关于机制砂混凝土体积稳定性的研究

夏吉涛 李子成 战启芳

（中铁二十一局集团有限公司1) 甘肃兰州 730000 石家庄铁路职业技术学院2) 河北石家庄 050041）

关于机制砂混凝土体积稳定性的研究

夏吉涛1)李子成2)战启芳2)

（中铁二十一局集团有限公司1)甘肃兰州 730000 石家庄铁路职业技术学院2)河北石家庄 050041）

研究几种不同的机制砂对混凝土体积稳定性的影响。结果表明：机制砂中的石粉增加混凝土的早期开裂倾向，要加强早期养护；机制砂对于混凝土的干缩具有正负效应：当石粉含量较小时，负效应占优势，干缩率随石粉含量的增加而增大；当石粉含量超过一定值时，正效应占优势，干缩率随石粉含量的增加有减小趋势。

机制砂 混凝土 体积稳定性

1 引言

水泥混凝土是工程中应用最广泛的材料之一，其中混凝土的细骨料多数采用天然砂。随着我国基础建设的发展，天然砂的消耗量急剧增加，造成天然砂资源日益紧缺。因此，人们正尝试着采用机制砂代替天然砂。机制砂就是经除土处理，由机械破碎、筛分制成，粒径小于4.75 mm的岩石、矿山尾矿或工业废渣颗粒，但不包括软质岩、风化的颗粒，俗称人工砂。机制砂与天然砂的最大区别是有一定量的石粉。近年来国内外研究人员对机制砂的研究主要集中在机制砂在砂浆中的应用[2]以及机制砂对混凝土和易性和力学性能等方面的影响。但关于机制砂对混凝土体积稳定性的报道尚不多见。鉴于此本研究针对几种不同的机制砂对混凝土体积稳定性进行了初步探索。

2 实验

2.1 原材料

水泥：鼎鑫P·O42.5 级水泥。

机制砂：石灰岩机制砂，其各项指标见表1。

减水剂：聚羧酸高效减水剂（减水率30 %）。

2.2 试验方法

机制砂混凝土的收缩试验和早期抗裂试验参照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行。

机制砂混凝土的早期开裂试验采用尺寸为800 mm×600 mm×100 mm的平面薄型板试件，试验温度（20±2）oC，相对湿度为（60±5）%。收缩试验采用接触法测定无约束和规定的温湿度条件下硬化混凝土试件的变形情况，样品尺寸100 mm×100 mm×515 mm的棱柱体试件。

表1 细集料的性能参数

3 试验结果与分析

3.1 机制砂混凝土的早期抗裂性

机制砂混凝土的早期抗裂试验是在试件成型30 min后，用风扇使试件表面中心正上方100 mm处风速为（5±0.5）m/s，在（24±0.5）h测量裂缝尺寸并计算单位面积的总开裂面积。结果由表2示出，可见机制砂中随着石粉含量的增加单位面积的总开裂面积增大，但石粉含量不超过11.3 %时，开裂面积增大幅度不大，当石粉含量达到18.5 %时开裂面积迅速增加。这是因为随着石粉含量的增加，集料比表面积增大，总浆体数量增多，增加了出现开裂的倾向。因此，对于机制砂混凝土一定要做好早期养护，防止混凝土表面失水过快，才能减少开裂。

表2 机制砂混凝土早期抗裂试验数据

3.2 机制砂混凝土的收缩性

机制砂混凝土的干缩试验数据如表3所示。由数据可见，随着龄期的增长干缩率早期增加明显，后期略微增加。另外，相同龄期下随着石粉含量的增加，干缩率呈现出总体增大的趋势，但当石粉含量超过11.3 %时，干缩率又有所减小。

机制砂对于干缩率有正负两方面效应。正效应：机制砂中粒径很小的石粉起微集料填充作用，使混凝土孔隙率降低，结构密实度增加，抑制其干燥收缩。负效应：机制砂比表面积增大，浆体数量增多，增大了混凝土的收缩。当石粉含量较小时，负效应占优势，干缩率随石粉含量的增加而增大；当石粉含量超过一定值时，正效应占优势，干缩率随石粉含量的增加而减小。

表3 机制砂混凝土的干缩试验数据

4 结论

（1）由于机制砂中含有石粉，增加了混凝土的早期开裂倾向，所以机制砂混凝土要加强早期养护，才能减少开裂。

（2）机制砂对于混凝土的干缩具有正负效应，当石粉含量较小时，负效应占优势，干缩率随石粉含量的增加而增大；当石粉含量超过一定值时，正效应占优势，干缩率随石粉含量的增加而减小。

[1]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):20～21

[2]王雨利,刘素霞,王卫东,等.机制砂砂浆干缩性能的研究[J].材料导报B:研究篇.2011,25(9):113～116

[3]郜进良,余川,李固华.机制砂特性对混凝土和易性影响的试验研究[J].公路.2011,12:155～158

[4]于敬海,董斌.机制砂高性能混凝土物理力学性能的试验研究[J].山西建筑.2009,35(10):148～149

[5]艾长发,彭浩,胡超,等.机制砂级配对混凝土性能的影响规律与作用效应[J].混凝土.2013,1:73～76

Volume Stability of Manufactured Sand Concrete

XIA Ji-tao1)LI Zi-cheng2)ZHAN Qi-fang2)
（China Railway 21st Bureau Group Co., Ltd.1)Lanzhou Gansu 730000 Shijiazhuang Institute of Railway Technology2)Shijiazhuang Hebei 050041 China）

The effects of several manufactured sands on volume stability of concrete were researched. The results show that, the tendency of early cracking of concrete is increased with the increasing of limestone powder. Early conservation is strengthened to prevent cracking. There are positive and negative effects on concrete with manufactured sand. Negative effect is dominated with less limestone powder. Positive effect is dominated with excessive limestone powder.

manufactured sand concrete volume stability

A

1673-1816(2014)04-0014-03

2014-10-11

夏吉涛（1965-），男，汉，山东荣成人，副总工程师，研究方向机制砂混凝土的工程应用。

课题基金：中铁二十一局集团有限公司横向课题。