机制砂石粉和泥粉含量对C50箱梁混凝土性能的影响.pdf
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1、1 32 铁道建筑 Ra i l wa y En g i ne e r i n g 文章编 号 : 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 3 ) 1 0 0 1 3 2 O 4 机制砂石粉和泥粉含量对 C 5 0箱梁 混凝 土性能的影响 刘慈军 , 陈方 东 , 占 文 , 秦明强 , 徐 文冰 ( 1 宁波市高等级公路建设指挥部 , 浙江 宁波3 1 5 1 9 2 ; 2 浙江省交通规划设计研究 院 , 浙江 杭州3 1 0 0 0 6 ; 3 中交武汉 港湾工程设计研究院有限公司 , 湖北 武汉4 3 0 0 4 0 ; 4 长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室 , 湖北 武
2、汉4 3 0 0 4 0 ) 摘 要 : 通 过分 析机 制砂 的特 点 , 研 究机 制砂 中不 同石 粉 和泥 粉含 量 对 C 5 0箱粱 混凝 土 的工作 性 、 不 同龄 期的抗压强度及 2 8 d 、 5 6 d抗渗性能的影响规律 , 并探究其作用机理。研 究表明: 机制砂 中石粉和泥粉 含 量对 C 5 0箱梁 混凝 土的 工作 性 、 力 学性 能 和耐 久性 能均 有 明显 影 响 ; 机 制 砂 C 5 0箱 梁混 凝 土 中石 粉 的最佳含 量 为 8 1 2 ; 泥粉含 量 限制在 2 以下 为宜 ( MB值 1 2 ) 。 关键 词 : 机制 砂石粉 泥粉 箱梁混凝
3、土 中图分 类号 : T U 5 2 8 文 献标识 码 : A D O I : l 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 3 1 9 9 5 2 0 1 3 1 0 4 2 由于天然河砂资源 日渐枯竭 , 机制砂 在我 国工程 中的应 用逐 步 由云贵 、 湘鄂 西部地 区扩展 到东 部地 区 。 对机制 砂 的研 究 也 越 来 越 深 入 。2 0 0 1年 人 工 砂 被 列 入国家标准 建筑用砂 ( G B T 1 4 6 8 4 -2 0 0 1 ) , 无疑对 人工砂 的应用起 到 了 推 动作 用 。在 国标 的基 础 上 , 不 少地 方和 部 门相 继 制订
4、了较 为 详 细 的技 术 规程 , 经 过 十年的生产和工程实践, 至 2 0 1 1年, 替代 建筑用砂 标准的 建设用砂 ( G B T 1 4 6 8 4 2 0 1 1 ) 出台后 , 正式 明确 了 以术语 “ 机制 砂 ” 替 代俗 称 的“ 人工 砂 ” , 并将 机 制砂的石粉含量标准放宽 。 然而, 由于机制砂行业生产技术和管理水平不足 , 机制砂产品质量 良莠不齐, 阻碍 了机制砂混凝土的推 广应用 , 特别是在大型、 重点工程 中的应用 。目前 , 机 制砂在 中低 强度 混 凝 土 中 的应 用 已逐 渐 被 接受 , 但 在 重大 工程 较高强 度 混凝 土 中应
5、用 较少 , 机 制 砂 箱 梁 混 凝土 的应 用鲜见 报道 。 机 制砂 区别 于河 砂 的 两个 特 性 即 石粉 含 量 、 泥 粉 含量 ( M B值 ) 。本文通 过分 析机 制砂 的特 点, 针对 C 5 0箱 梁 混凝 土 , 研 究 不 同石 粉 和泥 粉含 量 对 C 5 0箱 梁混凝土的工作性、 力学性能和抗氯离子渗透性能 的 影 响规律, 并探究其作用机 理, 选定 C 5 0箱梁混凝土 收稿 日期 : 2 o 1 3 - 0 8 - l O; 修回 日期 : 2 o 1 3 0 9 1 o 基金项 目: 宁波市社会 发展重大重点项 目( 2 o 1 3 c 5 1 0
6、 1 1 ) ; 宁波交通运输 委员会科 技 项 目( 2 0 1 2 1 0 ); 浙 江省 交 通 厅 科 技 计 划项 目 ( 2 0 1 3 H 2 8 2 ) 作者简介 : 刘慈军( 1 9 7 1 一) , 男 , 浙江 宁波人 , 高级工程师 , 博 士。 中机制砂石粉和泥粉的最佳含量范围。本试验中石粉 为 与母 岩材 质 相 同 的粒径 7 5 m 的颗 粒 , 而 泥粉 则 为粒 径 7 5 tx m 的颗 粒 中夹 杂 的 与母 岩 材 质 不 同 的 泥 土 。 1 试验材料 与方法 1 1试 验原 材料 水 泥为 亚东 水 泥 厂 生 产 的 P 4 2 5硅 酸 盐
