第８期（总第１９６期） 翘 试验研究■ 用机制砂配置高性能耐久性混凝土初探 蒋天星，。廖琴芳ｚ （１．龙岩市成正工程检测有限公司，福建龙岩３６４０００；２．福建省建筑工程质量检测中心有限公司龙岩分公司，福建龙岩３６４０００） 摘要采用机制砂代替天然河砂，并掺加粉煤灰制备高性能混凝土，通过与天然河砂配置的混凝土相比，重点研 究其在抗冻性、抗渗性、抗硫酸盐侵蚀、抗氯离子渗透等耐久性相关指标，研究发现机制砂具有一定优势。机制砂配置混 凝土的抗冻性、抗渗性、抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀及抗碳化性能都优于天然砂混凝土。 关键词机制砂；混凝土｝高性能；耐久性 ０引言 表３尾矿砂的主要物理性能 砂是混凝土组成的主要材料之一，随着建筑业发展和对 建筑工程质量的重视，建筑市场商品混凝土用量越来越大，砂 需求量越来越大。龙岩中心城区共十余家混凝土搅拌公司， 年产量超２５０万ｍ。混凝土，其中砂需求量约为８０万ｍ３，占 （４）粉煤灰：试验用粉煤灰为福建省漳州市后石电厂生 三分之一还多。龙岩本地天然河砂匮乏，早期大部分使用漳 产的Ⅱ级粉煤灰，其性能指标如表４。 州河砂，现为从江西和广东调运而来，路途远，材料成本较 表４粉煤灰的主要物理性能 ％ 高。龙岩属于山区，石资源丰富，目前中心城区共有五六家机 制砂生产厂家，采用干法或水洗法生产，价格与河砂相比约 低２０％。天然河砂经过天然冲刷，外形圆滑，而机制砂颗粒棱 （５）外加剂：试验用外加剂为福建省建筑科学研究院生 角分明，粗糙度大，采用机制砂配置高性能混凝土在保证相 产的新一代环保型聚羧酸系Ｔｗ—ＰＳ高性能减水剂（缓凝 同和易性，相同坍落度前提下与天然河砂混凝土相比，可节 型），其性能如表５。 约成本，提高混凝土的经济性。 表５ １Ｗ—ＰＳ高性能减水剂有关性能 本文通过采用机制砂配制混凝土，对其抗渗性、抗冻性、 抗硫酸盐侵蚀、抗氯离子渗透等性能进行研究，并与天然河 砂混凝土进行比较，对其机理进行了分析和探讨。 １材料 （６）粗集料：本地碎石５—２５ ｍｍ连续级配，质量符合《普 （１）水泥：试验用水泥为福建春驰集团新丰水泥有限公 通混凝土用砂、石质量检验方法标准）（ＪＧＪ５２—２００６）。 司生产的４２．５级普通硅酸盐水泥，主要性能指标见表１。 ２配合比设计实验 表１水泥的主要物理性能 在一定塌落度范围内及相同和易性前提下，用机制砂、 天然河砂分别配置Ｃ２０、Ｃ２５、Ｃ３０、Ｃ３５的混凝土，并成型各 项试验的试块，按＜＜普通混凝土长期性能和耐久性能试验 方法标准＞＞ＧＢ／ｒ ５００８２—２００９进行试验。 （２）细集料：广东梅州产天然河砂，主要性能如表２。 ３试验结果 表２天然河砂主要物理性能 ３．１混凝土配合比及抗压强度（见表６） 细度含泥量泥块含表观密度／堆积密度／紧密密度／ ３．２混凝土抗冻性能 模数 ．／％ 量／％ （ｋｇ／ｍ３）（ｋｇ／ｍ３）（ｋｇ／ｍ３） 抗冻实验采用快冻法，棱柱体试件规格为１００ ｍｍ ｘ １００ ｍｍｘ４００ｍｍ，实验结果见表７。 （３）机制砂：来自福建省天玉方圆矿业有限公司的机制 ３．３混凝土抗渗性能 砂，其性能指标如表３（ＭＢ＜１．４）。 