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机制砂如何配制C20、C30、C50混凝土?

2020-11-17 13:25| 发布者:admin| 查看:19| 评论:0

摘要:石粉的作用长期以来,由于石粉和泥都是砂中粒径小于0.075mm的颗粒,在没有引入亚甲蓝试验方法以前,缺乏鉴定的依据。一般认为石粉是对商品混凝土有害的,因为缺乏科学的了解,人们都以为石粉不能加以利用。有的地方 ...

石粉的作用长期以来,由于石粉和泥都是砂中粒径小于0.075mm的颗粒,在没有引入亚甲蓝试验方法以前,缺乏鉴定的依据。

一般认为石粉是对商品混凝土有害的,因为缺乏科学的了解,人们都以为石粉不能加以利用。

有的地方甚至不惜浪费时间、精力和钱财,想尽办法来除去砂中的石粉。其实,许多的国内外专家都认为,商品混凝土中加入适当的石粉是有好处的。

石粉的作用


01水化作用

有研究表明,水化早期形成的钙矾石会在后期向单硫型硫铝酸钙转化,这会降低水泥石的强度,但是加入含有碳酸钙的石粉,就可以有效解决这个问题;另外,石粉是以碳酸钙为主的,而碳酸钙可以和C3A发生水化反应,形成水化碳铝酸钙,从而提高了商品混凝土的强度。

02填充作用

石粉可以填充商品混凝土中的空隙,充当商品混凝土的填料,以此增加商品混凝土的密实度,从而起到惰性掺合料的作用。

对于胶凝材料用量少、拌合物性能差的特点,只要使用中、低强度等级的机制砂商品混凝土,就可以得到有效的弥补。

《山砂商品混凝土技术规程》DBJ52-016-2010中对C50~C55强度等级的山砂商品混凝土(砂率37%~45%),提出石粉不能超过7%,这是因为石粉含量和胶凝材料的总量(商品混凝土的细粉含量)不能超过550kg/m3。(注:山砂属于机制砂的一种,《山砂商品混凝土技术规程》DBJ52-016-2010中特指公称粒径小于5.00mm的,碳酸盐类岩石经除土开采、机械破碎、筛分而成的岩石颗粒。)

03保水增稠功能



机制商品混凝土中有石粉,可以降低商品混凝土拌合物离析和泌水的风险。因为石粉可以吸收商品混凝土中的用水,无形中增加了商品混凝土的单方用水量,所以石粉含量越高,商品混凝土的粘度就越大;

另外,加入石粉也可以减少商品混凝土的收缩,补偿商品混凝土后期水化用水,因为,即使商品混凝土硬化了,以前被石粉吸收的水分也会渐渐释放。

石粉含量应该适量。机制砂中石粉的主要成份为碳酸钙,但水化作用并不是无限的,也要受限于水泥的成份。

如果石粉含量过高,不利于集料与水泥石的粘结,因为水泥石中或界面过渡区会出现游离态的石粉,从而降低商品混凝土性能。

另外,石粉含量超过一定限值后,不利于商品混凝土的耐久性能,因为单方石粉承担的保水量明显减少,干缩明显变大。

综合各种研究,一般C50以下商品混凝土石粉含量应控制在10%~15%,而C50以上商品混凝土石粉含量应该不超过10%。

配合比设计

01单方用水量


河砂由于自身的特性,颗粒比较光滑,自身的内摩擦力小,在商品混凝土中颗粒间绞合力较小,对水的需求量相对机制砂相对较小。

机制砂如何配制C20、C30、C50混凝土?

而机制砂表面粗糙,棱角多,造成在商品混凝土中颗粒间绞合力较大。由于机制砂泵送商品混凝土黏度较河砂商品混凝土大,施工坍落度一般保持在180~220mm,其单方用水量一般在175~185kg/m3左右,这与河砂商品混凝土较低的用水量是截然不同的。

在相同的坍落度时,如使用较低的用水量,必然导致外加剂超掺,从而导致机制砂商品混凝土流动性大,但粘性大,泵送性差,经常出现施工现场上加水来降低粘度,导致预拌商品混凝土的质量无法保证。

因而,做机制砂配合比设计时,不能过度的追求使用外加剂降低机制砂商品混凝土的单方用水量,机制砂商品混凝土单方用水量应设计的比河砂商品混凝土略大。

02砂率

一般而言,为提高产能,生产出的机制砂多为中粗砂,砂的细度模数一般在2.6~3.6,1.18mm以上的颗粒较多,较差的机制砂1.18mm以上的颗粒占到了50%~70%,砂中0.315mm的组分在8%~13%波动。

