人工砂混凝土

人工砂混凝土（共11篇）

人工砂混凝土 篇1

0前言

砂料的品种、颗粒级配对混凝土的各种性能有较大的影响, 如何利用好细骨料, 配制出既满足工程设计施工要求, 又较经济的混凝土, 本文以C18混凝土为例, 针对混凝土工程拟用的2种砂料混凝土配合比及性能进行了试验研究。

1 混凝土原材料

1.1 水泥

物理力学性能检验结果详见表1。

1.2 细骨料

山砂和人工砂质量检验结果详见表2、3。

表2、3表明:山砂细度模数为1.94, 属细砂;人工砂细度模数为3.10, 属粗砂, 级配较差, 2种砂各项指标均符合DL/T5144-2001规范对混凝土用砂的质量要求。

1.3 粗骨料

粗骨料为灰岩碎石混合级配, 大于40mm颗粒含量占6.1%。筛分试验结果详见表4, 质量检验结果详见表5。

表4、5表明:灰岩碎石混合料超径含量略为超过, 其余各项物理性能均满足施工规范要求。但该碎石5～10mm颗粒含量偏少, 对混凝土的和易性会有不利影响。

1.4 外加剂

外加剂为早强高效减水剂, 掺量0.75%。

2 混凝土配合比及性能试验

2.1 配合比设计要求

混凝土强度等级C18, 坍落度5～8cm;

2.2 混凝土配合比及性能试验

混凝土配合比试验的水泥采用P·C32.5水泥, 细骨料采用山砂、人工砂, 按山砂50%与人工砂50%和山砂30%与人工砂70%组配;粗骨料为5～40mm的混合料, 掺早强高效减水剂0.75%;试验结果详见表6。

本次试验4种类型混凝土的抗压强度与灰水比关系相关性较好, 其28d龄期抗压强度与灰水比关系之线性方程式详见表7。

3 混凝土推荐配合比

混凝土推荐配合比详见表8。试验采用的混凝土粗骨料—碎石混合料的超径含量偏高、细颗粒含量偏低, 级配较差。为了尽可能在满足设计强度指标和施工和易性的前提下, 降低胶凝材料用量, 建议施工中将中石、小石分级堆放, 改善碎石级配。

4 结语

(1) 山砂属细砂, 粒形较好;人工砂属粗砂, 表面粗糙, 粒形较差, 大于5.0mm颗粒含量占30.0%。实际工程中通过一定比例的掺配, 可以改善其级配, 调整细度模数为中砂, 降低空隙率。

(2) 在混凝土水灰比相同、28d抗压强度相近时, 人工砂与山砂通过一定比例的掺配, 1m3混凝土水泥用量山砂较人工砂混凝土多用37 kg, 较山砂、人工砂各占50%掺配的混凝土多用26kg, 较30%山砂与70%人工砂掺配的混凝土多用31kg。从和易性看, 山砂混凝土的坍落度较序号2、3两种混凝土低约4.0cm, 特别是较序号4混凝土低7.0cm, 如将混凝土拌合物调整到10.0cm左右, 山砂混凝土的单位水泥用量还需增加10kg左右。

(3) 试验结果表明:细骨料的品种、细度、级配和质量对混凝土的技术与经济指标有重要影响, 在混凝土工程施工中, 重视对细骨料的试验选择十分必要。

摘要：砂料的品种、颗粒级配对混凝土的各种性能有较大影响。结合混凝土工程试验, 在水泥等原材料品种不变的前提下, 本文通过对比试验, 对人工砂、山砂混凝土的抗压强度、坍落度、水泥用量进行分析探讨。

关键词：人工砂,山砂,对比试验,混凝土

参考文献

[1]水工混凝土试验规程SL352-2006.北京:中国水利水电出版社, 2006

[2]水工混凝土施工规程DT/T5144-2001.北京:中国电力出版社, 2002

人工砂混凝土 篇2

机制砂道路水泥混凝土的试验研究

采用机制砂配制的混凝土的力学性能略高于天然河砂配制的混凝土,具有很好的.路用性能.机制砂代替天然河砂配制混凝土应用于路面工程中,具有很好的经济效益和社会效益.

作 者：赵君 ZHAO Jun  作者单位：西安阎良国家航空产业基地发展中心,陕西,西安710089 刊 名：建材技术与应用 英文刊名：RESEARCH & APPLICATION OF BUILDING MATERIALS 年，卷(期)： “”(3) 分类号：U414 TU528.04 关键词：机制砂   道路水泥混凝土   力学性能  

人工砂混凝土 篇3

关键词:扩孔钻头 扩孔取砂 钠基膨润土 冲击成孔

0 引言

国内某核电站新建武警营房,建筑面积4313.5平方米,建筑物总高度15米,框架结构,柱网间距9.9×7.8米。所处区域为海域回填区,1999年采用对海淤泥进行排水固结、回填抛石层进行强夯。因回填抛石地基承载力有限,而且很难保证地基的均匀性。为克服原地基处理方式存在的缺陷,结合当地预制桩使用经验和冲孔灌注桩经验,为降低工程造价,缩短建设工期,基础采用了预应力混凝土管桩基础,桩型PHC-500(AB)120-C80,桩长44m,桩顶标高-1.5m,单桩设计承载力特征值1100kN,设计共128根。

1 地质、地下水情况

1.1 场地地质情况如下

1.2 地下水情况 本工程场区内地下水主要为第四纪孔隙水,赋存于⑥-1粉细砂层中,水位受潮汐影响,变幅小于海水。稳定地下水位埋深在地面下7.5～8.0m之间,具有弱承压性。

2 采用的施工工艺

本工程管桩设计为摩擦桩,其桩端全新面进入持力层不小于1m。根据招标文件要求,首先使用冲孔钻机将①层打穿后分层回填土、石,然后进行沉桩,工程试桩时先后采用静压和锤击两种方式进行沉桩,在桩端到达⑥-1层试均出现桩无法压入或桩顶破坏的情况。因此,如何穿越⑥-1层中密～密实状态的粉细砂层是本工程采用预应力管桩能否成功的关键。

2.1 采用扩孔钻头取砂并用钠基膨润土浆护壁,破坏⑥-1层粉砂层 在勘察钻机的基础上,经过多次试验、改进,研究出采用扩孔钻头(见下图)取砂破坏密实砂层,使管桩能够穿越⑥-1层的施工工艺。

2.1.1 扩孔钻头介绍 如上图所示扩孔钻头为满足本工程需要而研究制造的,钻头自重约70kg,收紧状态时宽度为220mm,打开时达到450mm。具体原理为:钻头分为上下两部分,主杆为可伸缩内套滑杆,两翼分别由2根杆件通过螺栓相互连接并与主杆连接;钻头在受拉时为收紧状态,在受压时则为打开状态。钻头底部为“V”型,与翼沿外侧均焊有合金材料的牙口,提高了钻头的耐磨性和刚度。钻头杆件为中空,设有泥浆孔,钻进时钠基膨润土浆从泥浆孔喷出,利用钠基膨润土体积膨胀的作用达到护壁的作用。

2.1.2 具体施工方法 ①桩尖采用C型开口桩尖,桩端用砂袋封堵结实(曾试验采用素混凝土封堵的桩尖,但制作周期长,钻头钻进混凝土层较困难,后放弃。)静压27m桩至地面以下10cm,使桩端位于⑥-1粉细砂上1米左右。这样可以避免桩机走动时对桩的影响;沉桩中断时桩端位于淤质粉质粘土层未达到持力层,可以减少以后压桩的难度,也可以避免桩端在较难穿透的土层时接桩。②静压桩机撤离桩位,勘察钻机就位,首先使用直径220的岩芯管将管桩孔内的石子、粘土取出,取土深度达到桩端一下1m左右(使扩孔钻头能够达到桩端以下,避免扩孔钻头在管桩内打开而造成管桩破坏)。③同时在距桩位2m外不影响其他桩施工的位置挖一泥浆池,泥浆池应做到封闭、不漏浆。泥浆池内调制钠基膨润土浆,泥浆密度为1.3～1.5之间。泥浆池内架设泥浆泵与钻杆相通,并在泥浆池与桩位间开挖泥浆沟,使钠基膨润土浆在泥浆池与桩之间形成环路。④将岩芯管更换为扩孔钻头,由管桩孔内下放到桩端以下,此时钻头为悬空状态,依靠自重成收紧状态,到达土层后钻机转动并施加压力,钻头在钻洞中逐渐打开,同时泥浆从钻头的泥浆孔喷出随着钻头转动形成泥浆护壁。⑤泥浆池内拌好的钠基膨润土浆通过泥浆泵加压由钻杆进入钻头后喷出。在钻头钻进过程中,浆将砂及其他少量的砂层夹杂物由管桩孔返出,通过泥浆沟流回泥浆池。砂在泥浆沟内沉积,泥浆沟内做到不间断的清理。⑥根据钻头钻进深度对比勘察报告,并观察管桩孔返浆中细砂的含量可以判定是否已经穿透⑥-1粉细砂层。在确定穿透砂层后,钻机移位至下一根桩,静压桩机就位压桩17m至设计深度。

2.2 其他工艺 在工程初期曾试验采用冲孔钻机冲透⑥-1层的工艺。即采用冲孔灌注桩施工中的冲击成孔工艺在打穿①层抛填石后继续冲孔直至穿透⑥-1层,然后分层回填土、石,进而进行预制桩施工。

3 两种工艺的比较

3.1 两种工艺实施情况 第1种工艺施工106根,施工前期出现了同一承台桩在扩孔取砂后串孔的现象,这样就减小了桩的摩擦力并且给后续压桩带来一定难度。后经调整扩孔取砂顺序,使2根临近的桩不同时扩孔取砂,在后面的施工中未出现此问题。

采用第2种工艺共施工22根桩,其中20根沉桩到设计深度,2根桩由于⑥-1粉细砂层出现塌孔压桩未能一次到位。此2根桩经扩孔取砂处理后压到设计深度。

目前本工程已经结束,采用以上2种工艺施工的桩经静载荷试验和全部低应变检测均达到设计要求。

3.2 单根桩穿越粉细砂层工序投资及工期比较

综合考虑工程造价和工期因素,本工程在扩孔取砂试验成功后,主要采用扩孔取砂工艺穿越⑥-1粉细砂层。

4 总结语

预应力管桩因其疲劳强度高、承载力高、经济、施工速度快等优点在一般建筑工程中广泛应用,但在此核电站因地质情况复杂一直未能采用。扩孔取砂工艺作为一种新工艺在本工程的使用成功,破解了该核电站不能使用预应力管桩的难题,也为解决预应力管桩沉桩过程中遇到较硬夹层问题找到了一个很好的解决方法。

该工艺的成功经验在此核电站及国内类似场地上具有较好的推广应用价值。

参考文件:

[1]《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)黄强.刘金砺等.