氯离子渗透实验及结果：实验试块规格为１００ ｍｍ ｘ ・１７・ ＿试验研究 翘 建Ｉ前 ２０１７－ｆｉ－ １００ｍｍ Ｘ １００ｍｍ，标准养护２８ｄ，用氯离子渗透性电测仪测试 表９混凝土抗硫酸盐侵蚀试验结果 两种混凝土中氯离子的扩散系数，比较他们抗渗透性的高 低。该实验采用的测定氯离子渗透性的仪器为ＮＥＬ—ＶＪ型混 凝土真空饱水饱盐设备和ＮＥＬ—ＰＤ型混凝土渗透性电测仪， 实验结果见表８。 表８混凝土的氯离子渗透系数×１０Ｉｅ ｃｍ２／ｓ ３．５混凝土抗碳化性能 对４号和８号配合比各成型１００ｍｍ Ｘ １００ｍｍ×３００ｍｍ 棱柱体试件一组，进行碳化试验。测得４号（机制砂混凝土） 平均碳化深度为１．５ｒａｍ，８号（天然砂混凝土）平均碳化深度 ？昆凝土抗渗实验及结果：对表８中序号４和８的混凝土 为２．０ｒａｍ。 试样做了抗渗实验研究，实验从水压为０．１ＭＰａ开始，以后每 ４分析讨论 ’隔８ｈ增加０．１ＭＰａ，直至１．０ＭＰａ，２组试件都未出现渗水现 ４．１机制砂混凝土的抗渗性和抗冻性 象。将试块劈开，测得２组混凝土试件的渗水高度分别为 从抗渗性与抗冻性实验结果可知，在配合比相同的情况 ８ｍｍ、１０ｍｍ。 下，机制砂混凝土比天然砂混凝土具有更好的抗渗性和抗冻 ３．４混凝土抗硫酸盐侵蚀性能 性。前者在经历２００次冻融循环后，大部分试块表面都有剥 用机制砂配置的｝昆凝土制成１００ｍｒｎ Ｘ １００ｍｍ Ｘ １００ ｍｍ 落现象，但仍为一个整体，相对动弹模量在８０％以上，质量损 的试块，标准养护２８ ｄ。然后放人饱和硫酸钠溶液中浸泡 失最大的只有３．１５％。 ２４ｈ，再烘干２４ｈ，反复循环。经过９次循环后，机制砂与天然 分析原因在于，机制砂混凝土比天然砂混凝土孔隙少， 中砂混凝土的耐硫酸钠侵蚀实验结果见表９。 密实度好。氯离子的扩散系数及抗冻性与ｔ昆凝土的材料组 第８期（总第１９６期） 翘 建前 改善。 ４．３机制砂混凝土的抗碳化性能 试验研究■ 成、内部孑Ｌ结构的数量和特征、水化程度等内在因素有关。 从表６中的４号、８号试样２８ ｄ的ＳＥＭ形貌（见图１、图 离子扩散渗透进混凝土内，耐硫酸盐腐蚀能力因而得到有效 ２）可以看出，由于机制砂中石粉的存在，石粉具有充填空隙、 包裹砂粒表面、降低骨料间内阻力的作用，有利于提高混凝 由于ＣＯ 扩散是在混凝土内部的气孔和毛细孔中进行 土的和易性，密实度相应提高，改善了混凝土的孔隙结构。因 此，机制砂混凝土密实度较高、孔隙率较小、含有的大孑Ｌ和连 通的毛细孔较少、渗透性较低、抗冻性较好。 的，因此，水灰比在一定程度卜决定了ＣＯ 在混凝土中的扩 散速度，水灰比越大，混凝土碳化速度也越快。如果混凝土有 足够的密实度，碳化就只限于表面层，很难向内部进行。机制 砂中含有适量的石粉能改善混凝土和易性，具有填充空隙的 作用，并处于高浓度氢氧化钙中，其表面会发生微弱化学反应。 因此，石粉的存在更提高了混凝土的密实性，ＣＯ：渗透及 扩散都较困难，增强了其抗碳化能力。通过对机制砂混凝土 和天然河砂混凝土的２８ｄ碳化结果比对，说明机制砂混凝土 的抗碳化能力较强。 图１ ４号试样２８ｄ的ＳＥＭ形貌 ５结论 采用机制砂可配制出与河砂混凝土具有相同和易性 强度的混凝土。机制砂混凝土的抗冻性、抗渗性、抗氯离子渗 透、抗硫酸盐侵蚀及抗碳化性能都优于河砂混凝土，用机制 砂可配制高性能耐久性混凝土。 参考文献 图２ ８号试样２８ｄ的ＳＥＭ形貌 ４．２机制砂混凝土的抗硫酸盐性能 …陈家珑，宋少民，路宏波．