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机制砂在桥梁泵送混凝土中的应用研究

发布时间:2019/8/16 16:59:08 来源:www.hnmanlin.com

周润翔

(杭州市交通规划设计研究院,杭州 310012)

[ 摘要 ] 通过考察细度模数、石粉含量、机制砂 MB 值等参数确定了适合桥梁泵送混凝土的机制砂,确定机制砂细度

模数 2.8、石粉含量 10%、MB 值 1.3 以下;优化混凝土配比,选择混凝土水胶比 0.43,经过现场试生产和混凝土性

能指标跟踪,所得的混凝土泵送性能良好、强度和耐久性符合要求,在桥梁泵送施工中得到成功应用。

[ 关键词 ] 机制砂;混凝土配比;泵送;桥梁

 

Research on the Application of Machined Sand in Bridge Pumping 

Concrete

Zhou Runxiang

(Hangzhou Institute of Transportation Planning and Design, Hangzhou, 310012)

Abstract: By investigating the parameters of fineness modulus, stone powder content and MB value of manufactured sand, the 

manufactured sand suitable for bridge pumping concrete is determined, and the fineness modulus of manufactured sand is 2.8, 

the content of stone powder is 10%, and the MB value is less than 1.3. Optimizing the proportion of concrete, choosing the 

water-binder ratio of concrete is 0.43. After field trial production and tracking the performance index of concrete, the pumping 

performance of the concrete obtained is good, the strength and the durability meets the requirements and has been successfully 

applied in bridge pumping construction.

Keywords: machine-made sand, concrete proportion, pumping, bridge

 

1 引言

长期粗放无序地开采使得天然砂资源日益短缺,国家对天然砂石资源的管控也在不断加强,同时鼓励采用机制砂替代天然砂生产混凝土 [1]。相比天然砂,机制砂棱角明显、与水泥等胶凝材料的粘接能力较强,同时机制砂在生产的过程中含有石粉,能够吸收混凝土中的水分,增加混凝土的和易性和流动性,但由于生产的原因,不可避免地会将山皮带入进而混有泥粉 [2],造成机制砂MB 值波动,对混凝土工作性能、力学性能、耐久性等造成影响,因此机制砂在混凝土生产中要考虑细度模数、石粉含量、MB 值等因素。

浙江某市政高架快速项目桥梁采用机制砂混凝土,桩基为 C35 混凝土,要求泵送坍落度不低于(180±20)mm。鉴于天然砂短缺,机制砂混凝土在桥梁上已有较多成功案例 [3-4],采用优选机制砂,研究不同因素对机制砂混凝土的影响,优选合适的机制砂配制机制砂泵送混凝土,并得到了成功应用。

 

2 原材料及试验方法 

2.1 原材料 

(1)水泥采用市售 P.O42.5R 普通硅酸盐水泥,粉 煤灰采用 II 级灰,矿粉采用 S95。水泥的主要性能指标

见表 1。(2)机制砂为石灰质岩石破碎而成,石子为公称粒径 5~10mm 和 10~20mm 的石子按照 3:7 的比例混合而成。

(3)外加剂采用科之杰聚羧酸减水剂,含固量16.5%,推荐掺量在 1.0%~3.0%。

2.2 试验方法

(1)混凝土工作性能试验按照 GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行。混凝土力学性能试验按照 GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行,成型 100mm×100m- m×100mm 混凝土试件,测定混凝土 7d 和 28d 的抗压强度。

(2)MB 值测试:参照 JGJ52-2012《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》进行机制砂亚甲基蓝吸

附测试。

(3)混凝土电通量、碳化深度和抗渗等级等耐久性指标参照 GB/T 50082-2009 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行测试。

2.3 设计配合比

按照设计方面的初步要求,进行了初步混凝土配合比设计,结果见表 2。 

 

表 2 混凝土配合比及原材料用量(kg/m3)

3 机制砂参数的选择

3.1 机制砂细度模数

同一厂家供应的机制砂有 2.5、2.8、3.3 三种细度模数,通过测试机制砂细度模数对混凝土工作性能的影响进行选择,测试结果见表 3。

 