[2]《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106-2003)陈凡.徐天平等.

人工砂混凝土基本性能实验研究 篇4

近年来,我国进行大规模的基本建设,为了保护天然河道,出现了天然河砂资源日益紧缺问题,本文通过试验比较了人工砂混凝土与天然砂混凝土的抗压强度以及工作性能,为人工砂适用于配制高品质混凝土以及更好的在市场上的使用推广提供科学依据。

1 实验原材料

1.1 水泥

P.O42.5级中联牌水泥,其主要物理性能指标见表1。

1.2 人工砂

人工砂为经除土处理的机制砂,混合砂的统称。其中机制砂是由机械破碎、筛分得到的粒径小于4.75 mm的岩石颗粒,但不包括软质岩、风化岩石颗粒[3]。

本实验用的是机制砂,其主要物理性能见表2。

1.3 石子

试验所用石子最大粒径为25 mm,其主要物理性能见表3。

1.4 粉煤灰

选用邹县电厂一级粉煤灰,其主要性能见表4。

%

2 试验研究

2.1 实验方案与测试结果

在山东科技大学实验室进行混凝土试块的制作,采用机械强制搅拌。使用40 L的搅拌机搅拌。按照先加骨料,再加砂和水泥、外加剂的顺序预拌30 s后,最后加入水,搅拌3 min后测试其坍落度。 混凝土拌合物从搅拌机里倒出后要立即进行坍落度试验,如果坍落度试验结果符合要求则将混凝土拌合物注入100 mm×100 mm×100 mm的塑料模具内(见图1)。把装入模具的混凝土放在振动台上振动至均匀,至少30 s,如果振动不均匀,试块的表面就会产生大量微缝隙,影响混凝土的强度试验精度。对装入模具的混凝土立即进行编号,大约1 h后进行磨平。之后根据试验设计标准养护至3 d,7 d,28 d然后分别取出进行试验。对于人工砂和天然砂两种细集料,采用相同的配合比配制混凝土,水泥用量为482 kg/m3,水灰比为0.44,砂率为40%,经标养后分别测出3 d,7 d和28 d抗压强度。立方体抗压强度试验使用设备为山东科技大学实验室用NYL-2000D型压力试验机测量(见图2),试验按GB/T 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准进行[4]。

实验结果见表5。

表中数据说明人工砂配制的混凝土3 d,7 d和28 d抗压强度均高于天然砂硷的抗压强度,且人工砂混凝土的坍落度比天然砂混凝土提高了85%,28 d抗压强度则提高了21%,说明人工砂混凝土无论是强度还是和易性都优于天然砂混凝土。

从图3可观察到:人工砂混凝土3 d～7 d的强度增长速度很快,明显高于天然砂混凝土,说明人工砂混凝土的早期强度增长速度比较快,更适用于配制对早期强度要求较高的混凝土。

2.2实验结果分析

人工砂硷的力学性能之所以优于天然砂,我们认为有如下主要原因:

1)人工砂是由石灰石经破碎而成,其成分是Ca CO3,处于高浓度Ca(OH)2中,其表面会发生微细集料品种弱化学反应,而天然山砂主要成分是Si O2,不会发生这种反应[5]。

2)人工砂质地坚硬,有新鲜界面,表面能高。

3)人工砂棱角多、表面粗糙,有助于提高界面粘结力。

4)人工砂的级配能得到控制,优于天然砂。

5)人工砂中含有适量的石粉,可以改善混凝土和易性,且具有填充内部空隙的作用,使人工砂混凝土的密实度得到增加,从而使抗压强度相应增大[6]。

3 结语

1)由于天然优质砂资源的枯竭,使用人工砂配制混凝土是必然趋势。

2)人工砂混凝土的坍落度比天然砂混凝土提高了85%,28 d抗压强度提高了21%。洁净的人工砂其性能优于天然砂,利用人工砂代替天然砂配制混凝土是完全可行的。

参考文献

[1]GB/T14684-2001,建筑用砂[S].

[2]JTJ041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].

[3]李艳秋.我国人工砂的发展与应用[J].山西建筑,2009,35(2):175-177.

[4]GB/T50081-2002,普通混凝土力学性能试验方法标准[S].

[5]杜庆檐,徐清.掺粉煤灰人工砂混凝土试验研究[J].昆明理工大学学报,2001(2):36-38.

人工砂混凝土 篇5

(江苏省苏中建设集团股份有限公司山东分公司 250000)

摘要：蒸压砂加气混凝土（ALC）墙板具有质轻、隔热隔音、防火、节能、环保等优点，这种材料适用于装配式混凝土结构建筑，可极大的提高工作效率，并有效的缩短建设工期。伴随近年来建筑工业化的快速发展，装配式钢结构建筑越来越多地得到应用，这就不可避免的产生了ALC板与主体结构怎样连接、及连接后性能效果的问题。针对该问题，经过认真总结施工经验，制定了ALC板隔墙安装施工方法。ALC板材安装过程中裂缝产生的原因分析及如何有效控制裂缝。

关键词：蒸压砂加气混凝土、柔性连接、裂缝

1.工程概况

兴隆南学校项目初中及小学工程位于二环南路南侧，规划兴仲路西侧，回迁安置项目F1地块东侧，紫云府F4地块北侧，本项目净用地面积约8.52万㎡，规划总建筑面积约3.78万㎡，本项目为产业化项目。兴隆南学校建设项目初中及小学范围内的各单体工程施工，其中初中工程包括1#综合楼（含实验楼、办公楼）、2#教学楼、3#报告厅、4#体育馆，小学工程包括5#综合楼、6#教学楼。

本工程建筑结构的安全等级为一级，设计使用年限为50年。楼面板采用PK预应力混凝土带肋薄板，板厚30mm。穿筋孔内穿设钢筋，绑扎负弯矩筋后现浇100mm混凝土。外墙采用预制混凝土外墙挂板；预制混凝外墙挂板由50mm厚外叶板+70mm厚挤塑聚苯板+100mm厚内叶板组成；楼梯采用预制楼梯现场吊装；墙体材料采用200mm、100mm厚蒸压砂加气混凝土（ALC）墙板。

2.ALC墙板施工工艺流程

2.1 施工顺序（1）整体施工顺序

材料准备齐全，按排板图安装条板，一般从主体墙柱的一端向另一端顺序安装。

（2）节点部位施工顺序

有门洞口时，优先从门洞口向两侧安装。

2.2 安装流程

（1）放线，在楼层面上及梁底弹上内墙板定位墨线，在有门洞口的部位弹上水平线。

（2）根据墙板排版切割相应的尺寸准备安装，采用射钉枪根据墨线位置固定第一块板材的梁底U型卡。

（3）将第一块ALC板安装到U型卡内，在墙板顶部与梁底留足15mm厚缝隙后，底部采用楔形木塞紧固，调整墙板垂直度。

（4）安装第二块墙板时，在两块墙板接缝处固定梁底U型卡，并在两块板材接缝处抹上专用粘接剂。将第二块墙板挤向第一块墙板板同时底部采用楔形木塞紧固，直至拼缝内均匀挤出粘接剂。调整墙板垂直度、两板之间的平整度。最后刮除拼缝内多余粘接砂浆。

（5）依次安装至最后一块，最后一块因无法固定U型卡，故采用管卡固定。

（6）墙板底部采用1:3水泥砂浆灌实。墙板之间拼缝采用专用粘接剂抹平齐墙面。

（7）待14天墙体稳定后取出楔形木塞，用水泥砂浆将缺口补齐。8）墙体板材与主体结构之间缝一般采用柔性连接，即使用PU发泡剂填充，外侧填入聚合物水泥砂浆或粘接剂。（如有防火要求时，填充岩棉）。

3.ALC墙板施工过程裂缝产生原因及防治措施

3.1 裂缝产生原因

（1）施工前未进行施工技术交底，工人未经严格的培训，只凭经验来安装；

（2）墙体的设计不合理，尤其是长墙连续安装，一些框架结构大开间的建筑，内墙连续很长，在施工安装时如果一次连续安装，由于安装后的墙体各种收缩因素的累积，必然产生一定的收缩应力。墙体长度越长，累积的收缩应力就越大，将在某些局部造成破坏，产生裂缝释放应力；

（3）ALC板材安装时，紧固在板底的楔形木塞未清除，加上板底的缝隙处理不认真，造成条板在木楔支撑下产生挤压变形，导致墙面开裂；

（4）轻质隔墙板面孔、洞开凿及处理不认真，填孔洞的材料与尺寸不规范，造成孔洞周边的材料收缩开裂；（5）门框上部倒八字裂缝，各种轻质建筑条板安装中经常产生门框上部倒八 字裂缝，其原因是门框上部墙体和抹灰层是连续的，而门框下部墙体是断开的，门框上部墙体产生的收缩应力后是一种限制收缩。而门框下部的墙体是自由收缩，因此门窗框上下部墙体产生收缩应力差，从而发生倒八字裂缝；