我国多数工程实践表明,采用中砂适宜泵送,砂中通过0.315mm筛孔的数量对商品混凝土可泵性影响很大。

日本泵送商品混凝土规程规定为10%~30%,美国商品混凝土协会推荐的细骨料级配曲线建议为20%;国内工程实践亦证明,此值过低输送管易堵塞。上海、北京、广州等地泵送商品混凝土施工经验表明,此值都在15%以上。

JGJ/T10-95《商品混凝土泵送技术规程》规定,细骨料应符合《普通商品混凝土用砂质量标准及检验方法》规定,通过0.315mm筛孔的砂不应少于15%,有良好的连续粒级。

但一般的砂场生产出的机制砂0.315mm略显不足,同时1.18mm以上的偏多,这对配制泵送的机制砂商品混凝土带来了一定的难题。

一般通常采用的方法是适当提高砂率,增加0.315mm的颗粒的数量,以保证机制砂商品混凝土的可泵性。

然而,现在配制机制砂泵送商品混凝土也存在一个误区,认为砂率越大越好施工,C15~C30低标号商品混凝土砂率都已经达到了惊人的60%~70%。

应该选择适宜的砂率,在做机制砂商品混凝土配合比设计时,如果砂率过大,虽然保住了工作性,但新拌商品混凝土的早期收缩就增加了,容易出现塑性开裂等问题,在夏季温度比较高的时候表现的更为明显。

通常为保证机制砂商品混凝土的可泵性,同时保证配制商品混凝土的经济性,配制机制砂泵送商品混凝土一般要比河砂商品混凝土高5%~10%的砂率。

细度模数与流动性

对于各强度等级的混凝土,随着机制砂细度模数的减小,含粉量的增加,混凝土外加剂掺量显著增加,拌合物的坍落度、坍落扩展度均降低。

理论上说,在胶凝材料用量和砂率不变的情况下,机制砂的细度模数减小,含粉量增加,则新拌混凝土的流动性下降,黏度增大,混凝土的强度降低。

其原因是微细颗粒越多,表面积越大,随着含粉量的增加,包裹粉体所需的水量增加,导致在固定用水量的条件下混凝土的黏滞性增加,从而混凝土的流动性降低。

对于C20


对于C20混凝土,采用细度模数大的机制砂配制的混凝土包裹性很差,浆体的黏度低,同时对外加剂的掺量非常敏感,外加剂稍过量混凝土便离析扒底。

含粉量低的机制砂配制的混凝土包裹性一般,浆体黏度适中,对外加剂掺量不敏感。

因此,从拌合物的和易性来评估,C20混凝土宜采用细度模数小、含粉量高的A机制砂配制,这样包裹性良好,流动性不差,浆体会稍黏。

对于C50


对于C50混凝土,由于胶凝材料用量大,采用含粉量高,亚甲蓝值大的机制砂,会导致细粉对外加剂的吸附量相应增大,尽管外加剂掺量高达4.32%,初始坍落度仅210mm,且1h后坍落度和扩展度均损失很大

因此对于高强度等级混凝土,应选用细度模数较大、含粉量低、亚甲蓝值小的机制砂配制。

关于用机制砂配制的力学结论

采用细度模数为2.5、含粉量为23%、亚甲蓝值为4.2的A机制砂配制的C20混凝土强度比细度模数为3.2,含粉量为12%、亚甲蓝值为0.8的B机制砂配制的C20混凝土28d强度高16.9%。

分析其原因主要是C20混凝土胶凝材料用量较低,当细骨料的细度模数较大时,粗、细骨料所构成骨架的孔隙率较大,当水泥浆体不能充分填充这些空隙时,容易在硬化后的混凝土中形成对强度不力的有害孔隙。

对于C50混凝土,采用细度模数大、含粉量低的机制砂,混凝土7d和28d强度均最高。

用细度模数小、含粉量高的机制砂配制的混凝土强度不能达到C50混凝土的设计强度。

这是由于高强度混凝土胶凝材料用量大,浆体足以充分填充粗、细骨料堆积形成的空隙,同时由于含粉量低、亚甲蓝值低,含粉量低机制砂对水和外加剂的吸附较少,混凝土拌合物的和易性优良。

而含粉量高、亚甲蓝值也高的机制砂需要吸附大量的外加剂和自由水,这些细粉颗粒不具有水化活性,水分挥发后在其周围形成了孔隙,使混凝土孔隙率增大,同时这些孔隙与周围孔隙连通的几率也增加了,最终影响硬化后混凝土的强度。


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