表 3 机制砂细度模数对混凝土工作性能的影响

Table 3 Influence of fineness modulus of mechanical sand

on concrete performance

表 3 的结果显示,在规定配合比的条件下,机制砂 细度模数在 2.8 时,混凝土初始坍落度和扩展度最好, 2h 保坍性能较好,满足泵送性能要求。这说明适当的 细度模数能够改善混凝土原材料的颗粒级配,提高拌合 物的均质性,进而对混凝土的工作性能有利,故选择机制砂细度模数 2.8。

 

3.2 机制砂石粉含量

确定机制砂细度模数为 2.8,机制砂中石粉的含量对混凝土的和易性和保水性较为重要。因此,对机制砂中的石粉含量进行优选,测试石粉含量对混凝土工作性能和强度的影响。测试结果见表 4。

 

表 4 机制砂石粉含量对混凝土工作性能和强度的影响

Table 4 Effect of the content of mechanical sand powder on

the working performance and strength of concrete

适当的石粉含量可以有效改善混凝土的和易性,石粉本身的颗粒特征也起到了保水作用,在水泥水化过程中,石粉有效填充了混凝土的空隙,提高了混凝土的密实度,混凝土强度得到提高。表 4 显示当石粉含量 10%时,混凝土初始工作性能和强度最好,因此选择石粉含量 10%。

3.3 机制砂 MB 值

机制砂中石粉的 MB 值反映了石粉对水分和聚羧酸等小分子的吸附性能,研究了机制砂对混凝土工作性能和强度的影响。

 

(1)机制砂 MB 值对混凝土工作性能的影响

 

表 5 不同 MB 值机制砂混凝土的工作性能

Table 5 Working performance of sand concrete with different MB value mechanism

表 5 结果反映,机制砂 MB 值增加,混凝土初始坍落度和扩展度下降,机制砂中泥粉对外加剂的吸附增加,外加剂在水泥上的吸附面积降低,使得混凝土保坍性能下降。

(2)混凝土抗压强度的影响

力学性能是保证泵送后混凝土强度的重要指标,机制砂 MB 值变化可能对混凝土强度造成影响,对此测试了不同 MB 值机制砂配制的混凝土强度,结果见图 1。 图 1 结果显示,机制砂 MB 值的增加,对外加剂的吸附增强,降低了外加剂对水泥的吸附面积,使得水泥表面同向电荷的数量减少,早期强度降低 [5]。当 MB值 1.3 时,由于对水分的包裹使得混凝土和易性得到改善,混凝土内部密实度提高,强度有所提高;当机制砂MB 值继续提高时,混凝土内部缺陷增多,造成混凝土强度有所降低,因此选择机制砂 MB 值在 1.3 以下。

 

表 6 混凝土配合比参数

Table 6 Concrete mix parameters

表 7 机制砂混凝土生产性能指标

Table 7 Production performance index of machine-made sand concrete

图 1 不同 MB 值的机制砂混凝土抗压强度

Fig.1 The compressive strength of mechanical sand con

3.4 混凝土配合比的优化

选择机制砂细度模数 2.8,含粉量 10%,MB 值 1.3左右,同时为了尽量降低水胶比,对不同水胶比的机制砂混凝土性能进行了研究,结果见表 6。水胶比降低,混凝土强度提高,相应粘聚性和包裹性提高,但相应泵送阻力也增大。当混凝土水胶比为0.43时,混凝土出机的和易性和 28d 抗压强度均较好,因此水胶比选择 0.43。

4 工程应用情况

前文通过对机制砂的细度模数、含粉量、MB 值进行了研究,筛选出符合要求的机制砂,在生产中严格控制混凝土配合比,通过试生产,跟踪混凝土工作性能和耐久性的测试,结果显示利用该机制砂配制的混凝土符合规范和设计要求,在桥梁施工中应用良好。该机制砂混凝土生产性能指标见表 7。

 

结论

(1)通过对机制砂细度模数、含粉量、MB 值进行了研究,测试混凝土性能,确定机制砂应用的最佳参数为细度模数 2.8,含粉量 10%,MB 值在 1.3 以下。

(2)优化混凝土配比的混凝土水胶比为 0.43,此时混凝土的泵送工作性能良好,混凝土抗压强度较好。

(3)按照选定机制砂和混凝土水胶比对混凝土进行生产跟踪,经测试混凝土泵送性能良好、强度和耐久性指标优良,在桥梁施工中得到成功应用。

 

 

 

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