（6）嵌缝砂浆不饱满，普通水泥砂浆自身硬化收缩。轻质隔墙板安装时，一般是在接缝槽内嵌满嵌缝砂浆后，将板立起安装。由于普通水泥砂浆混合料与板材附着力差，经常在立板过程中造成水泥砂浆脱落。由于嵌缝砂浆不饱满，普通水泥砂浆与板材粘结效果差和嵌缝砂浆硬化时自身收缩，就可能造成板材安装后沿着安装缝开裂。3.2 ALC墙板裂缝防治措施

（1）填充用的水泥砂浆或细石混凝土、条板接缝的密封、嵌缝、粘结材料（如：聚合物水泥浆、弹性胶结料、泡沫密封胶、聚合物水泥砂等）及条板的防裂盖缝材料（如：防裂纸带、胶带或挂胶玻璃纤维网格布或带、聚丙烯纤维水泥砂浆等）的技术要求均应符合相应材料标准的规定。

（2）预埋木砖应做防腐处理。垫块可用水泥砂浆制成。

（3）配合安装使用的镀锌钢卡和普通钢卡、销钉，拉接钢筋、钢板预埋件等应符合建筑用钢材标准的规定。钢卡厚度不宜小于2mm，普通钢卡应做防锈处理。

（4）条板接缝的密封、嵌缝、粘结材料的性能应与条板材料性能相适应。

（5）现场配制的用于条板与条板嵌缝、条板与主体结构的粘结，以及条板吊挂件、预埋件开洞后填实补强的粘结材料、专用砂浆，应满足工程设计要求及相应材料标准的规定并符合环保要求。

（6）为减少轻质条板的干缩率，一方面要减少条板的吸湿性，可在轻质墙板表面涂上一层界面剂，以隔离空气，使轻质墙板不吸空气中的水分；另一方面控制墙板自身的含水率，使其含水量满足规范要求；还有就是增大墙板的强度，以便抵抗墙板失水而产生的干缩应力。

（7）管、线安装的裂缝控制，施工人员应按排板图施工，不得随意开槽、凿洞。管、线安装应与条板的安装配合进行。铺设管线应妥善固定，应固定在预埋件或板的实心部位上。电器连接盒、插座四周应用粘结材料填实、粘牢，其表面应与隔墙面平。横向开槽、开洞铺设暗线、开关盒，应在弹线定位之后，必须使用专用切割工具按设计规定尺寸单面开槽切割。纵向布线可沿空心条板的孔洞穿行。严禁在条板同一位置两面开槽、开洞。

4.结束语

只要严把ALC轻质墙板及配套材料的质量，采用合理的施工工艺，就能把ALC轻质墙板墙的裂缝控制解决。隔墙采用ALC轻质墙体材料，较大幅度的减轻了建筑自重，降低建筑基础及主体的造价，充分体现了新型轻质墙体的优越性能。集高强、轻质、节能、节土、利废、环保于一身的轻质隔墙板材在未来的工程建设中将会扮演着重要角色。

参考文献

[1] DB/T 29-128-2005 蒸压轻质砂加气混凝土砌块应用技术规程 [2] 06CJ05 蒸压轻质砂加气混凝土砌块和板材建筑构造

无砂透水混凝土配合比设计与研究 篇6

【关键词】无砂透水混凝土；配合比设计

引言

无砂混凝土是轻骨料混凝土的一种形式，仅由水、水泥和粗骨料拌和而成。由于没有细骨料，所以在混凝土内部存在着大量较大的孔隙，水可以在硬化的混凝土孔隙中流动。正是由于这些孔隙的存在，使得无砂混凝土具有与其它种类混凝土所不同的特点：容重小，水的毛细现象不显著，透水性大，水泥用量少等等。因此这种新型的建筑材料的优越性不断为人所知，并在道路建设领域逐渐得到应用。在施工中，多用于大坝、挡墙、桥涵台背回填等一些排水或反渗的结构，以代替施工复杂的反滤层和渗水结构，具有良好的透水性和过滤性，并可承受一定负荷，施工简便，经济等优点。

1、配合比设计思路

根据铁建设[2010]241号《铁路混凝土工程施工技术指南》和TB 10424-2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》中的要求，从抗压强度和透水性能两方面进行研究，并综合考虑施工性能和经济性等相关因素。

2、原材料性能指标

水泥选用鹿泉金隅鼎鑫水泥有限公司P·O42.5水泥，技术指标见表1。

粗骨料选用岚县宏利石料厂生产的碎石，分别采用5mm～10mm的单粒级、10mm～20mm的单粒级的两种碎石，其技术指标见表2。

外加剂选用山西铁力TL-A聚羧酸高效减水剂，技术指标见表3。

水选用饮用水，技术指标见表4。

3、无砂透水混凝土的设计过程

铁建设[2010]241号《铁路混凝土工程施工技术指南》中要求，无砂透水混凝土配制水泥用量宜为（250～350）kg/m3，粗骨料用量宜为（1400～1600）kg/m3，水胶比不宜大于0.50。

根据以往经验及技术、经济等方面综合考虑，采用表5方案进行正交试验。

由于粒径大的粗骨料比表面积小，需水量也相对较小，故外加剂掺量按0.5%加入。

对每个配合比进行试配，注意在试件成型时切忌在振动台上振动，应采用捣棒分层捣实即可，拆模后养护至28d龄期进行立方体抗压强度试验和渗透试验，强度试验在压力试验机上进行，渗透试验采用JC/T 945-2005《透水砖》中透水系数检验方法规定的装置进行（如图1所示）。

1——供水系统；

2——溢流口；

3——溢流水槽：具有排水口并保持一定水位的水槽；

4——支架；

5——试样；

6——量筒；

7——水位差；

8——透水圆筒：具有溢流口并能保持一定的水位的圆筒。

最终试验结果如下：

依据表6绘制图2 水泥用量对抗压强度的影响曲线：

从图2可以看出，无砂透水混凝土强度随水泥用量的增加而增大，但到一定用量后强度增长幅度变小。水泥用量相同时，骨料粒径小的强度略高，是因为粒径小，水泥浆与骨料结合面多的原因。

依据表6绘制透水系数曲线：

从图3可以看出，无砂透水混凝土透水系数随水泥用量的增加而减小，是因为更多的水泥浆将骨料间的孔隙填充所致。水泥用量相同时，骨料粒径小的透水系数低，是因为其孔隙率相对较小的原因。

4、选定配合比

根据试验结果综合分析，选定以下配合比为最终配合比：

经计算，每m3混凝土总碱含量为2.05kg，氯离子总含量为胶材用量的0.06%，三氧化硫含量为胶材用量的2.5%，故耐久性指标均满足要求。

5、施工过程控制

（1）无砂透水混凝土是干硬性混凝土，由于水泥浆的稠度较大且数量较少，为保证水泥浆能够均匀的包裹在骨料上，应采用强制式搅拌机搅拌，较普通混凝土适当延长搅拌时间，宜为3min以上。

（2）投料顺序宜为水泥+水+外加剂，搅拌均匀后再加入粗骨料继续搅拌均匀。

（3）浇筑。浇筑前，先用水湿润浇筑面，防止无砂透水混凝土水分流失加速水泥凝结。浇筑时不得采用强烈振捣或夯实，否则水泥浆下沉后在底部形成不透水层，影响结构的透水性能。浇筑完后用轻型压路机静压压平即可。

（4）养护。由于无砂透水混凝土孔隙大，易失水，所以浇筑完后及时用塑料薄膜覆盖并洒水养护，养护时间不少于7d。

6、结论

无砂透水混凝土为提高抗压强度，可以掺加适量的减水剂以减小水灰比。水泥用量要适宜，过大水泥浆会太厚，影响透水性；过小强度值偏低。骨料粒径大的因为孔隙率大而透水性较好，但强度略低。

施工时要适当延长搅拌时间；浇筑后用压路机静压压平即可；要及时洒水养护。

參考文献

[1]铁建设[2010]241号.《铁路混凝土工程施工技术指南》[S].中国铁道出版社，2011.

[2]TB 10424-2010.《铁路混凝土工程施工质量验收标准》[S].中国铁道出版社，2011.

[3]JC/T 945-2005.《透水砖》[S].2005

[4]乐震.无砂混凝土的配合比设计及质量控制[J].

