机制砂在C35 大体积混凝土配合比中的应用

钟志清

厦门百城建材有限公司，福建 厦门 361000

厦门某污水处理厂底板设计使用C35 混凝土，底板厚度1.0～1.3m，属于大体积混凝土。混凝土的水化反应过程会产生大量水化热，而本工程底板的截面尺寸较大，处于混凝土底板中间的水化热不易散发，导致底板的表面与内部有较大的温差，并产生温度应力，一旦温度应力过大，将会导致底板表面产生温度裂缝，这些裂缝会影响混凝土结构的力学强度和抗渗性能。

由于工程所需混凝土的数量较大，厦门混凝土用河砂资源紧张，无法保证工程所需混凝土的顺利供应，因此本工程在C35大体积底板混凝土配合比中混合使用机制砂与河砂，并通过试配调整混合砂的比例，配制出工作性能、力学性能、耐久性能满足要求的混凝土。

1 原材料性能指标

水泥：P・O42.5 级水泥，标准稠度用水量26.6%，28d 抗压强度48.6MPa。

粉煤灰：II 级粉煤灰，细度21.1%，活性指数89.6%。

矿渣粉：S95 级磨细矿渣，流动度比104%，28d 活性指数99%。

减水剂：聚羧酸缓凝高效减水剂，减水率25%，7d 抗压强度比148%，28d 抗压强度比140%。

粗骨料：使用5～25mm 连续级配碎石。

细集料：河砂，细度模数2.4。机制砂，细度模数3.0。

2 配合比设计

根据施工图纸设计，底板混凝土的强度等级为C35，抗渗等级P8，胶凝材料控制在320～340kg/m3，试配混凝土的60d抗压强度≥43.2MPa，混凝土塌落度（160±20）mm，一小时塌落度损失<20mm；混凝土为泵送施工，要求混凝土流动性及和易性良好。

由于混凝土构件属于大体积混凝土，为降低水化热，减少裂缝产生，本次混凝土配合比设计采用大掺量矿物掺和料及缓凝高效减水剂，降低水泥用量，以达到降低水泥的水化热和水化速率，从而减小混凝土内外温差。为保证混凝土的流动性及和易性，最初配合比设计方案采用优质河砂作为细骨料，由于厦门地区的河砂资源紧张，且底板混凝土的需求量大，仅用河砂无法满足混凝土的供应需求，因此最终采用河砂与机制砂混合使用配制混凝土，并通过试配来确定两种砂的合理比例［1］。

3 混凝土试配及试配结果分析

3.1 混凝土试配

本次试验过程依据JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》进行，试验采用不同比例的机制砂与河砂混合进行试配，并成型150mm×150mm×150mm的立方体试件，进行标准养护后测试混凝土的抗压强度，以此研究机制砂对C35 大体积混凝土拌合物性能和抗压强度的影响。

试配采用0.45 的水胶比，复合使用粉煤灰和矿粉作为掺和料，粉煤灰掺量20%，矿粉掺量15%，机制砂比例按照0%、20%、40%、60%、80%、100%的比例递增，保持用水量不变，调整减水剂比例，使混凝土塌落度保持在（160±20）mm。混凝土配合比数据见表1。

表1 底板C35 大体积混凝土配合比

3.2 试配结果

3.2.1 混凝土拌合物性能及分析

由表2 可知，A～F 组的塌落度为155～170mm，1h 后塌落度为130～165mm，拌合物密度为2330～2350kg/m3，其中A～D组的混凝土拌合物和易性好，满足施工要求；E、F 组混凝土拌合物和易性一般，相比A～D 组的流动性略差。随着机制砂比例的增加，为了保持塌落度，减水剂使用比例也相应增加了，即使增加了减水剂，混凝土拌合物的塌落度也随着机制砂比例的增加而出现减小的趋势。这是由于在机制砂表面粗糙，增大了机制砂的表面积，因此混凝土的用水量相应的增加了，且机制砂含有石粉，石粉也会吸附减水剂和拌合水。虽然在试配过程中不同机制砂比例的混凝土塌落度均能达到（160±20）mm，但是由于机制砂本身粒型及石粉含量高的原因，造成E、F 组混凝土的粘性大，塌落度损失也相应较大［2］。

3.2.2 混凝土试件抗压强度及分析

由表2 可以看出6 组配合比的60d 抗压强度均能满足设计要求，当不使用机制砂时，混凝土试件的28d、60d 抗压强度均为最高，而随着机制砂的比例增加，混凝土抗压强度呈现先减小后增大的趋势，而机制砂比例超过60%后，混凝土强度逐渐下降。虽然纯河砂的混凝土抗压强度高于机制砂比例60%的混凝土，但是由于河砂资源的限制，以及混凝土成本方面考虑，最终确定C35 大体积混凝土的机制砂最佳比例为60%。

表2 混凝土性能试验结果

4 混合砂大体积混凝土底板的应用

本工程的底板混凝土在施工前经过充分的混凝土配合比设计工作和技术交底，且后期的构件施工及养护工作严格按照要求执行，混凝土的各项指标均满足工程要求，圆满完成了整个大体积混凝土底板的浇筑，获得了施工单位的好评，也积累了相关的经验。

5 结束语

近几年，因为环境保护等方面的政策，天然河砂的开采量越来越少，机制砂逐渐成为混凝土细骨料的主力，合理使用机制砂也可以配制出满足设计要求的混凝土。但是由于机制砂与河砂差异较大，在使用机制砂时要充分考虑到机制砂的特殊性能：

（1）机制砂的表面较河砂粗糙，石粉含量也较高，会造成混凝土拌合物的和易性明显下降，掺加机制砂的混凝土在塌落度损失及和易性方面差于纯河砂混凝土。

（2）机制砂对混凝土的抗压强度有明显的影响，这是由于机制砂的针片状颗粒、粗糙粒型及石粉含量等方面造成的。因此在混凝土配合比设计时，应通过实验来确定机制砂的最佳比例。