粗骨料級配對機(jī)制砂混凝土性能的影響

1、粗骨料級配對機(jī)制砂混凝土性能的影響0.引言水泥混凝土是一種由硬化水泥漿體，砂及粗骨料組成的復(fù)合材料。目前，砂主要分為天然砂和機(jī)制砂。近年來隨著天然砂資源的過度開采和社會對生態(tài)環(huán)境的重視，天然砂逐漸被機(jī)制砂替代。然而，機(jī)制砂通常具有粒型較差、石粉含量高、顆粒級配不連續(xù)等缺點，因此利用機(jī)制砂配制的混凝土容易產(chǎn)生泌水、離析等不良現(xiàn)象，進(jìn)而影響混凝土的力學(xué)性能及耐久性。在實際生產(chǎn)中，機(jī)制砂的顆粒形狀、粒徑、顆粒級配及堅固性等性能都難以改變。在水泥混凝土中，粗骨料約占混凝土體積的40%50%，粗骨料的力學(xué)性能、堆積密度及表面形狀等直接影響混凝土的力學(xué)性能及耐久性。因此，可以通過設(shè)計混凝土中的粗骨料級配，

2、使粗骨料與機(jī)制砂實現(xiàn)顆粒的連續(xù)級配，提高機(jī)制砂混凝土的工作性及力學(xué)性能，進(jìn)而推廣機(jī)制砂混凝土的實際工程應(yīng)用。本文在機(jī)制砂混凝土的抗壓強(qiáng)度滿足C40強(qiáng)度等級的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化粗骨料級配，研究粗骨料級配對混凝土的坍落度、擴(kuò)展度和抗壓強(qiáng)度的影響，提出最佳粗骨料級配，技術(shù)路線簡單、易實現(xiàn)，并為機(jī)制砂混凝土的實際生產(chǎn)提供參考。1原材料及試驗方法1.1原材料（1）水泥重慶富皇水泥有限公司生產(chǎn)的PO42.5水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為28.5%，比表面積為30260cm2/g，初凝時間為160min，終凝時間為215min，化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。（2）粉煤灰貴州明川粉煤灰有限公司生產(chǎn)的II級粉煤灰，45m方孔篩

3、篩余量為29.9%，其化學(xué)成分分析見表1。（3）機(jī)制砂貴州秀印五分部2號砂石料場生產(chǎn)的機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)為2.9，含泥量小于1%，亞甲藍(lán)值為0.8g/kg，石粉含量為8.8%，壓碎指標(biāo)值為20%，機(jī)制砂的篩分曲線見圖1。由圖1可知，所生產(chǎn)的機(jī)制砂符合貴州地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)（DB240162010）I區(qū)砂的要求。（4）粗骨料貴州秀印五分部2號沙石料場生產(chǎn)的525mm粗骨料，含泥量為0.5%，針、片狀顆粒含量為3.5%，壓碎值為18.8%，堆積密度為1520kg/m3，表觀密度為2706kg/m3。（5）減水劑廣東紅墻新材料股份有限公司生產(chǎn)的CSP-10聚羧酸高性能減水劑，含固量為20%2%，減水率為28%。

4、1.2試驗方法根據(jù)JGJ552011普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程設(shè)計抗壓強(qiáng)度滿足C40等級要求的機(jī)制砂混凝土，得出配合比如表2。粗骨料空隙率測試按照J(rèn)TGE422005公路工程集料試驗規(guī)程進(jìn)行；新拌混凝土工作性能按照GB/T500802016普通混凝土拌和物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試；抗壓強(qiáng)度測試按照GB/T50081普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。注：表中外加用量為：3.72實驗結(jié)果與分析在粗骨料連續(xù)級配的條件下，設(shè)計不同的粗骨料級配，其結(jié)果見表3。2.1粗骨料的空隙率在連續(xù)級配顆粒中，粒徑相對較大的顆粒首先占據(jù)一定的體積空間，粒徑相對較小的顆粒填充于大骨料之間的空隙中。良好的骨料級配具有較低