人工砂对自密实混凝土性能的影响 篇7

自密实混凝土是一种高流动性不离析的混凝土, 与普通混凝土相比, 有以下性能特点[1]: (1) 在新拌阶段, 不需人工额外振捣密实, 依靠自重充模、密实。 (2) 早龄期阶段, 避免了原始缺陷的产生。 (3) 硬化后, 具有足够的抗外部环境侵蚀的能力。 (4) 硬化后, 具有足够的抗外部环境侵蚀的能力。在自密实混凝土中, 60%~70%的体积是由骨料组成的。选择合适的骨料对于自密实混凝土的新拌和硬化性能有着重要的影响。骨料的性质如形状, 质地和级配影响新拌混凝土的工作性、可泵性、泌水性能、离析性能;影响硬化混凝土的强度、收缩、徐变、密度、渗透性能和耐久性能。而细骨料的形状和质地比粗骨料的影响作用更大。

河砂作为细骨料用在混凝土中已经几个世纪了, 然而, 对河砂的需求和损耗日益增长, 伴随着的更加严格的限制河砂开采的政策的实施, 促使人们开始寻找河砂的替代品。人工砂、工业废渣、再生骨料等都被用来作为河砂的替代品。在这些替代品中, 人工砂作为河砂的替代品得到越来越的关注。人工砂是通过破碎石料而得到有较好级配的细骨料。人工砂与自然风化的砂粒相比, 一般多棱角, 并且有粗糙的表面。但是, 通过合适的破碎技术, 可以在可控条件下生产出具有立方体颗粒形状的级配一定的人工砂。

人工砂含有较高的的细粉含量。通常, 这些细粉都是岩石中的石粉组成的而不像天然砂中的淤泥或者粘土。在我国国标中, 石粉含量 (小于等于0.075μm的细颗粒含量) 的最大值是不得多于10%, 由于高含量的石粉的存在, 人工砂对砂浆的需水量和工作性影响很大。在相同条件下, 配制相同坍落度的混凝土, 机制砂比天然河砂需水量增加5~10kg/m3[2]。人工砂中的高含量的石粉由于颗粒间摩擦力的增大而增大了浆体的屈服应力和塑性粘度。细骨料对砂浆性能的影响在很大程度上依赖于浆体的体积。而增大浆体的体积可以减少甚至消除由于细骨料级配和形状较差而产生的反作用。另一方面, 通过使用人工砂后, 混凝土的力学性能和耐久性能得到了提高。对于自密实混凝土, 高的粉体含量是获得新拌混凝土性能的必要条件。因此, 含有大量石粉含量的人工砂可以代替河砂用于自密实混凝土。多余的石粉可以作为填料填充于自密实混凝土中。然而, 由于人工砂的高的需水量, 在自密实混凝土中的使用的还是值得探讨的。虽然有很多研究已经用来指导人工砂在普通混凝土中使用。但是, 对于在自密实混凝土中的使用研究的还是比较少。本论文就是通过颗粒堆积概念来找出粉体和骨料的最优配比。然后利用以上的最优配比, 制备自密实混凝土, 研究浆体体积和水灰比对使用人工砂的自密实混凝土的新拌性能和硬化性能的影响。

2 材料

水泥采用普通硅酸盐水泥, 粉煤灰应用F类II级, 其化学组成和物理性质见表1。选用人工砂作为细骨料, 粗骨料选用5~10mm, 10~20mm的两种骨料组成连续级配。各种骨料的物理性能见表2。减水剂使用聚羧酸系减水剂, 固含量为20%。

3 浆体和骨料的堆积最优化

3.1 浆体组成的最优化

粉体颗粒的结合是通过颗粒堆积原理来进行选择的。其工作原理就是水加入到干的材料中去填充颗粒之间的孔隙, 并且像润滑剂一样使颗粒之间更有效的进行堆积。填充完孔隙多余的水分存在于颗粒的表面并达到饱和极限。当水泥与粉煤灰的体积比为3:2时, 得到最大的堆积密度, 选用这种胶凝材组合作为后面试验的胶凝材用量。使用这种最优的胶凝材配比, 用搅拌机在不同水灰比, 不同外加剂掺量的情况下进行制备。减水剂最佳掺量是通过对胶凝材浆体的微型坍落度筒试验方法得到的, 当浆体的流动度达到170±10mm时, 而不发生泌水的减水剂掺量被称为最佳掺量。

3.2 骨料结合的最优化

很多研究已经显示, 混凝土混合物的堆积密度和相应的新拌混凝土的流动性能是相关的。具有最大堆积密度的骨料结合体能够深刻的影响到混凝土的性能, 除了经济成本外, 因此, 骨料的结合的最优化也是基于颗粒堆积密度。通过试验, 并利用三元堆积图得到了最大堆积密度为0.7的骨料组合, 为人工砂:5~10mm:10~20mm=55:15:30。并将其作为后续试验的骨料配比。堆积密度为0.7也就是说其孔隙体积为0.3或者是300L/m3。

4 试验结果

4.1 新拌混凝土的性质

试验是按胶凝材含量 (350~650kg/m3) 和水灰比 (0.7~1.5) 的可能结合情况进行设计, 并且使用前面讲到的最优的骨料配合比 (55:15:30) 去研究对新拌和硬化自密实混凝土性能的影响。在人工砂中, 颗粒尺寸低于125μm的石粉含量控制在10%, 这些石粉将会和水泥, 粉煤灰和水一起作为为混凝土中浆体的体积。

在研究中, 浆体的体积从360~490L之间进行变化。新拌混凝土的性能结果在见表3。从图1中我们可以看出, 坍落扩展度随着浆体体积的增大而增大。对于使用堆积密度为0.7的骨料的自密实混凝土, 370~390L的浆体用量是混凝土达到550mm坍落扩展度的必要条件。

表3中的结果进一步分析用来估计为了形成自密实混凝土而要使用的多余浆体体积量。图2显示了多余浆体体积和坍落扩展度之间的关系图。从图2中可以看出, 除了要用来填充孔隙的浆体之外, 大约有70~90L的多余浆体来实现550mm的坍落扩展度是必须的。但是, 也要注意到即使有足够的浆体体积, 如果用水量达不到160L, 同样可能得不到550mm的坍落扩展度, 从表3中可以明显的看出来。对于使用了人工砂的混凝土要得到550mm坍落扩展度所需要的多余浆体体积比用河砂的自密实混凝土要高一些。这种差别归因于细骨料形状的作用。尽管浆体体积的需求是相对的高一些, 但是有一点必须要注意, 来源于人工砂的浆体体积对于不同的水灰比, 可以比来源于水泥和粉煤灰的浆体多50~80L。因此, 来源于人工砂的浆体体积可以有效的用于混合物的流动性能。因此, 对于自密实混凝土可以降低粉煤灰和水泥等浆体的含量。

除了坍落扩展度测试之外, 还测试了T500, 其结果见表3, T500是测试坍落扩展度从开始扩展到达到500mm时的时间。它间接地反映了混凝土的粘度。达到500mm的时间越长, 混凝土的粘度越大, 有表3中可以看出, T500在1~9s之间, 有两种情况, T500是大于5s, 这可能是因为浆体使用了较低的用水量和较高粉体含量导致自密实混凝土的粘度增大。

4.2 抗压强度

对于自密实混凝土, 因为含有较高的胶凝材含量, 一般都会得到较高的强度, 相反, 为了得到较低的或中等的强度却是一个较难的任务。因此, 在本论文重点是得到低的或中等强度的自密实混凝土。研究不同水灰比对自密实混凝土抗压强度的影响。混凝土28d抗压强度值与水灰比之间的关系图见图3显示, 抗压强度和水灰比之间有着很好的关联性。随着水灰比的降低而增大。对于不同的混合物, 抗压强度从25~60MPa不等。

5 结论

本文中, 评价了浆体组成和浆体体积对使用了人工砂的自密实混凝土的新拌和硬化性能的影响。人工砂中高的石粉含量提高了混凝土的需水量, 但是也提高了浆体的体积, 从而对自密实混凝土的提高很有好处。

在不同浆体体积和水灰比的情况下进行试验, 结果揭示了浆体体积对骨料组合一定的新拌混凝土性能有支配性的作用。最少160L的用水量, 超过用于填充骨料孔隙体积70~90L的多余浆体对于达到坍落扩展度为550mm的自密实混凝土是必要的。尽管对于使用人工砂的自密实混凝土对浆体体积的需要大于使用河砂的自密实混凝土, 但是由人工砂中石粉形成的浆体很好的补偿了这一方面的需求。

正如预测的那样, 水灰比与对于一定的水泥和粉煤灰比例的自密实混凝土的抗压强度有着很好的相关性。而且混凝土的抗压强度也从25MPa发展到60MPa。

摘要：本文目的是研究人工砂用于自密实混凝土中的可能性。研究了不同水灰比, 不同浆体体积对使用人工砂的自密实混凝土新拌和硬化性能的影响, 通过优化浆体材料和骨料的比例, 测试了坍落扩展度、T500、抗压强度等性能。从结果中得到, 相对高一些的浆体体积是使用人工砂自密实混凝土达到一定坍落扩展度的必要条件, 使用本试验中的骨料最有配比可以得到较低或中等强度的自密实混凝土。

关键词：自密实混凝土,人工砂,坍落扩展度

参考文献

[1]刘云华, 谢友均, 龙广成.自密实混凝土研究进展[J].硅酸盐学报, 2007, 35 (5) :671-678。

人工砂混凝土 篇8

商品混凝土用砂主要以天然砂为主,如河砂、江砂、海砂及山砂等。城市基本建设的快速发展,商品混凝土用砂的需求也越来越大。天然砂是一种短期内不可再生资源,河砂、江砂的大量采挖会造成水土流失和生态环境的破坏,随着国家农田、江河海道环境保护措施的逐步加强,在我国不少地区出现了天然砂资源逐步减少,质量日益下降和市场价格成倍上涨的情况,商品混凝土用砂供需矛盾突出。因此,在商品混凝土中采用人工砂代替天然砂越来越引起人们的重视[1,2]。

人工砂有两类[3],一是专业加工的人工砂,这种砂粒形好,其级配及石粉含量可按要求控制;二是加工碎石时的下脚料,这类砂粒形较差,颗粒级配常不符合规范要求,且石粉和泥土含量变化较大。利用这类人工砂时,控制石粉含量和石粉中的含泥量成为工程应用的最大难点。

本文采用人工砂替代天然砂设计商品混凝土配合比,通过控制混凝土的抗压强度和坍落度指标探索人工砂与天然砂的合理替代比;再进一步采用正交试验的方法,将粉煤灰、矿粉内掺到混凝土中,寻求人工砂与天然砂的合理替代量,为商品混凝土生产中以人工砂替代天然砂的应用提供技术参考。

1 试验原材料

水泥为P·O 42.5级普通硅酸盐水泥,基本性能指标见表1;粉煤灰为Ⅰ级灰,其中SO3含量为2.0%,烧失量为3.7%;矿粉品质为S95,其密度为2.9g/cm3,比表面积为437.1m2/kg,7d活性指数为77.8%,28d活性指数为99.0%。

