［摘   要］本文試驗研究了卵砂摻量對全機(jī)砂細(xì)度模數(shù)和 MB 值的影響，并對不同砂率的全機(jī)砂混凝土工作性能和力學(xué)性能進(jìn)行測試。結(jié)果表明，卵砂比例增加可以優(yōu)化全機(jī)砂細(xì)度模數(shù)，降低混合砂MB 值，當(dāng)卵砂摻量 30% 時，混凝土工作性能和強(qiáng)度最佳；合理的砂率對于混凝土和易性和強(qiáng)度發(fā)展作用關(guān)鍵，當(dāng)砂率為 46% 時，混合砂顆粒級配合理，混凝土工作性能和力學(xué)性能最高。

［關(guān)鍵詞］卵砂；細(xì)度模數(shù)；工作性能；力學(xué)性能

0  前言

當(dāng)前基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對混凝土需求居高不下，加上國家對河砂開采活動的嚴(yán)格管控，使得天然砂石資源供應(yīng)短缺，價格攀升。山砂和卵砂等機(jī)制砂作為天然砂的替代集料，在混凝土生產(chǎn)中得到應(yīng)用，加大機(jī)制砂比例或利用全機(jī)砂生產(chǎn)混凝土將成為未來混凝土行業(yè)的基本趨勢[1]。卵砂和機(jī)砂來源不同，自身性質(zhì)也有所差異，山砂通常棱角分明，含有較多石粉，石粉含量及性質(zhì)對山砂品質(zhì)影響較大；卵砂由卵石制得，75μm 以下顆粒較少，相對保水性較差[2]，一般與細(xì)砂和山砂混合使用。研究機(jī)制砂混凝土，需要把握機(jī)制砂的使用特性，包括卵砂和山砂搭配使用對混凝土性能帶來的影響。本文根據(jù)生產(chǎn)情況，按照設(shè)定比例對卵砂和山砂進(jìn)行混合，研究混合機(jī)砂參數(shù)性質(zhì)以及對混凝土性能的影響，以供生產(chǎn)參考。

1  原材料及試驗方法

1.1  原材料

（1）膠凝材料

海螺水泥 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，水泥的性能指標(biāo)見表 1。粉煤灰為Ⅱ級灰，需水比 99%，燒失量 3.0%；礦粉 S95，比表面積 405m2/kg。

（2）集料

山砂細(xì)度模數(shù) 3.1，石粉含量 13%，MB 值 2.5。卵砂細(xì)度模數(shù) 2.4，含泥量 0.5%。試驗用石子為小石（5～10mm）和大石（10～25mm）石子按照 1:3 比例混合而成。

（3）外加劑為聚羧酸減水劑，含固量 12%，廠家推薦摻量為 1.5%～3.0%。

1.2  試驗方法

（1）細(xì)度模數(shù)測試參照 GB/T 14684—2011《建筑用砂》。

（2）MB 值測試參照 JGJ 52—2012《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行機(jī)制砂亞甲基藍(lán)吸附測試。

（3）混凝土工作性能試驗按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

（4）混凝土力學(xué)性能試驗按照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，成型 100mm×100mm×100mm 混凝土試件，測定混凝土 3d、7d 和 28d 的抗壓強(qiáng)度。

2  試驗結(jié)果及討論

2.1  卵機(jī)砂比例對混合機(jī)砂細(xì)度模數(shù)的影響

砂漿和骨料之間的填充效果直接影響混凝土工作性能和硬化后的混凝土密實度和勻質(zhì)性，卵砂和山砂混合使用，要確定摻加比例，需要對混合后砂的級配情況進(jìn)行研究。按照設(shè)定摻量，將卵砂和山砂進(jìn)行充分混合，測試混合砂的細(xì)度模數(shù)，結(jié)果見表2、圖 1。

細(xì)度模數(shù)反映了機(jī)制砂的顆粒級配情況。卵砂 75μm 以下細(xì)顆粒較少，而山砂石粉較多，顆粒棱角分明[3]。由于卵砂細(xì)度模數(shù)低，卵砂的加入改變了混合砂的顆粒級配，使混合砂整體 0.3～2.36mm 顆粒增多，細(xì)度模數(shù)下降。

2.2  卵砂摻量對混合機(jī)砂 MB 值的影響

機(jī)砂 MB 值反映了機(jī)砂中細(xì)粉的吸附特性，混凝土在摻外加劑時，機(jī)砂 MB 值高低直接影響外加劑的摻量和混凝土保坍性能[4]。對卵砂混合山砂后的機(jī)砂 MB 進(jìn)行了測試，結(jié)果見表 3 和圖 2。

表 3 和圖 2 結(jié)果顯示，卵砂的加入對混合砂的 MB 值起到一定調(diào)節(jié)作用，卵砂摻量越大，混合砂的 MB 值越小，這說明卵砂的復(fù)配可以降低混合砂對亞甲基藍(lán)的吸附強(qiáng)度，進(jìn)而可能減弱對外加劑的負(fù)面作用。

2.3  卵砂比例對混合砂混凝土性能的影響

選擇合理的卵砂和山砂復(fù)合比例對混凝土和易性的好壞及硬化后混凝土力學(xué)性能的發(fā)揮極為重要。為了選擇合理的卵砂摻量，采用混合砂細(xì)度模數(shù)作為研究對象，考察混凝土工作性能和力學(xué)強(qiáng)度。采用的 C30 混凝土配合比見表 4。

