压碎值指标越大,则机制砂的脆性越大,其加荷的情况下抵抗破碎的能力越差,因此机制砂混凝土的抗压强度会降低。石粉含量的影响在于:随着混凝土的机制砂中石粉含量的增加,硬化后混凝土中的空隙被填充;同时自由水在粉料表面均匀分布,自由水在混凝土硬化后蒸发所形成的空隙被石粉细化,混凝土的结构将更加均匀致密。此外石粉可以促进水化物析晶,有利于硅酸三钙和铝酸三钙的水化,石粉均匀分布在水泥浆中,可以增加有效结晶产物含量,降低结晶缺陷的产生,从而提高混凝土过渡区的强度。但随着石粉含量的继续增加,水泥浆无法完全包裹石粉,这时水泥石的连续结构被石粉破坏,对粗细集料的胶结力随之降低,混凝土的强度开始下降[2]。因此,综合石粉含量和压碎值指标的影响,机制砂混凝土抗压强度随着石粉含量和压碎值指标的增大先增大后减小。
2.2.2不同替代率的机制砂对混凝土抗压强度的影响
以机制砂混凝土抗压强度为纵坐标,机制砂替代率为横坐标绘制抗压强度-替代率曲线如图3~图5所示。
图3 机制砂M混凝土抗压强度-替代率曲线
图4 机制砂I混凝土抗压强度-替代率曲线
图5 机制砂G混凝土抗压强度-替代率曲线
由图3~图5可以发现,随着机制砂替代率的增大,3种机制砂混凝土的抗压强度先增大后减小,7d及以后龄期替代率为50%的机制砂混凝土的抗压强度均大于其他替代率的混凝土的强度。
这主要是由于天然砂经过长年的风吹日晒,表面光滑圆润,无棱角,内摩角小;同时天然砂所含的泥粉裹附在集料的表面,阻止集料与水泥的黏结,从而影响了混凝土的抗压强度。机制砂是由碎石进一步加工而得,由于机制砂含泥量极少,且粒料多棱角,内摩擦角大,多细料,能和粗骨料更好的黏结,形成致密的结构,能够提高机制砂混凝土的抗压强度;但机制砂的颗粒级配一般不如天然砂,其粒径大于2.36mm与小于0.160mm的颗粒偏多,而中间颗粒偏少。因此机制砂混凝土中机制砂和天然砂存在一个最佳的替代率,此时机制砂混凝土的组成和颗粒级配最优,抗压强度达到最大值。
从以上的分析可以得到该试验机制砂的最佳掺量为50%,采用该机制砂掺量的混凝土具有最高的抗压强度。
3结论通过筛选厦门地区的具代表性的6种机制砂成型混凝土立方体抗压试件并分析得到的抗压强度试验结果,可以得到如下结论:
(1)随着机制砂石粉含量、压碎值指标的增大,各龄期的机制砂混凝土抗压强度先增大,后减小。
(2)随着机制砂替代率的增大,机制砂混凝土的抗压强度先增大后减小,并且7d及以后龄期替代率为50%的机制砂混凝土的抗压强度均大于其他替代率的混凝土的强度。
(3)采用机制砂替代部分天然砂应用于水泥混凝土,不仅能降低混凝土成本,同时能提高混凝土的强度,具有良好的应用前景。
参考文献:
[1]何盛东,刘立新,王华,等.不同替代率下机制砂混凝土抗压强度的试验研究[J].混凝土,2010(10):109-111.
[2]赵社民.机制砂品质对混凝土性能的影响[D].太原:太原理工大学,2016.
本文作者:黄蕴青
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