混凝土所用粗集料石子5-32.5mm连续粒级石子,级配良好。

试验用细集料砂分为三种,一种是江西赣江产的自然级配河砂,细度模数2.5,属中砂,试验中作为对比用基准砂;第二种为安徽阜阳矿厂产人工砂,细度模数3.4,测定石粉含量为4.8%,石粉的亚甲蓝吸附值经快速检验方法检验合格;第三种是产自江西赣江的细砂,细度模数1.3。三种砂的筛分析曲线见图1,其中自然级配河砂处于二区级配范围内,级配良好;另外两种砂的级配曲线均偏离二区,且级配较差。

本试验采用减水剂为苏州产YS-2B萘系减水剂,外观为褐色液体,主要成分为甲醛萘磺酸钠缩合物及保塑剂,其密度为1.165g/ml,p H值为7.25,减水率为20%。

2 试验

试验所用混凝土设计强度C30,为使新拌混凝土工作性满足商品混凝土泵送要求,设计坍落度为(180+20)mm。以自然中砂为试验对比用基准砂计算的C30混凝土基准配合比为m水泥:m砂:m石=1:2.53:3.53,水灰比W/C=0.58,砂率41.75%,试验时通过调整YS-2B减水剂的用量,使坍落度基本保持在(180+20)mm。

一般而言,人工砂的颗粒粒径分布呈现“两头多,中间少”现象[4],即粒径在1.18-4.75mm的粗颗粒和小于0.075mm的石粉颗粒较多,粒径在0.15-0.6mm的中颗粒较少。由图1级配曲线可见,本文采用的人工砂也反映了这种特征,因此,试验中将人工砂与细砂混合以期改善人工砂的级配,将二者按4:6、5:5、6:4、7:3、8:2等比例混合,混合后分别取代中砂制作混凝土试件。

根据不同配比混合砂混凝土的强度结果选取合适配比的混合砂为基准进行正交试验,将商品混凝土中常用的矿物掺合料粉煤灰、矿粉内掺到混凝土中,寻求采用人工砂配制C30混凝土时合理的配合比。按人工混合砂用量、粉煤灰(或矿粉)取代量、砂率三个因素各取三水平,因素与水平对照表见表2。

3 试验结果分析与讨论

3.1 人工砂替代天然中砂

混合砂中,将人工砂和细砂按4:6、5:5、6:4、7:3、8:2比例混合后分别完全取代天然中砂制作混凝土试件。试验中调整YS-2B萘系减水剂用量,使坍落度基本保持在(180+20)mm,并观察混凝土的保水性及粘聚性。混凝土试件经标准养护7d、28d、60d后,测定其抗压强度,试验结果见表3。

由表3可见,用人工砂与细砂混合取代天然中砂配制混凝土,保持用水量不变,通过调整减水剂用量,可以使坍落度达到(180+20)mm,从而满足商品混凝土的泵送要求。然而,由于人工砂的表面不规则,粒形复杂,棱角多,且石粉含量较高,人工砂与细砂混合后,粒径分布中细颗粒占主导作用,比表面积较天然中砂大,在用水量不变时需增加减水剂用量;反之,如果减水剂用量不变,若要使人工砂混凝土保持(180+20)mm的坍落度,则需更多的水,说明采用人工砂配制混凝土的需水量增大。5种混合砂中,随着人工砂所占比例增大,减水剂用量逐渐减少,因为人工砂带入的大颗粒逐渐增加,混合砂的平均粒径变大,需水量的增加逐渐减少。

从表3混凝土抗压强度试验结果可见,所有混凝土试件28d强度都达到了设计强度C30,其中人工砂混凝土强度,除编号0-40的试件外,均超过采用中砂的基准混凝土强度,当人工砂占混合砂70%时,强度水平最高,这表明高掺量的人工砂与细砂混合完全可以替代天然中砂配制商品混凝土。

注:中间水平A2是根据不同配比的混合砂混凝土强度结果及经济性分析确定的人工砂掺量;中间水平B2为粉煤灰和矿粉在商品混凝土生产中的常用掺量;中间水平C2取砂率为43%。

注:试件编号含义:“0-0”代表该组混凝土中所用的砂为中砂;其余编号中“-”后数字表示混合砂中人工砂的百分含量。

人工砂粒形以颗粒尖锐有棱角居多,粗颗粒含量多,石粉含量高,因此,颗粒级配差,砂的细度模数也偏大。经与细砂混合后,颗粒级配有所改善,然而人工砂混凝土的需水量仍增大。虽然人工砂存在这些缺陷,但人工砂混凝土强度反而比天然中砂混凝土高。原因在于适量增加减水剂用量,使流动性达到商品混凝土的泵送要求[坍落度为(180+20)mm]后,实际用水量并没有增加;另一方面,人工砂中的石粉在拌合期间起到了浆体的作用[4],使新拌混凝土的浆体量增加,保水性改善,泌水率减小,减少了自由水在界面上聚集,有利于浆-集料界面的改善[5~6];另外,人工砂粒型较粗,表面粗糙,外形富有棱角,质地坚硬,与水泥石有更强的粘结力,颗粒级配差的问题通过与细砂复合得到改善,当人工砂占混合砂70%时,级配基本符合混凝土Ⅱ区用砂的要求。因此,人工砂混凝土在相同水泥用量、水灰比不变、相同坍落度的条件下,比普通中砂混凝土强度高。

3.2 粉煤灰、矿粉和人工砂掺量的正交试验

混凝土28d抗压强度值表明,试件编号0-70的混凝土强度值最高,即认为人工砂与细砂按7:3比例混合较为合理。采用人工砂︰细砂=7︰3的混合砂为基准,将商品混凝土中常用的矿物掺合料粉煤灰、矿粉内掺到混凝土中,同时调整砂率按表2进行正交试验。其中,试件成型时调整YS-2B减水剂用量,保证坍落度不变。

按正交试验确定的混凝土配合比方案(见表4)配制掺合料人工砂混凝土,每组混凝土拌合物(10L)中YS-2B萘系减水剂用量均在(1.7±5)g,可使新拌混凝土坍落度保持在(180+20)mm,保水性及粘聚性良好。9组不同配合比的混凝土试件经水养28d、60d后抗压强度结果见表5,利用极差分析法对掺合料人工砂混凝土28d强度值进行数学分析,结果见表5。

将表5中掺合料人工砂混凝土的强度结果与表3中无掺合料的人工砂混凝土的强度结果进行对比可看出,掺合料混凝土的28d抗压强度低于无掺合料的混凝土,然而两种混凝土的60d强度非常接近,这符合掺合料混凝土的一般规律,粉煤灰、矿渣等掺合料的潜在水硬性,在水化后期经过二次反应得到发挥,因此,在60d时抗压强度较高。

对掺合料人工砂混凝土28d强度的极差分析结果表明,三个因素对试验指标(混凝土28d抗压强度)的影响次序为B(极差1.00)﹥A(极差0.84)﹥C(极差0.67)。也就是说,粉煤灰、矿粉取代水泥的多少对混凝土28d强度值影响最大,其次是人工砂在混合砂中的比例,砂率改变对混凝土强度影响较小。人工砂含量、粉煤灰与矿渣内掺量、砂率三因素在三个水平下与混凝土28d强度的关系见图2。

kg/m3

由图2可见,A因素下第二水平对应的混凝土强度最高,B因素下第二水平对应的混凝土强度最高,C因素下第三水平对应的混凝土强度最高,从这个分析结果可以得到用于商品混凝土配合比的最优方案应当是A2、B2、C3的组合。与此结论相对应的组合应是表5中的第5组配比,即:水泥172kg/m3、粉煤灰63kg/m3、矿粉79kg/m3、石子1047kg/m3、水182kg/m3、人工砂600kg/m3、细砂257kg/m3。从试验结果看,第5组混凝土的28d强度实际值是比较高的。

同理,掺合料人工砂混凝土60d强度的极差分析计算结果为,A因素极差值为1.33,B因素极差值为1.13,C因素极差值为1.50。其中B因素(粉煤灰、矿粉掺量)对混凝土60d强度的影响最小。图3是三因素三水平时与混凝土后期强度(60d)的关系。

由图3可见,三因素较好的组合关系应为A2、B3、C3,然而试验序号中没有与此结论相一致的组合。这一组合中B3为粉煤灰、矿渣掺量最大的水平,60d强度较高是因为矿粉和粉煤灰后期的二次水化发挥了胶凝性能,到了后期,矿物掺合料的二次水化弥补了早期缺失的强度[7~9],因此可认为,在配制C30商品混凝土时,粉煤灰、矿粉等掺合料用量稍有变化,对混凝土后期强度基本没有影响。此组合与混凝土28d强度的正交试验分析结果非常相近,也就是说,如果按照A2、B2、C3组合配制掺合料人工砂混凝土,混凝土28d强度能够满足C30的设计要求,长期强度也发展较好。

4 结论

(1)人工砂的粒型较粗,颗粒级配差,通过与细砂混合可以改善级配。人工砂富有棱角的外形和粗糙的表面增加了与水泥石的粘结力,因此,人工砂混凝土的强度稍高于天然中砂混凝土。

(2)与天然中砂混凝土相比,人工砂混凝土的需水量增加,可以通过增加萘系减水剂来调整坍落度,以满足商品混凝土的泵送要求。

(3)采用正交试验法设计掺合料人工砂混凝土的配合比,极差分析表明的最佳方案为:人工砂占混合砂70%,粉煤灰、矿粉掺量分别为20%、25%,砂率为45%时,配制的混凝土28d抗压强度效果最佳。因此,根据试验建议商品混凝土的配合比为:水泥172kg/m3、粉煤灰63kg/m3、矿粉79kg/m3、石子1047kg/m3、水182kg/m3、人工砂600kg/m3、细砂257kg/m3。

(4)上述配合比经试配,加入YS-2B萘系减水剂1.7%,可使新拌混凝土坍落度达到180mm的泵送需要,28d抗压强度为32.4MPa,满足C30混凝土的设计强度。60d抗压强度为37.0MPa,人工砂替代天然砂不影响混凝土的后期强度。该配合比有效利用了人工砂,经与少量细砂混合,完全可以替代天然中砂用于商品混凝土。

参考文献

[1]郑金炎,吴跃群.人工砂在商品混凝土中的应用.建材技术与应用,2004(6):32-33.