5、的空隙率，可以降低混凝土中水泥的用量，提高混凝土的體積穩(wěn)定性。粗骨料級配對空隙率與堆積密度的影響如圖2所示。由圖2可以看出，當(dāng)510mm粒徑的粗骨料含量為5%時，隨著1016mm粒徑的粗骨料含量的增加，粗骨料的堆積密度增大，空隙率逐漸減小。當(dāng)510mm粒徑的粗骨料含量相同時，A組空隙率B組空隙率C組空隙率，C組堆積密度為1535kg/m3，空隙率為43.3%。此外，當(dāng)1016mm粒徑的粗骨料含量為45%時，隨著510mm粒徑的粗骨料含量的增加，粗骨料的空隙率先減小再增大。當(dāng)510mm粒徑含量為10%、1016mm粒徑含量為45%、1625mm粒徑含量為45%時，粗骨料堆積密度最大，空隙率最低，

6、即E組的空隙率為42.5%，表觀密度為1555kg/m3。2.2機(jī)制砂混凝土的工作性機(jī)制砂顆粒通常表面粗糙、棱角多，且級配不良，在配制混凝土?xí)r，導(dǎo)致用水量相對較大，容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象，因此機(jī)制砂混凝土的工作性通常較差。粗骨料級配對機(jī)制砂混凝土的坍落度及擴(kuò)展度的影響見圖3，4。由圖3可以看出，粗骨料級配對機(jī)制砂混凝土的坍落度及擴(kuò)展度具有顯著的影響。當(dāng)510mm粒徑的粗骨料含量為5%時，隨著1016mm粒徑的粗骨料含量的增加，混凝土的坍落度和擴(kuò)展度都增大；當(dāng)510mm粒徑的粗骨料含量為10%時，E組的工作性最佳，擴(kuò)展度為410mm，坍落度為200mm；當(dāng)1016mm粒徑的粗骨料含量為45%時，機(jī)制砂

7、混凝土的坍落度均大于其他幾組；當(dāng)1620mm粒徑的粗骨料含量為70%時，混凝土的坍落度及擴(kuò)展度均最低。這說明粗骨料的緊密堆積程度會顯著影響機(jī)制砂混凝土的工作性，其擬合關(guān)系如圖4。從圖4可以看出，粗骨料空隙率與機(jī)制砂混凝土的坍落度及流動度具有顯著的線性關(guān)系，說明粗骨料的緊密堆積能改善混凝土的工作性。這主要是由于混凝土粗骨料提供骨架作用，漿體包裹骨料的表面并填充空隙中，混凝土的工作性主要是由骨料表面包裹的漿體提供，粗骨料實現(xiàn)緊密堆積，可以減小填充空隙的漿體用量，包裹在骨料表面的漿體增多，因此骨料間滑動摩擦力降低，顆粒間相對容易滑動，工作性得到改善。2.3 機(jī)制砂混凝土的抗壓強(qiáng)度混凝土是一種由硬化水

8、泥石和骨料組成的兩相復(fù)合材料，骨料約占混凝土體積的60%70%。在混凝土中，粗骨料主要提供了骨架作用，其緊密堆積程度顯著影響混凝土的力學(xué)性能，圖5為粗骨料級配對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。從圖5可以看出不同粗骨料級配的混凝土各齡期強(qiáng)度差異均較大，當(dāng)粗骨料空隙率最小時，即E組的機(jī)制砂混凝土的抗壓強(qiáng)度最高，3d，7d，28d，90d抗壓強(qiáng)度分別為30.7，35.6，45.6，51.2 MPa。由圖2可知A組堆積密度最低，空隙率最大，粗骨料級配最差。相比A組，E組機(jī)制砂混凝土3d抗壓強(qiáng)度提高14.6%，7d抗壓強(qiáng)度提高10.9%，28d抗壓強(qiáng)度提高10.9%，90d抗壓強(qiáng)度提高20.4%，說明粗骨料級配對