尾矿配制商品混凝土的应用研究 建筑技术，２００４，３５（１）：３７—３９． 由表９可知．在经历９次硫酸盐侵蚀循环后。天然砂混 凝土 机制砂混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能均良好，试件除了 表面泛白外。没有明显的破坏 其中机制砂混凝土的抗硫酸 盐侵蚀性能比天然砂的更好些 『２１吴明威，付兆岗，李铁翔．机制砂中石粉含量对混凝土性能 影响的试验研究 铁道建筑技术，２…）（４）：４６—４９． 【３１李建，谢友均，刘宝举，等．石屑代砂混凝土力学性能研究Ｕ１． 混凝土，２００１（７）：７—１ １． 经硫酸盐侵蚀后，试件的质量有先增后减的趋势。对混 凝土浸泡Ｎａ２ＳＯ 进行了干湿循环，硬化水泥中的水化物与 ＳＯ 反应生成钙钒行晶体．这种晶体填充在混凝土内部ｆｔ￣－ｆＬ 隙中，体积不断膨胀。随着反应的进行，混凝土内部的晶体在 孔隙里积累，且压力不断增大，由此产生的应力发展到一定 【４１江京平．机制砂超缓凝ＨＰＣ的研制与工程应用ＵＩ．Ｌ＿ｖ－技 术．２００１（５）：２（卜２１． ｆ１５１江京平．人工砂在高性能混凝土中的应用及技术指标探讨 Ｕ】．新型建筑材料，２００１（５）：２９—３１． 作者简介： 程度，会使混凝土局部断裂，断裂处形成的新表面颗粒脱落， 会使质搬减少。混凝土受腐蚀损坏的速率取决于混凝土的渗 透性。机制砂高性能混凝土密实度较高、孑Ｌ隙率较小、含有的 大孔和连通性良好的毛细孔较少，渗透性较低，不利于ｓ（） ．蒋天星，男，Ｉ９８６年出生，工程硕士，工程师，从事建设工 程及材料检测工作 廖琴芳，女，１９８９年出生，本科，助理工程师，从事建筑材 料及节能检测工作。 ＋一＋＊＋＊＋－＋－＋一＋一＋－＋－＋一＋一＋－＋”＋”＋一＋一＋－十－＋－＋－＋－＋一＋－＋一＋－－＋－＋一＋－＋－＋－＋ ＋。＋。．１一。—＋“—＋一。．．一。 一 —＋一 ＋”— —一 —＿卜。— ‘＋ｒ’ （上接第１１页） ［４１张国能．ＣＡＬＳ体系下综合后勤保障中的寿命周期费用管 参考文献 理研究ＩＤ】．广州：广东工业大学，２（１Ｉ】６． Ｉ５Ｊ Ｂ．Ｓ．Ｄｈｉｌｌｏｎ．Ｌｉｆｅ Ｃｙｃｌｅ Ｃｏｓｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｍｏｄｅｌｓ ａｎｄ Ａｐ— ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｍ】．Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｕｎｄｅｒ ｌｉｃｅｎｓｅ ｂｙ Ｇｏｒｄｏｎ ａｎｄ Ｂｒｅａｃｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ．Ｓ．Ａ．１ ９８８：８９－１ ９０． ｆ１】徐泽水 不确定多属性决策方法及应用ＩＭＩ．北京：清华大 学出版社，２００４． 【２】白洪涛，在役桥梁改造方案决策体系研究ＩＤ】．重庆：重庆交 通大学，２００８． Ｉ３】张丽．商品住宅全寿命周期费用模型研究ｆＩ）１．南京：东南大 学．２０Ｏ５：８—９． 作者简介：陈奕林，男，１９９（）年出生，研究生、硕士，助理 工程师，从事桥梁检测方面的工作 ・１９・