[2]祁建华,张裕民,柳刚,等.人工砂的应用研究.建筑技术,2006,37(1):55-57.

[3]GB/T14684-2001《建筑用砂》[S].

[4]宋少民,耿雷.人工砂高性能混凝土配制技术研究.建筑技术,2007,38(1):46-48.

[5]洪锦祥,蒋林华,黄卫,等.人工砂中石粉对混凝土性能影响及其作用机理研究.公路交通科技,2005,22(11):84-88.

[6]M.Westerholm,B.Lagerblad,E.Forssberg.Rheological proper-ties of micromortars containing?nes from manufactured aggre-gates.Materials and Structures,2007(40):615–625.

[7]Tahir Gonen,Salih Yazicioglu.The influence of mineral ad-mixtures on the short and long-term performance of concrete.Building and Environment,2007(42):3080–3085.

[8]边慧霞,刘春杰,李志成.人工砂混凝土和人工砂粉煤灰混凝土配制强度关系式试验研究.华北水利水电学院学报,2006,27(1):18-20,51.

人工砂在管桩混凝土中的应用 篇9

关键词：人工砂,C80F350管桩混凝土,力学性能,耐久性能

0 引言

PHC管桩是我国近年来引进并开发的一种预应力高强混凝土制品, 已广泛应用于海港、河道及桥梁工程等的桩基础, 有较大的市场前景。其混凝土强度为C80, 在北方寒冷地区要求其抗冻等级达到F350, 这就使得对配制管桩混凝土所用原材料的质量要求较高, 而我厂所处地区及周边优质天然河砂缺乏, 市场价格高居不下, 质量可控性差, 导致管桩生产成本不断上涨, 管桩混凝土质量控制难度增加。如何解决天然砂匮乏这一难题, 已迫在眉睫。

人工砂与天然砂相比具有料源丰富、质地坚硬、加工季节影响小、粘结性能良好等优点, 且其各项物理指标 (细度模数、表观密度、容重、空隙率等) 与天然砂相近, 是比较适宜的代替天然砂的材料。然而, 由于试验标准与技术规范的不完善及试验材料的滞后, 我国建筑业对天然砂还存在较强的依赖性, 在许多重要结构中对人工砂的使用还存在限制条件, 尤其在有耐久性要求的北方水运工程混凝土中的应用则更少。加之细集料的特性对混凝土性能影响较为明显, 特别是对于高强高性能混凝土, 细集料的级配、细度模数和种类等对其和易性、力学性能等性质有较大影响, 而作为替代河砂配制高强高性能混凝土的人工砂, 其级配相对较差, 细度模数偏大, 存在较多0.75mm以下的石粉, 其表面粗糙, 具有自身的特殊性, 无法直接代而用之。综合以上特点, 有必要对C80F350人工砂混凝土的配合比、混凝土性能等进行研究。

1 人工砂管桩混凝土的配制及性能试验

1.1 人工砂管桩混凝土的配制

1.1.1 试验用原材料及性能

①细骨料。试验用细骨料为取自辽阳地区的机制砂 (经除土处理, 由机械破碎、筛分制成的, 粒径小于4.75mm的岩石、矿山尾矿或工业废渣颗粒, 但不包括软质、风化的颗粒) 、复州大河和普兰店瓦涡的河砂, 试验数据和颗粒级配如表1和图1所示。

②粗骨料。试验用粗骨料是复州湾泉江石矿所产的公称粒径为5-25mm的碎石, 连续级配, 其各项指标均符合《建设用卵石、碎石》 (GB T14685-2011) 的要求, 试验数据和颗粒级配如表2和图2所示。

③水泥。试验用水泥为大连水泥集团有限公司生产的大水P·O52.5R水泥, 其物理力学性能检验结果符合《通用硅酸盐水泥》 (GB175-2007) 的相关技术要求, 如表3所示。

④矿物掺合料。矿粉:鞍钢矿渣开发公司生产的S95级矿渣粉;硅粉:鞍山鞍美国贸实业开发有限公司生产的微硅粉。试验数据见表4。

⑤外加剂。试验用外加剂为大连申维建材制品有限公司的聚羧酸高效减水剂, 主要技术指标见表5。

1.1.2 试验用混凝土配合比

以现有C80F350天然砂混凝土配合比为基础, 分别采用天然砂、机制砂与天然细按一定比例混合而成的混合砂、连续级配机制砂按0.23、0.24、0.25和0.26的水胶比进行了混凝土配合比设计。结果表明, 0.24及其以上水胶比的天然砂混凝土, 0.25及其以上水胶比的机制砂与混合砂混凝土均无法满足配制强度要求, 故最终用于性能试验的混凝土配合比见表6。

1.2 人工砂管桩混凝土性能试验及结果分析

1.2.1 拌合物性能

通过试拌发现, 天然河砂混凝土的和易性明显优于纯机制砂混凝土和混合砂混凝土。纯机制砂混凝土的保水性差, 泌水明显、离析严重, 难以满足工作性要求, 但机制砂与天然砂按一定比例混合而成的混合砂混凝土和易性较好, 能满足生产要求。因此, 本试验以混合砂混凝土为研究对象, 以机制砂混凝土及与现场同步的天然河砂混凝土为对照组。

1.2.2 力学性能试验及结果分析

①混凝土立方体抗压强度。分别以天然砂、混合砂和机制砂作为细骨料按表6配合比成型尺寸为100mm×100mm×100mm立方体试块, 蒸养, 分别测试其出池抗压强度 (3d强度) , 及出池后在空气中静置7d和28d的抗压强度。试验结果见图3。

结合表6配合比与图3的试验结果可以看出:1) 0.24水胶比机制砂和混合砂混凝土3d、7d和28d强度均高于水胶比为0.23的河砂混凝土相应龄期的强度, 且混合砂混凝土强度最高。其主要原因是掺于混合砂中的机制砂表面粗糙、棱角多, 有助于提高界面的粘结作用, 掺于其中的天然细砂又改善了其颗粒级配, 减少了界面过渡区的形成, 表现为抗压强度等力学性能的提高。2) 在单位用水量相同、满足配制强度及和易性要求的条件下, 混合砂混凝土的水胶比较大。因此, 用混合砂配制管桩混凝土能够节约胶凝材料, 一定程度上降低生产成本。

②劈裂抗拉强度。分别以天然砂、机制砂和混合砂作为细骨料按表6配合比成型尺寸为150mm×150mm×150mm立方体试块, 蒸养, 分别测试其出池 (3d) 劈裂抗拉强度。结果见图4。

由图4可以看出, 混合砂混凝土的劈裂抗拉强度大于机制砂和河砂混凝土。一般而言, 劈裂抗拉强度与抗压强度之间存在相关关系, 二者的比值在0.056~0.067之间, 平均比值为0.063, 但二者的比值所遵循的普遍规律是随混凝土抗压强度的提高而降低[1];对于人工破碎的骨料亦存在如下关系[2]:

其中, fc———立方体抗压强度;ft———劈裂抗拉强度。

本试验所得结果与上述关系基本一致。这种相关关系主要取决于粗细骨料与水泥石结合面之间的界面关系。混合砂级配良好、空隙率小, 且掺与其中的机制砂表面粗糙、棱角分明, 这种特性恰恰增强了粗细骨料与水泥石之间的界面作用, 减少了界面缺陷, 提高了劈裂抗拉强度, 一定程度上降低了沉桩过程中因弯拉作用导致桩体混凝土开裂的可能。

③静力弹性模量。静弹性模量反映了混凝土所受应力与所产生应变之间的关系, 是混凝土结构计算的重要参数, 对于混凝土这种非匀质多相材料, 主要组分的密度与所占的体积百分比以及过渡区的特性决定其弹性特征。同时, 由于密度与孔隙率成反比, 所以影响骨料与水泥石和过渡区各部分孔隙率的因素与混凝土的弹性特征也存在一定的联系。对于PHC管桩而言, 静弹模越大, 沉桩过程中发生同样的应变所需的应力越大, 而PHC管桩在桩体混凝土抗压强度一定的前提下, 存在一个桩体混凝土开裂临界应变量, 即静弹模越大, 达到该临界应变量所需的应力越大, 桩体抗打能力越强。

由图5的对比试验结果可以看出, 3d混合砂混凝土的静弹性模量高于机制砂和天然河砂混凝土。其主要原因一方面是由于机制砂粗糙多棱角的颗粒在砂浆中起着骨架作用, 天然细砂发挥了填充作用, 减小了孔隙律, 限制了水泥石的变形以及骨料颗粒之间的相对滑动, 另一方面弹性模量也与强度有很好的相关性, 一般来说, 抗压强度高的混凝土弹性模量也相应较高。

1.2.3 耐久性能试验及结果分析

①抗氯离子渗透性能。本试验采用电通量法测定混凝土的氯离子渗透性能, 其试验结果远低于相关规范有关高性能混凝土氯离子渗透性不得大于1000C的规定。试验结果见图6。由图6可以看出, 混合砂混凝土的抗氯离子渗透性能优于机制砂和天然河砂混凝土。其原因可能是在浆体体积基本相同的条件下, 用空隙率较小 (混合砂空隙率为40%, 天然砂为44%, 机制砂43%) 的混合砂所配制的混凝土更为密实。

