花崗巖機(jī)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(bào)ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｉｌｗａｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌｕｍｅ１３Ｎｕｍｂｅｒ４Ａｐｒｉｌ２０１６花崗巖機(jī)制砂混凝土的性能研究及應(yīng)用①丁海峰，程建鋁（中國(guó)鐵建投資集團(tuán)有限公司，廣東珠海５１９０００）摘要：隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn)，河砂的需求量也日益增長(zhǎng)。然而山嶺重丘區(qū)需長(zhǎng)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，不但極大地增加了混凝土施工成本，而且也影響施工進(jìn)度，因此采用機(jī)制砂取代河砂已成為

2、一種必然趨勢(shì)。通過(guò)花崗巖機(jī)制砂混凝土的相關(guān)試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：采用機(jī)制砂取代河砂進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)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(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，提出花崗巖機(jī)制砂混凝土主要配合比設(shè)計(jì)參數(shù)、要點(diǎn)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(jì)效益和社會(huì)效益。關(guān)鍵詞：花崗巖；機(jī)制砂；混凝土；配合比設(shè)計(jì)參數(shù)；質(zhì)量控制措施中圖分類(lèi)號(hào)：ＴＵ５２８０４１文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ文章編號(hào)：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(lái)，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷加快，混凝土用量呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。砂作為混凝土的原材料之一，對(duì)砂的需求量也日益增長(zhǎng)。但由于部分地區(qū)天然河砂資源匱乏，交通不便，材料運(yùn)輸困難，河砂過(guò)①收稿日期：２０１５－０８－０５基金項(xiàng)目：中國(guó)鐵建股份有限公司計(jì)劃項(xiàng)目（２０１１－５－６）通訊作者：程建鋁（１９５９－），男，天津人，教授級(jí)高級(jí)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(bào)２０１６年４月２機(jī)制砂混凝土原材料及其性能指標(biāo)機(jī)制砂混凝土試驗(yàn)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(jí)普通硅酸鹽水泥，性能指標(biāo)見(jiàn)表４。表４ＰＯ４２５水泥的物理力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果Ｔａｂｌｅ４ＰｈｙｓｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｃｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｅｍｅｎｔＰＯ４２５比表面積／（ｍ２ｋｇ－１）安

10、定性凝結(jié)時(shí)間／ｍｉｎ初凝終凝抗折強(qiáng)度３ｄ２８ｄ密度／（ｋｇｍ－３）抗壓強(qiáng)度３ｄ２８ｄ３２８合格１７５２８８５６７６３１２０２６３４８２２２骨料粗骨料采用梨子田碎石場(chǎng)的５～３１５ｍｍ（三級(jí)配碎石）連續(xù)級(jí)配碎石，其性能指標(biāo)見(jiàn)表５。碎石選用５～１０ｍｍ，１０～２０ｍｍ以及１６～３１５ｍｍ三級(jí)配比，摻配比例按照２０％∶５０％∶３０％進(jìn)行摻配。細(xì)骨料采用梨子田碎石場(chǎng)生產(chǎn)的花崗巖機(jī)制砂，并采用新寧新皂砂場(chǎng)生產(chǎn)的河砂進(jìn)行對(duì)比分析，其性能指標(biāo)分別見(jiàn)表６

11、～７。２３礦物摻合料采用湖南邵陽(yáng)寶慶電廠(chǎng)Ⅱ級(jí)粉煤灰和冷水江鋼鐵廠(chǎng)Ｓ９５級(jí)?；郀t礦渣粉，其性能指標(biāo)分別見(jiàn)表８～９。表５粗骨料試驗(yàn)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(jī)制砂試驗(yàn)結(jié)果表Ｔａｂｌｅ６Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｓａｎｄ細(xì)度模數(shù)級(jí)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(jiàn)表１０。表７河砂試驗(yàn)結(jié)果表Ｔａｂｌｅ７Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｒｉｖｅｒｓａｎｄ細(xì)度模數(shù)級(jí)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(jí)粉煤灰性能指標(biāo)表Ｔａｂｌｅ８Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘｏｆｆｌ

13、ｙａｓｈⅡ檢驗(yàn)項(xiàng)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(cè)結(jié)果７８３５４９４０７７表９Ｓ９５級(jí)?；郀t礦渣粉性能指標(biāo)表Ｔａｂｌｅ９Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｇｒａｎｕｌａｔｅｄｂｌａｓｔ－ｆｕｒｎａｃｅｓｌａｇＳ９５檢驗(yàn)項(xiàng)目密度燒失量流動(dòng)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(cè)結(jié)果２９２０４３９９％０３４４１９０２３機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計(jì)機(jī)制砂混凝土

14、的配合比設(shè)計(jì)參照相關(guān)規(guī)范ＧＢ／Ｔ５０４７６—２００８［１８］和ＪＧＪ５５—２０１１［１９］要求進(jìn)行，針對(duì)花崗巖機(jī)制砂顆粒、石粉含量等特性，在規(guī)范基礎(chǔ)上，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以更好的滿(mǎn)足混凝土適用、合理、耐久、經(jīng)濟(jì)的工程需要。３１砂率設(shè)計(jì)配置機(jī)制砂的混凝土選取級(jí)配范圍在Ⅱ區(qū)級(jí)配范圍的機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)控制在２７～３２范圍內(nèi)。因機(jī)制砂比表面積大、表面粗糙的特性，為保證機(jī)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(jì)花崗巖機(jī)制砂中石粉與外加劑、水泥的適應(yīng)問(wèn)題普遍存在，直接反應(yīng)在混凝土拌合物坍落度經(jīng)時(shí)損失大，在試配花崗巖機(jī)制砂混凝土配合比時(shí)，對(duì)混凝土拌合物進(jìn)行坍落度損失試驗(yàn)尤為重要，一般情況下應(yīng)將坍落度經(jīng)時(shí)損失控制在３０ｍｍ／ｈ內(nèi)，其溫度環(huán)境也應(yīng)該盡量與實(shí)際施工溫度環(huán)境一致。設(shè)計(jì)配合比時(shí)，應(yīng)在滿(mǎn)足混凝土試配強(qiáng)度要求的前提下，結(jié)合施工工藝、混凝土運(yùn)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(jì)值，以滿(mǎn)足花崗巖機(jī)制砂混凝土