水洗花岗岩机制砂在混凝土中的应用

2020-12-04 08:50高方介

广东建材 2020年11期

高方介

（科之杰新材料集团（海南）有限公司）

0 前言

近年来，我国基础设施建设日新月异，对建筑用砂的需求迅速增长，而天然河砂作为短时间内不可再生的地材资源越来越匮乏，加上天然河砂的无序开采，给环境和生态造成了严重的影响，因此，海南地区近期对天然河流的采砂也进行了严格的限制。随着天然河砂市场供应量不足和价格不断上涨带来的成本压力，机制砂作为细集料的推广和应用将是混疑土工程发展的主要方向，然而，生产优质机制砂对矿石、设备及生产管理都有着较高的要求。现在，海南地区许多混凝土生产企业自己购置设备生产机制砂，产品的性能指标与国家及行业标准的要求相差甚远，特别是亚甲蓝MB 值偏高，导致其对外加剂的适应性差，因此他们对机制砂进行了清洗。此类水洗机制砂细度模数大多在3.0～3.4 之间，水洗虽然减少了泥含量对外加剂的适应性影响，但由于细颗粒缺乏、颗粒级配不良、颗粒形状较差等原因，正常单独使用其配制的混凝土和易性不理想[1-3]。

本文通过取细度模数为3.2 的水洗花岗岩机制砂，搭配天然中砂或细砂来调整C30 泵送混凝土配合比，从而改善混凝土的工作性能，使水洗花岗岩机制砂在混凝土中得到最好的应用效果，达到为生产企业降本增效的目的。

1 试验原材料

1.1 水泥

海南华盛天涯P·O42.5 水泥，主要性能指标见表1。

表1 水泥的主要物理性能

1.2 粉煤灰

东方电厂Ⅱ级粉煤灰，细度为18%，需水量比为102%，烧失量为3%。

1.3 粗集料

儋州地区5mm～31.5mm 连续级配的花岗岩碎石，主要性能指标见表2。

表2 花岗岩碎石主要性能指标

1.4 细集料

马来西亚进口河砂，符合Ⅱ区的中砂，筛分级配分布及主要性能指标见表3、表4。

儋州地区细砂，筛分级配分布及主要性能指标见表5、表6。

儋州地区水洗花岗岩机制砂，筛分级配分布及主要性能指标见表7、表8。

1.5 外加剂

海南科之杰Point-400 高效减水剂，减水率为20%。

1.6 拌合水

拌合水为自来水。

表3 中砂筛分级配分布

表4 中砂主要性能指标

表5 细砂筛分级配分布

表6 细砂主要性能指标

表7 水洗花岗岩机制砂筛分级配分布

表8 水洗花岗岩机制砂主要性能指标

2 试验方法

混凝土力学性能按GB/T 50081－2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》进行，每个设置混凝土配合比分别做两组标准试块对比7d 和28d 抗压强度。

试验混凝土配合比以细度模数为2.8 中砂配制符合工作性能要求的C30 泵送混凝土为基准，在胶凝材料不变的情况下，通过用水洗花岗岩机制砂搭配中砂或搭配细砂，配制出与C30 基准混凝土相近和易性、抗压强度等工作性能良好的混凝土。

3 试验结果

3.1 中砂配制C30 泵送混凝土试验

细度模数为2.8 的中砂，配制符合要求的C30 泵送混凝土基准配合比、工作性能及力学性能见表9、表10。

3.2 水洗花岗岩机制砂和中砂配制C30 泵送混凝土试验

考虑水洗花岗岩机制砂与中砂的筛分级配分布和机制砂掺用量，按2 种比例配制的混合中砂（细度模数3.0)做实验对比，实验数据见表11～表13。

3.3 水洗花岗岩机制砂和细砂配制C30 泵送混凝土试验

考虑水洗花岗岩机制砂与细砂的筛分级配分布和机制砂掺用量，按2 种比例配制的混合中砂(细度模数2.7 和2.8)做实验对比，实验数据见表14～表16。

4 试验分析

由于机制砂表面粗糙，棱角多，颗粒级配差，配制混凝土粘性大，所以设计配合比时提高了一定的砂率，并且在不影响设计强度的情况下，适当提高了0.02 的水胶比，通过提升混凝土用水量来改善其工作性能[4]。

从以上实验数据得知：

⑴水洗花岗岩机制砂掺50%和中砂配制的2 号混合砂，其混凝土和易性差，不能满足工作性能要求。掺用比例为40%机制砂的1 号混合砂，混凝土工作性能良好，其和易性、抗压强度与基准混凝土相近，虽然水胶比增加了0.02，但混凝土28 天抗压强度37.6MPa 比基准强度38.1MPa 下降微小，可以达到设计强度的125%以上。

⑵水洗花岗岩机制砂掺70%和细砂配制的2 号混合砂，其工作性能不能满足要求，而掺60%机制砂的1号混合砂，其混凝土工作性能良好，并且流动性比基准混凝土略好，虽然混凝土28 天抗压强度36.3MPa 比基准强度38.1MPa 下降1.8MPa，但仍然能达到设计强度的120%以上。