②抗冻性能。

重量损失率试验结果和相对对动弹性模量试验结果分别如图7和图8。《水运工程混凝土试验规程》 (JTJ 270-98) 规定相对动弹性模量下降至75%或重量损失率达5%时, 即可判定试件已经破坏, 并以相应的上一级冻融循环次数作为该混凝土的抗冻融等级。一般而言, 北方严重受冻地区的抗冻融循环设计为F350。从图7和图8可以看出, 三种细骨料混凝土的抗冻性能均在F500以上, 且其外观质量良好, 等级评定均在8级以上, 如图9。从现有数据而言, 三种细骨料混凝土的抗冻融性能由强到弱依次为:混合砂混凝土>机制砂混凝土>天然砂混凝土。

③抗渗性。对三种细集料混凝土进行抗渗性能对比试验时发现, 当水压加至3.0MPa时, 该三种细骨料混凝土均未发现渗水现象, 劈裂后断面渗水高度由小到大的顺序依次是:混合砂混凝土≤机制砂混凝土<天然砂混凝土, 如图10所示。

2 实际生产试验

2.1 新拌人工砂管桩混凝土与现有生产工艺的适应性

通过生产试验发现, 混合砂混凝土与现有PHC管桩生产工艺具有较好的适应性, 尤其是与和混凝土拌合物工作性紧密相关的布料工艺与离心工艺适应性较好, 如图11和图12。因此, 就工作性而言, 混合砂混凝土完全适用于管桩生产。

2.2 桩体切块性能试验

将混合砂混凝土试验桩桩体按照相关规范要求切割成100mm×100mm×100mm的立方体试块和100mm×100mm×400mm的小梁分别用于抗压和抗冻试验, 并以振实成型的同条件试块作为对照组。结果表明, 桩体混凝土3d抗压强度高于对照组同龄期混凝土, 满足设计要求, 如图13;出池 (3d) 桩体混凝土的抗冻性能也优于对照组同龄期混凝土, 满足相关规范要求, 试验数据及400循环时抗冻试件外观分别如图14、图15和图16。这种结果可能是由离心成型工艺比振实成型能使混凝土更加密实所致。

2.3 桩体抗弯试验

委托辽宁省工程质量检测中心以《预应力混凝土管桩》 (10G409) 及《先张法预应力混凝土管桩》 (GB13476-2009) 为依据, 对人工砂混凝土及天然砂混凝土试验桩桩体进行了抗弯性能对比试验。结果表明, 人工砂混凝土管桩具有与天然砂混凝土管桩同样优异的抗弯性能, 实测数据远大于标准指标, 完全满足规范要求。试验数据如表7。

3 结论

①由天然细砂与机制砂按照一定比例混合而成的混合砂, 只要级配良好, 细度适中, 所含杂质符合《建设用砂》 (GB T14684-2011) 中有关Ⅰ类砂的规定, 便可用其配制出和易性、强度及耐久性均满足要求的管桩混凝土。②人工砂管桩混凝土与天然砂管桩混凝土相比具有抗压及劈裂抗拉强度高、抗冻及抗渗性好、氯离子渗透系数低、弹模大等特点。③人工砂管桩混凝土与现有PHC管桩生产工艺具有较好的适应性, 且桩体抗弯性能、桩体混凝土的力学性能和耐久性能均能满足要求, 可直接替换原有天然河砂混凝土投入生产。

4 展望

本试验是以同一地区的机制砂为原材料进行的试验研究, 且未能用纯机制砂配制出和易性满足生产需要的混凝土。考虑到在实际应用中, 机制砂的质量不可能一成不变, 同时相关研究表明:①机制砂石粉含量的多少对混凝土耐久性及静弹性模量的影响较为复杂;②机制砂的颗粒形状、级配及石粉含量对混凝土的和易性有较大影响。因此, 在本试验的基础上, 将来应分别以机制砂石粉含量、颗粒级配、颗粒形状及细度为单因子变量或运用正交试验的方法进行混凝土相关性能与影响因素的试验研究, 在扩大机制砂可选范围的同时配制出满足要求的纯机制砂管桩混凝土。

参考文献

[1]杨玉辉.C80机制砂混凝土的配制与性能研究[D].武汉:武汉理工大学, 2007.

[2]刘树华, 李家正.混凝土配合比设计[M].北京:中国建材工业出版社, 2009.

人工砂混凝土 篇10

1.1 水泥

试验采用的水泥为中联巨龙水泥有限公司生产的32.5级、42.5级普通硅酸盐水泥。所用水泥物理性能试验结果见表1。

1.2 骨料

实验使用的粗骨料为徐州茅村采石厂生产的碎石, 由粒级5~20 mm和16~31.5 mm的两种碎石混合配制成5~31.5 mm的连续粒级。

两种粒级的石子物理性能测试结果见表2, 颗粒级配结果见表3。

1.3 细骨料-砂子

实验使用的砂子是邳州大运河河砂及徐州茅村采石厂生产的人工砂, 依据现行标准进行试验。试验用河砂为中砂, 筛分析试验结果见表4, 人工砂的筛分析试验结果见表5, 河沙与人工砂的主要物理性能试验结果以及将河砂与人工砂按不同比例混合后的主要物理性能见表6。

1.4 外加剂

实验使用的外加剂为徐州彭城化工厂生产的CS-1型高效减水剂及江苏铸本混凝土有限公司生产的HJ-1型混凝土泵送剂。依据国家现行标准进行试验, 试验结果见表7。

1.5 粉煤灰

实验使用的粉煤灰产地分别为徐州彭城电厂及河南永城电厂。

依据国家现行标准进行试验, 试验结果见表8、表9。

1.6 矿渣

试验采用的矿渣为济南鲁新新型建材有限公司生产的“鲁新”牌粒化高炉矿渣粉, 依据国家现行标准进行试验, 结果见表10、表11。

%

%

2 混凝土配合比设计

2.1 正交试验设计

2.1.1 因素水平的选取

本研究的重点是粉煤灰-人工砂混凝土的力学性能, 采用L16 (44×23) 正交试验表进行正交试验。

试验主要考虑的因素水平如下:

A——掺合物中粉煤灰和矿渣的比例 (粉煤灰∶矿渣) ;

B——掺合物掺量 (%) ;

C——天然河砂和人工砂比例 (河砂∶人工砂) ;

D——砂率 (%) ;

E——灰源;

F——外加剂品种;

G——激发剂掺量 (%) 。

正交试验因素与水平见表12。

2.1.2 正交试验设计

正交试验设计见表13。

2.2 试验配合比确定

根据前述各因素和水平, 统一采用0.35 (水∶胶凝材料=175∶500) 作为基准水灰比, 依据JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》分别设计计算出16个配合比, 然后在实验室进行试配试验和混凝土性能研究。配合比设计见表14。

3 混凝土力学性能试验研究

3.1 试验目的

依据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行试验。主要研究粉煤灰-人工砂混凝土的各龄期抗压强度和出机坍落度。

3.2 试验结果分析

采用正交方法, 以各龄期强度以及出机坍落度等为指标, 分析各因素与各水平的影响。

3.2.1 7 d强度指标

分别求出在各因素、各水平条件下7 d强度总和Sij、平均值Kij (i、j分别代表各因素和水平) 及极差R (由该列中K的最大值与最小值相减得到) , 结果见表15。

极差值反映了因素变化时试验指标变化的幅度, 极差越大, 说明该因素对指标的影响越大, 这个因素越重要。从表15可以看出, 对混凝土7 d强度来说, 掺合物的掺量和其中粉煤灰与矿渣的比例是主要的影响因素, 河砂与人工砂的比例、砂率、是否掺激发剂是次要的影响因素, 而灰源和外加剂的品种的影响最小。各因素之间由主到次的顺序依次是:掺合物掺量、掺合物中粉煤灰和矿渣的比例、河砂和人工砂的比例、是否掺激发剂、砂率、灰源、外加剂品种。

3.2.2 28 d强度指标

分别求出在各因素、各水平条件下28 d强度总和Sij、平均值Kij (i、j分别代表各因素和水平) 及极差R (由该列中K的最大值与最小值相减得到) , 结果见表16。

从表16可以看出, 对混凝土28 d强度来说, 掺合物的掺量和其中粉煤灰与矿渣的比例是主要的影响因素, 河砂与人工砂的比例、砂率、是否掺激发剂是次要的影响因素, 而灰源和外加剂的品种的影响是最小的。各因素之间由主到次的顺序依次是:掺合物掺量、掺合物中粉煤灰和矿渣的比例、砂率、河砂和人工砂的比例、是否掺激发剂、灰源、外加剂品种。

3.2.3 60 d强度指标

分别求出在各因素、各水平条件下60 d强度总和Sij、平均值Kij (i、j分别代表各因素和水平) 及极差R (由该列中K的最大值与最小值相减得到) , 结果见表17。

从表17可以看出, 对混凝土60 d强度来说, 掺合物的掺量是最主要的影响因素;掺合物中粉煤灰与矿渣的比例、砂率等影响较小;而掺激发剂的影响是最小的。各因素之间由主到次的顺序依次是:掺合物掺量、掺合物中粉煤灰和矿渣的比例、砂率、外加剂品种、河砂和人工砂的比例、灰源、是否掺激发剂。

3.2.4 180 d强度指标

分别求出在各因素、各水平条件下180 d强度总和Sij、平均值Kij (i、j分别代表各因素和水平) 及极差R (由该列中K的最大值与最小值相减得到) , 结果见表18。

从表18可以看出, 对混凝土180 d强度来说, 掺合物的掺量和其中粉煤灰和矿渣的比例是主要的影响因素;河砂与人工砂的比例、砂率、是否掺激发剂是次要的影响因素;而灰源和外加剂的品种的影响是最小的。各因素之间由主到次的顺序依次是:掺合物掺量、掺合物中粉煤灰和矿渣的比例、河砂和人工砂的比例、砂率、是否掺激发剂、外加剂品种、灰源。