9、混凝土抗壓強(qiáng)度影響較大，特別是后期抗壓強(qiáng)度（90d）。主要原因是混凝土抗壓強(qiáng)度受硬化水泥漿體與骨料性能兩方面影響。水泥早期水化時，硬化漿體數(shù)量較少，不能有效地填充混凝土的空隙，此時抗壓強(qiáng)度是由骨料提供；水泥水化后期，水化速率降低，硬化漿體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定形成，混凝土的抗壓強(qiáng)度主要受骨料和硬化漿體兩個因素影響，水化產(chǎn)物逐漸填充空隙中，進(jìn)一步提高了骨料的緊密堆積程度，因此抗壓強(qiáng)度得到顯著提高。3 結(jié)語（1）粗骨料的級配顯著影響其空隙率及堆積密度，當(dāng)粗骨料中510mm粒徑的粗骨料含量為10%、1016mm粒徑的粗骨料含量為45%、1625mm粒徑的粗骨料含量為45%時，粗骨料的緊密堆積程度最大，其表觀密度為

10、1555 kg/m3，空隙率為42.5%。（2）當(dāng)1016mm粒徑的粗骨料含量為45%時，510mm粒徑的粗骨料含量為515%，1620mm粒徑的粗骨料含量為40%50%，機(jī)制砂混凝土的坍落度為190200mm、擴(kuò)展度在395410mm。（3）優(yōu)化粗骨料級配，可以降低骨料堆積的空隙率，改善機(jī)制砂混凝土的坍落度及擴(kuò)展度。當(dāng)粗骨料堆積的空隙率最低時，機(jī)制砂混凝土坍落度可達(dá)200mm、擴(kuò)展度可達(dá)410mm。（4）降低粗骨料的空隙率，可以提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)粗骨料空隙率最小時，機(jī)制砂混凝土抗壓強(qiáng)度最高，其3d、7d、28d和90d抗壓強(qiáng)度分別為30.7，35.6，45.6和51.2MPa，抗壓強(qiáng)度

11、滿足C40等級要求。質(zhì)量保證措施一具體質(zhì)量目標(biāo)本合同段質(zhì)量確保一次性驗收合格率100%，不允許出現(xiàn)不合格工程，堅決杜絕不合格項目，不論是自檢，還是業(yè)主監(jiān)理的中檢、抽檢、終檢，隨機(jī)檢查都達(dá)到100%的合格率，率取良好的信譽。二質(zhì)量控制機(jī)構(gòu)和創(chuàng)優(yōu)規(guī)劃質(zhì)量管理領(lǐng)導(dǎo)小組是整個工程質(zhì)量管理的最高領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，由項目經(jīng)理、項目技術(shù)負(fù)責(zé)人、質(zhì)檢員、專業(yè)工長組成，制定整個工程質(zhì)量控制計劃、方針、措施。公司技術(shù)質(zhì)量科直接介入抓現(xiàn)場質(zhì)量管理。施工隊所屬各施工班組根據(jù)自己的創(chuàng)優(yōu)任務(wù)，擬定項目工程具體的分項實施計劃，責(zé)任到人，嚴(yán)格要求，全員全過程質(zhì)量控制。三強(qiáng)化質(zhì)量意識，健全規(guī)章制度1建立施工組織設(shè)計審批制度(1)施工組

12、織設(shè)計必須由公司技術(shù)質(zhì)量科編制，經(jīng)營科、安全科、材料科科長會簽，總工程師審核，再報監(jiān)理工程師與業(yè)主代表審閱。(2)施工組織設(shè)計必須在工程實施前15天報監(jiān)理工程師和業(yè)主工程部。(3)施工組織設(shè)計必須經(jīng)各級審批并最后由監(jiān)理工程師審批后，并且按審批意見進(jìn)行修改完善，方可進(jìn)行施工。2技術(shù)復(fù)核、隱蔽工程驗收制度(1)技術(shù)復(fù)核應(yīng)在施工組織設(shè)計中編制技術(shù)復(fù)核計劃，明確復(fù)核內(nèi)容、部位、復(fù)核人員及復(fù)核方法。(2)技術(shù)復(fù)核結(jié)果應(yīng)填寫分部分項工程技術(shù)復(fù)核記錄，作為施工技術(shù)數(shù)據(jù)歸檔。(3)凡分項工程的施工結(jié)果被后道施工所覆蓋，均應(yīng)進(jìn)行隱蔽工程驗收。隱蔽驗收的結(jié)果必須填寫隱蔽工程驗收記錄。3技術(shù)、質(zhì)量交底制度技術(shù)、質(zhì)量