7、水 泥 ; 粉 煤灰 为武汉 阳逻 电厂生 产 的 I级粉 煤灰 ; 矿粉 为 武汉 黄 陂生 产 的 的 $ 9 5级 矿 粉 ; 粗 骨料 为 武 汉 江夏 5 2 5 m m 连续级 配碎石 ; 河砂 为武 汉本地 河砂 , 细 度模 数 2 6; 机制砂为宁波象山凝灰岩机制砂 ; 外加剂 为马 贝 聚羧酸 减水剂 , 减水 率 3 5 6 。 试验中通过外掺石粉和泥粉 的方式研究不 同石粉 和泥粉含量( MB值) 对机制砂混凝土性能的影响规律。 试验 中所用 的石粉和泥粉 的性能指标如表 1 所示 。 表 1 石 粉和 泥 粉 的物 理 性 能 1 2试验 过程及 方法 以河 砂配 制
8、 工 作 性 良好 的 C 5 0箱 梁 混 凝 土 。在 此配合比基础上分别使用不同石粉和泥粉含量的机制 砂取 代河 砂 , 研 究其 对箱 梁混凝 土 的工作性 、 力 学性 能 和抗 渗性 能 的影 响 。试 验 过 程 中通过 适 当调 整砂 率 、 2 0 1 3年第 1 0期 刘 慈军等 : 机制砂石 粉和泥粉含量对 C 5 0箱梁混凝土性能的影响 1 3 3 外加剂掺量对工作性进行调整 , 以使配制出的机制砂 混 凝土 工作 性达 到或 接 近河砂 混凝 土 的工作 性 。 混 凝 土工作 性试 验 按 普 通 混 凝 土拌 和 物 性 能 试 验方法 ( G B T 5 0 0
9、 8 0 -2 0 0 2 ) 进行 ; 力学性 能试验按 普 通混 凝 土 力 学 性 能试 验方 法 ( G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 ) 进行 ; 混凝土的抗氯离子渗透性能按 普通混凝 土长期性能和耐久性试验方法 ( G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ) 的 R C M 法 相关规 定 进行 。 2结果 与分 析 2 1 石 粉含 量对 C 5 0箱 梁混 凝土 的影 响 2 1 1 工 作 性 采 用 细度模 数 2 8的机 制 砂调 整 石 粉 含 量 , 参 照 河砂配合 比配制机制砂 C 5 0箱梁混凝土。配制过程 中适 当调 整外加 剂 掺 量
10、 以获 得 较 优 的混 凝 土 工 作 性 。 试 验 配合 比及其 工作 性如 表 2所示 。 表 2不 同石 粉 含 量 C5 0箱 梁 混 凝 土试 验 配 合 比 及 工 作 性 从表 2的试验结果可知 , 随着石粉含量的增加 , 机 制 砂 混凝 土 中外加 剂 的掺量 需 随之增 加才 能达 到 与河 砂混凝土相同或相近的工作性 ( 坍 落度和扩展度 ) , 表 明石粉对外加剂存在一定的吸附作用 , 并 随着石粉含 量 的增加 外加 剂 吸附量 增 大 。而利用 机 制砂 配制 箱梁 混 凝 土 时 , 要 达到 与河 砂混 凝土 相 同或接 近 的工作 性 , 除外加剂的掺量需
11、适当增加外 , 还需提高砂率。 2 1 2 力 学性 能 各 龄期 不 同石 粉 含 量 的机 制砂 C 5 0箱 梁 混 凝 土 抗 压强 度试 验结 果 如 图 1所 示 。与 河 砂 混凝 土相 比 , 机 制砂 混凝 土早 期强 度 、 2 8 d 抗 压 强度 和 5 6 d抗 压 强 度 均 明显 高于 河砂 混 凝 土 。 除个 别 龄 期 外 , 石 粉 含 量 为 8 1 2 时 , 混 凝 土抗 压强 度 较 高 , 表 明石 粉 含 量 在 机 制砂混 凝 土 中存 在 一个 最佳 值 。 1 O O 80 室6 o 皆 o 2 0 从表 1可知 , 石 粉 比表 面 积
12、 比混 凝 土 用 粉 煤灰 和 矿粉 小 , 在机 制砂 混凝 土体 系 中 , 适 当含 量 的石粉 可 以 视为胶凝体系中的一种掺合料 , 增加混凝土体系中的 浆骨比和填充效应 , 使得浆体与粗细集料之 间充分包 裹 , 集料之间的骨架孔隙填充更密实 , 水泥石结构更加 密 实 , 从 而 提 高 混凝 土 的 强 度 。 。但 当石 粉 含 量 增 大到某极限值时, 由于石粉的大量存在 , 破坏了混凝土 中最密实堆积结构 , 或使混凝土的浆骨比偏离最佳值 , 同时由于石粉的惰性 , 大量掺入必定降低胶凝材料体 系 中水 泥 或活性 掺 合料 之 间 的反 应 活性 , 对 混 凝 土
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