以28 d强度指标分析为例, 把A、B、C、D因素的水平作为横坐标, 28 d强度指标作为纵坐标, 做出各因素与指标的关系图, 见图1~图4。

综合分析7d、28d、60d、180d强度指标正交分析表及各龄期强度随各因素的变化曲线图, 可以得出如下结论:

(1) 掺和物的掺量对混凝土各龄期强度的影响最为显著。掺合物的掺量不超过40%时, 不同掺合物掺量的混凝土各龄期的强度变化不大;当掺合物的掺量超过40%时, 各龄期的强度将受到影响;掺合物掺量为60%时, 各龄期的强度明显降低。所以, 混凝土配合比中掺合物掺量不宜超过40%。

(2) 掺合物中粉煤灰和矿渣的比例对混凝土强度的影响比较显著, 粉煤灰和矿渣复合双掺优于粉煤灰或矿渣单掺, 其掺量在50∶50效果最好。

(3) 天然河砂和人工砂比例对混凝土强度的影响不显著, 但其比例在50∶50时混凝土强度最高, 说明按此比例配制混凝土是合适的。

(4) 砂率对各龄期混凝土强度的影响不显著, 但砂率在39%时强度最高, 说明配制大流动性混凝土砂率在40%左右是适宜的。

(5) 灰源、外加剂品种对各龄期混凝土强度的影响不大, 同类产品均可使用。

4 结论

(1) 配制粉煤灰-人工砂混凝土时, 为了保证混凝土的性能, 混凝土原材料的各项性能指标应符合相关标准的规定。

(2) 混凝土正交试验所选择的各项因素中, 掺合物掺量、掺合物中粉煤灰和矿渣的比例、河砂和人工砂的比例是影响混凝土抗压强度的显著因素。

(3) 为了保证混凝土拌合物的和易性和混凝土的抗压强度, 配制混凝土时, 混凝土配合比中掺合物的掺量以40%左右为宜, 掺合物中粉煤灰∶矿渣的比例宜为1∶1, 河砂与人工砂的比例宜为1∶1, 砂率0.4左右, 拌制过程中可掺入适量激发剂。

综上所述, 在配制混凝土时合理使用粉煤灰和人工砂, 不但能节约能源, 而且对环境保护有着非常积极的作用, 同时还可以较好地改善混凝土的性能。是大力发展绿色混凝土的重要组成部分, 具有显著的社会和经济意义。

摘要：随着混凝土技术的发展, 粉煤灰作为配制混凝土的“第五组分”受到了更多的重视。而随着天然砂资源越来越少与建筑业的蓬勃发展的矛盾日益突出, 积极推广应用人工砂将成为混凝土技术发展的唯一的出路。对粉煤灰-人工砂混凝土的力学性能进行了研究, 认为, 在配制混凝土时合理使用粉煤灰和人工砂, 可以较好地改善混凝土的性能, 同时还可以节约资源及对环境保护有着积极的作用。

关键词：粉煤灰-人工砂混凝土,正交试验,力学性能

参考文献

[1]方开泰, 马长兴.正交与均匀试验设计[M].北京:科学出版社, 2001.

[2]李云雁, 胡传荣.试验设计与数据处理[M].北京:化学工业出版社, 2005.

[3]李志成, 李长永, 赵顺波.人工砂粉煤灰混凝土正交试验研究[J].华北水利水电学院学报, 2006, (27) 4:13-16.

[4]肖俊涛.正交试验设计法在混凝土强度试验中的应用[J].建筑技术开发, 2005, (32) 5:60-61.

[5]徐健, 蔡基伟, 王稷良, 等.人工砂与人工砂混凝土的研究现状[J].国外建材科技, 2004, (25) 3:20-24.

人工砂混凝土 篇11

随着混凝土技术的迅速发展, 现代混凝土对砂的技术要求则越来越高, 特别是高强度等级和高性能混凝土对骨料的要求很严, 但天然砂作为一种地方资源短时间内不可能再生和长距离运输, 随着基本建设的日益发展, 在我国不少地区出现天然砂资源逐步减少、甚至无天然砂的情况, 另外天然砂大多是集体、个体开采或经营, 而且很多天然砂根本不是生产厂家提供, 而是由个体分散挖掘, 经营者收购售出, 生产中基本无质量控制手段, 因此, 砂质量的控制全靠使用单位进场后的试验, 建筑用砂的质量责任几乎全落在使用者身上, 生产和经营者根本不承担责任, 或难以让他们承担责任, 这是非常不合理的。而且, 这种控制实际上非常被动和无奈, 代表性也很差, 由此导致了一些工程事故的发生。在经济利益的驱使下, 于是在很多地区都出现了乱采乱挖天然砂的情况, 毁田挖砂、砂的质量也越来越差, 颗粒级配不合理、含泥量严重超标, 并由此引发了不少工程事故, 影响了工程建设的进展。

近几年来, 随着建筑业的迅猛发展, 建筑工程对砂的技术要求越来越高, 特别是高强度等级和高性能混凝土对骨料的要求更严格, 能满足其要求的天然砂越来越少再加上运输成本的增加, 天然砂价格已达到60～70元/m3, 即使这样, 河砂的供应也难以满足生产的需要。如何解决当前所出现的天然砂匮乏问题, 成为摆在我们面前的课题。目前国内对代替砂材料研究较多的是人工砂, 人工砂是岩石经除土开采、机械破碎、筛分而成的, 公称粒径小于5.00mm的岩石颗粒。与天然砂相比具有料源丰富、质地坚硬、加工季节影响小、可全年均匀生产、粘结性能良好等优点。在各项物理指标上细度模数、表观密度、容重、空隙率、都与天然砂的物理性能相似, 是比较适宜的代替天然砂的材料。目前由碎石加工而成的人工砂的价格在40-45元/m3, 与天然砂相比差价约15元。使用人工砂代替一部分天然砂, 可降低成本, 提高企业的经济效益, 又提高了资源利用率, 形成综合效益, 更符合科学发展观和可持续发展的国策。

2 人工砂替代天然砂

目前, 机制人工砂在国内部分省市已开始应用, 济南地区各混凝土生产企业逐渐尝试开展应用性试验, 人工砂部分代替黄砂将是新材料发展趋势, 但是人工砂能否替代部分黄砂用于混凝土生产, 我通过筛分物理性能试验寻求结果, 人工砂与黄砂物理性能指标如表1。

从表中看出, 通过对黄砂与人工砂细度模数、容重、空隙率之间的数据对比, 人工砂的物理性能与黄砂相似, 是比较适宜的代砂材料。并且人工砂中有适量石粉存在, 弥补了天然砂配制和易性差的缺陷。同时, 它的掺入对完善混凝土小于75μm特细颗粒的级配 (天然砂基本没有) , 提高混凝土密实性很有益处, 实际上它可以起到粉煤灰的功效, 改善混凝土和易性、减少水泥用量或提高混凝土强度等。

并且在配合比试验过程中, 用人工砂替代部分天然砂对各强度等级混凝土进行试配, 试配结果从坍落度、和易性和28d强度均达到混凝土设计和施工要求, 使试验结果到达预期目的。

3 在工程中的应用

在2008年6月我们承接**钢铁厂连铸机工程施工任务, 采用卧虎山P.O32.5R级普通硅酸盐水泥;莱芜河砂, 堆积密度1460, 细度模数2.78;5～25mm的碎石;级配合理;济南科诺YNB-泵送剂;矿物掺和料a.粉煤灰:聊城Ⅱ级粉煤灰;b.矿粉:济南鲁新建材S95;c.人工砂:济南恒顺达采用郑州帮博科级有限公司SP系列自击破碎机生产的人工砂;共生产C30混凝土约计3000余m3, 混凝土工作性能良好, 混凝土实测强度指标均到达或超过设计要求。

并且根据材料特点, 我们还加大混凝土抽检频率, 及时跟踪各项指标, 并对混凝土坍落度、和易性、流动性、泌水性等作详细的记录, 对抽检的100次混凝土性能做统计表如下 (表2) 。

结论如下:在混凝土生产中, 用人工砂代替部分天然黄砂, 混凝土各项工艺性能均能满足施工要求, 可以应用于混凝土实际生产中。

4 效益计算

以C30混凝土为例计算采用人工砂代替部分黄砂后混凝土原材成本降低情况 (黄砂容重约计1450 kg/m3, 黄砂价格约68元/m3, 人工砂价格约47元/m3。) (表3) 。

作为混凝土生产中引入的又一种新材料, 我们对人工砂在混凝土生产中的应用进行了长期的有效的跟踪调查, 针对混凝土的各项工艺性能和混凝土的抗压强度进行数据统计和分析。结果表明, 混凝土生产中掺入人工砂后, 混凝土的各项性能指标均达到或超过普通混凝土, 完全满足设计和施工要求, 从而也证明我们所研制的机制人工砂在混凝土生产中的应用这一课题取得了成功。

直接经济效益如下。

从2008年6～10月, 我单位搅拌站共生产混凝土约150 000 m3, 平均降低成本约5.46元/m3。

共计降低成本:5.46元/m3×150 000 m3=81.9万元。

社会效益如下。

随着需求量的不断增加, 济南地区天然砂资源已相当匮乏, 乱开乱采、毁田挖砂、破坏河道的现象十分严重, 对河道及水库等造成极大的危害。引用人工砂来部分代替天然黄砂极大了减少了天然砂的开采和运输, 对保护环境, 节约资源有着积极和重要的意义, 也称为实现经济效益和社会效益双赢的必由之路。

摘要：本文介绍了机制人工砂的背景和现状, 分析天然砂与人工砂的物理特性, 并通过工程实例阐述使用人工砂良好的经济效益和社会效益。

关键词：机制人工砂,效益,预拌混凝土

参考文献

[1]郑少华, 姜奉华主编.试验设计与数据处理[M].北京:中国建材工业出版社, 2004.