13、的交底工作是施工過程基礎(chǔ)管理中一項不可缺少的重要工作內(nèi)容，交底必須采用書面簽證確認(rèn)形式，具體可分為以下幾方面：(1)項目經(jīng)理必須組織項目部全體人員對圖紙進(jìn)行認(rèn)真學(xué)習(xí)，并同設(shè)計代表聯(lián)系進(jìn)行設(shè)計交底。(2)施工組織設(shè)計編制完畢并送業(yè)主和總監(jiān)審批確認(rèn)后，由項目經(jīng)理牽頭，項目技術(shù)負(fù)責(zé)人組織全體人員認(rèn)真學(xué)習(xí)施工方案，并進(jìn)行技術(shù)、質(zhì)量、安全書面交底，列出關(guān)鍵分部工程和施工要點。(3)本著誰負(fù)責(zé)施工誰負(fù)責(zé)質(zhì)量、安全工作的原則，施工員、安全員在安排施工任務(wù)同時，必須對施工班組進(jìn)行書面技術(shù)質(zhì)量、安全交底，必須做到交底不明確不上崗，不簽證不上崗。4三級驗收及分部分項質(zhì)量評定制度(1)分項工程施工過程中，質(zhì)量檢查員

14、必須督促班組做好自檢工作，確保當(dāng)天問題當(dāng)天整改完畢。(2)分項工程施工完畢后，質(zhì)量檢查員必須及時組織班組進(jìn)行分項工程質(zhì)量評定工作，并填寫分項工程質(zhì)量評定表交技術(shù)負(fù)責(zé)人確認(rèn)，最終評定由公司的技術(shù)質(zhì)量科專職質(zhì)量員檢定。(3)項目經(jīng)理部每月組織一次班組之間的質(zhì)量互檢，并進(jìn)行質(zhì)量講評。(4)公司的技術(shù)質(zhì)量科對每個分項進(jìn)行不定期抽樣檢查，發(fā)現(xiàn)問題以書面形式發(fā)出限期整改指令單，項目質(zhì)量檢查員負(fù)責(zé)在指定期限內(nèi)將整改情況以書面形式反饋到公司的技術(shù)質(zhì)量科。5現(xiàn)場材料質(zhì)量管理(1)嚴(yán)格控制外加工、采購材料的質(zhì)量。各種地方材料、外購材料到現(xiàn)場后必須由項目質(zhì)量檢查員和材料員進(jìn)行抽樣檢查，發(fā)現(xiàn)問題立即與供貨商聯(lián)系，直到

15、退貨。(2)搞好原材料二次復(fù)試取樣、送樣工作。水泥必須取樣進(jìn)行物理試驗；其它原材料也必須取樣進(jìn)行試驗，有效期超過三個月的水泥必須重新取樣進(jìn)行物理試驗，合格后方可使用。6計量器具管理(1)公司的技術(shù)質(zhì)量科負(fù)責(zé)所有計量器材的鑒定、督促及管理工作。(2)現(xiàn)場計量管理器具必須確定專人保管、專人使用。他人不得隨意動用，以免造成人為的損壞。(3)損壞的計量器必須及時申報修理調(diào)換，不得帶病工作。(4)計量器具要定期進(jìn)行校對、鑒定；嚴(yán)禁使用未經(jīng)核對過的量具。7工程質(zhì)量獎罰制度(1)遵循“誰施工、誰負(fù)責(zé)”的原則，對各施工管理人員，班組進(jìn)行全面質(zhì)量管理和追蹤管理。(2)凡各班組、施工管理人員在施工過程中違反操作規(guī)程，不按圖施工，屢教不改或發(fā)生了質(zhì)量問題，項目部有權(quán)對其進(jìn)行處罰，處罰形式為整改停工，罰款直至趕出本工地。(3)凡各班組、施工管理人員在施工過程中，按圖施工，質(zhì)量優(yōu)良且達(dá)到優(yōu)質(zhì)，項目部對其進(jìn)行獎勵，獎勵形式為表揚、表彰、獎金。(4)項