超高泵送机制砂混凝土的应用试验研究
挪威埃肯硅材料专业致力于生产高品质硅微粉达70年
广泛用于高性能、超高性能混凝土
138-1783-8677（微信同号） 杨经理
超高泵送机制砂混凝土的应用试验研究
王成启 高海浪
（中交上海三航科学研究院有限公司，上海 200032）
摘要：为满足阿蓬江大桥的主桥高墩超高泵送混凝土设计和施工要求，开展了机制砂配制高墩混凝土试验研究。通过混凝土配合比优化设计，对机制砂混凝土的工作性与可泵性、力学性能及耐久性进行了系统研究。研究结果表明，配制的机制砂混凝土的工作性与可泵性良好，具有良好的施工性能，可满足超高泵送施工要求；硬化混凝土的强度与耐久性满足设计要求。
关键词：机制砂混凝土；超高泵送；可泵性；耐久性；施工性能
1引言
随着我国基础建设的迅猛发展，天然砂资源的储量越来越少，且我国天然砂资源分布不平衡，云南、贵州、重庆等地的河砂资源十分紧缺，给工程建设带来了极大的不便，使用机制砂代替天然砂在混凝土中的应用已成为必然趋势。机制砂是一种经过机械破碎、筛分而得到的粒径低于4.75mm的粗糙岩石颗粒[1]。由于机制砂的母岩特性、石粉含量、颗粒的棱角性能和颗粒级配等特性均对混凝土性能产生影响，采用机制砂配制混凝土往往导致混凝土的粘度增大、工作性变差，给混凝土的配制与泵送施工增加了难度。
研究表明[2-4]，适量的石粉可以起到完善机制砂的级配、增加浆体数量、填充颗粒空隙的作用，改善机制砂混凝土的工作性，且石粉可以使混凝土过渡区密实化，改善混凝土内部孔隙结构，从而提高混凝土的强度和耐久性。但在机制砂实际应用过程中，石粉最优含量与混凝土原材料性能和配合比参数等性能密切相关，且机制砂颗粒特性与天然河砂存在明显差别，需采取有效措施对机制砂混凝土工作性能进行调整和改进，以满足混凝土施工的需要。同时，随着高性能减水剂的应用及掺合料技术的发展，机制砂中的石粉含量在合理范围内时，可配制出的混凝土各方面性能可满足工程要求，甚至某些性能要优于天然砂混凝土[5-8]。
2混凝土试验
2.1试验原材料
（1）水泥：采用重庆正阳新材料有限公司生产的东方希望P?O42.5水泥。水泥的性能指标如表1所示。
2.2混凝土技术要求
根据阿蓬江大桥主桥墩混凝土泵送施工的要求，配制的机制砂混凝土在满足力学性能和耐久性的前提下，须具备良好的工作性与可泵性。混凝土的具体技术要求如下：
（1）混凝土强度等级C40。
（2）混凝土入模坍落度180±20mm，扩展度不小于500mm，混凝土坍落度在2h内基本无损失；现场混凝土倒置坍落度筒排空时间在10s以内。
（3）混凝土拌合物含气量2～4%。
（4）混凝土56d电通量小于1200C。
（5）混凝土最小胶凝材料用量不应小于300kg/m3，最大水胶比不应大于0.50。
2.3混凝土配合比
根据混凝土技术要求进行了混凝土配合比设计，采用粉煤灰和高性能减水剂配制机制砂泵送混凝土，粉煤灰和高性能减水剂，调整混凝土工作性能，并控制混凝土的粘度，以满足超高泵送混凝土的要求。胶凝材料控制在410kg/m3，分别掺入20%、25%、30%和35%的粉煤灰改善混凝土工作性和耐久性，设计的混凝土配合比如表6所示。
2.3试验方法
混凝土拌合物性能试验按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T 50080-2016）进行，力学性能试验按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）进行，耐久性试验按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082-2009）进行。
3试验结果讨论分析
3.1混凝土工作性