以 C30 混凝土為例，測試了卵機(jī)砂摻量對混合砂混凝土工作性能和強(qiáng)度的影響，見表 5。

卵砂摻量增加，混凝土坍落度和擴(kuò)展度先增加后降低，抗壓強(qiáng)度也呈現(xiàn)出相似的趨勢，當(dāng)卵砂摻量為 30% 時，混合砂細(xì)度模數(shù)為 2.8，混凝土和易性和力學(xué)性能最佳，說明此時卵砂和山砂搭配合理，能夠保證混凝土級配和性能的發(fā)揮。

相對山砂，卵砂良好的顆粒形貌能夠促進(jìn)混凝土拌合物的流動性，但卵砂保水性相對較差。合適的卵砂比例既能豐富漿體體積，形成對骨料有效的包裹和填充，同時也具有良好的粘聚性和流動性，使得混凝土勻質(zhì)性增加，硬化后的混凝土強(qiáng)度發(fā)展良好。

2.4  砂率對混凝土工作性能的影響

參考上述試驗結(jié)果，按照卵砂和山砂比例 3:7，混合砂的細(xì)度模數(shù)為 2.8，所得的混凝土配合比見表 6。

采用表 6 所示混凝土配合比，研究砂率調(diào)整對混凝土的工作性能的影響，結(jié)果見表 7。

砂率增加，混合砂拌制的混凝土坍落度先增加后降低，當(dāng)砂率為 46% 時，混凝土坍落度為 230mm，擴(kuò)展度為 570mm，混凝土流動性較好，此時混凝土 1h 坍落度損失也最低。砂率不足時，混凝土漿體量不足，對集料的包括不足，粘聚性下降，易出現(xiàn)露石、泌水等問題; 砂率較大時混凝土需水量大，影響混凝土流動性。維持合理的砂率范圍能夠改善混凝土填充效果，拌合物流動性和和易性得到有效發(fā)揮。

2.5  砂率對混凝土力學(xué)性能的影響

力學(xué)性能是混凝土結(jié)構(gòu)服役的重要指標(biāo)，混凝土良好的力學(xué)性能能夠有效抵御自然災(zāi)害和外界侵蝕，提高工程服役壽命。混凝土砂率能夠影響混凝土勻質(zhì)性和空隙率，對混凝土力學(xué)性能也會造成影響。采用表 6 所示混凝土配合比，測試砂率改變對混凝土不同齡期抗壓強(qiáng)度的影響，結(jié)果見表 8、圖 3。

表 8 和圖 3 結(jié)果顯示，砂率從 42% 增加至 50%，混凝土 3d、7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度先增加后降低，當(dāng)全機(jī)砂混凝土砂率在 46% 時，混凝土各齡期強(qiáng)度最高，此后砂率增加，混凝土強(qiáng)度有所下降。

混凝土強(qiáng)度的發(fā)揮，需要集料的有效支撐，同時合理的砂率能夠有效填充骨料之間的縫隙，使得混凝土整體密實度提高，進(jìn)而改善混凝土工作性能和硬化后的混凝土強(qiáng)度發(fā)展[5]。全機(jī)砂較低的 MB 值和粉體顆粒對于混凝土工作性能較為重要，當(dāng)混合砂率在46% 時能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)砂性能指標(biāo)的優(yōu)化，提高混凝土的拌和效果。

3  結(jié)論

（1）卵砂的加入使得混合砂細(xì)度模數(shù)有所調(diào)整，卵砂摻量增加，混合砂細(xì)度模數(shù)下降。卵砂摻量增加，山砂的細(xì)粉得到稀釋，MB 值下降，但卵砂摻量增加，所含有的泥粉也會對混合砂吸附性能產(chǎn)生一定影響。

（2）適量卵砂能夠改善混合砂混凝土初始坍落度和擴(kuò)展度，經(jīng)時坍落度損失減小，硬化后的混凝土強(qiáng)度也得以提高。

（3）砂率從 42% 增加至 50%，混凝土工作性能和 3d、7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度都呈現(xiàn)先增加后降低趨勢，當(dāng)全機(jī)砂混凝土砂率在 46% 時，混凝土空隙率最低，混凝土勻質(zhì)性提高，工作性能得到改善，混凝土各齡期強(qiáng)度增加，此后砂率增加，混凝土工作性能和強(qiáng)度都有所損失。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉貞鵬，王晶，陸芳．機(jī)制砂及機(jī)制砂混凝土研究應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J]．黑龍江交通科技，2017(2): 20-22．

[2] 徐健，蔡基偉，王稷良，等．人工砂與人工砂混凝土的研究現(xiàn)狀[J]．國外建材科技，2004(3): 20-24．

[3] 楊振國．機(jī)制砂質(zhì)量指標(biāo)對混凝土性能影響研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)[A]，2015．

[4] 左文鑾，魏勇，陳雷，等．機(jī)制砂 MB 值對混凝土性能的影響[J]．商品混凝土，2013, (11): 38-42．

[5] 蔣符發(fā)．高性能機(jī)制砂水泥混凝土性能的試驗研究[D]．重慶：重慶交通大學(xué)[A]，2012．

來源：摘自《商品混凝土雜志》