混凝土拌合物工作性的测试结果如表7所示。从表7可以看出，在机制砂石粉含量为6%及粉煤灰掺量30%范围内，并采用降粘性高性能减水剂，随着粉煤灰掺量的增加，混凝土的坍落度和扩展度总体呈现增大的趋势，倒置坍落度筒排空时间缩短，这说明掺入粉煤灰起到了一定的减水作用，从而使混凝土坍落度增加并降低了混凝土的粘度，改善了混凝土的工作性与可泵性。当粉煤灰掺量35%时，混凝土坍落度和扩展度减小，倒置坍落度筒排空时间变长，混凝土出现轻微离析泌水现象，工作性变差。因此，从混凝土拌合物工作性试验结果来看，粉煤灰掺量宜控制在30%。
3.2混凝土抗压强度
混凝土的7d和28d龄期抗压强度测试结果如表8所示。表8测试结果表明，随着粉煤灰掺量增加，掺入粉煤灰混凝土的7d抗压强度呈降低的趋势，但28d抗压强度均比基准混凝土增加，粉煤灰掺量在适当的掺量范围内，对混凝土后期强度的发展有一定的促进作用。粉煤灰在早期活性较低，使掺入粉煤灰混凝土抗压强度均不断降低；后期在水泥水化产物氢氧化钙作用下，粉煤灰活性成分不断与氢氧化钙发生二次水化反应，产生C-S-H凝胶，使混凝土强度不断增加。因此，从混凝土的力学性能以及经济角度综合考虑，选择粉煤灰掺量宜为30%。
3.2混凝土抗压强度
混凝土的7d和28d龄期抗压强度测试结果如表8所示。表8测试结果表明，随着粉煤灰掺量增加，掺入粉煤灰混凝土的7d抗压强度呈降低的趋势，但28d抗压强度均比基准混凝土增加，粉煤灰掺量在适当的掺量范围内，对混凝土后期强度的发展有一定的促进作用。粉煤灰在早期活性较低，使掺入粉煤灰混凝土抗压强度均不断降低；后期在水泥水化产物氢氧化钙作用下，粉煤灰活性成分不断与氢氧化钙发生二次水化反应，产生C-S-H凝胶，使混凝土强度不断增加。因此，从混凝土的力学性能以及经济角度综合考虑，选择粉煤灰掺量宜为30%。
3.3混凝土耐久性
56d龄期混凝土电通量测试结果如表9所示。从表9的测试结果可以看出，随着粉煤灰掺量增加，混凝土56d龄期电通量呈现不断减少的趋势，掺入粉煤灰混凝土的电通量均小于1200C，满足设计要求。掺入一定量粉煤灰可以阻止氯离子在混凝土的渗透，使混凝土电通量降低，其主要原因在于，粉煤灰二次水化反应使混凝土更加密实；由于粉煤灰填充效应对提高混凝土密实性也起到一定作用；机制砂中石粉也具有一定填充作用，提高混凝土密实性。此外，粉煤灰和机制砂中适量的石粉可改善混凝土工作性，保证混凝土均匀性和质量，也可提高混凝土抗氯离子渗透性。因此，掺入粉煤灰可有效提高机制砂混凝土抗氯离子侵蚀性能，粉煤灰的掺量宜为30%左右。
4结束语
参考文献
[1] 刘义峰, 李俊杰. 机制砂高性能混凝土在高速公路工程中的应用研究[J]. 国防交通工程与技术, 2013, 11(6):25-28
[2] 蔡基伟. 石粉对机制砂混凝土性能的影响及机理研究[D]. 武汉理工大学, 2006.
[3] 王稷良. 机制砂特性对混凝土性能的影响及机理研究[D]. 武汉理工大学, 2008.
[4] 王雨利, 王稷良, 周明凯,等. 机制砂及石粉含量对混凝土抗冻性能的影响[J]. 建筑材料学 , 2008, 11(6):726-731.
[5] 田建平, 周明凯, 蔡基伟. 高强机制砂混凝土中石粉与粉煤灰的复合效应[J]. 武汉理工大学学 , 2006, 28(3):55-57.
[6] 孙存良, 宁凯, 郭瑞. 高泵送机制砂高性能混凝土的研究与应用[J]. 公路, 2014(12):169-171.
[7] 成立, 黄绪泉, 王小萍. C50机制砂高性能混凝土在构皮滩乌江大桥中的应用[J]. 混凝土, 2007(1):55-58.
[8] 周平, 罗亨文, 覃宗华. 坝陵河大桥机制砂混凝土高塔泵送施工技术[C]// 中国公路学会桥梁和结构工程分会2009年全国桥梁学术会议. 2009.
搅拌站自用可移动式聚羧酸常温合成设备：
低成本、零门槛、不制水、不加热、零损耗、零排放
热线：18642026559 （微信同号）
